贝伐单抗在人脑胶质母细胞瘤抗血管生成中的研究进展

徐阳 袁凡恩 杨雪 杨吉安 刘宝辉 陈谦学

[摘要] 胶质母细胞瘤是成人中枢神经系统最常见的原发性恶性肿瘤。血管生成是其重要特征之一，而血管内皮生长因子在其中发挥重要作用。贝伐单抗能够特异性地阻止血管内皮生长因子与其受体的结合，从而抑制肿瘤的血管生成，使肿瘤血管正常化实现抗肿瘤作用。但是在初诊及复发的脑胶质瘤患者中治疗效果不够满意，甚至还有耐药现象。本文就血管生成机制、贝伐单抗的作用机制及近年来临床试验和耐药机制的研究进展展开综述，以期总结目前抗血管治疗的研究成果，并预测下一步的研究方向。

[关键词] 胶质母细胞瘤；贝伐单抗；血管生成；抗血管生成；血管内皮生长因子；耐药性

[中图分类号] R739.41 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）05（c）-0043-05

Research progress of Bevacizumab in human glioblastoma anti-angiogenesis

XU Yang YUAN Fan'en YANG Xue YANG Ji'an LIU Baohui▲ CHEN Qianxue▲

Department of Neurological Surgery， Renmin Hospital of Wuhan University， Hubei Province， Wuhan 430060， China

[Abstract] Glioblastoma is one of the most common primary malignant tumors in the central nervous system of adults. Angiogenesis is one of the most important hallmarks of glioblastoma， and vascular endothelial growth factor plays a key role in this process. Bevacizumab is a monoclonal antibody that can specifically prevent the combination of vascular endothelial growth factor and its receptor， thereby inhibiting the formation of tumor blood vessels and normalizing the tumor blood vessels to achieve anti-tumor effect. However， the effects of Bevacizumab in newly diagnosed and recurrent glioblastoma are not as satisfied as expected， furthermore， some cases occurred resistance. This paper reviews the research progress of the mechanism of angiogenesis， mechanism of Bevacizumab and its clinical trails and resistance mechanism in recent years， hoping to summarize the research achievements of anti-vascular therapy， and predict the next research direction.

[Key words] Glioblastoma； Bevacizumab； Angiogenesis； Anti-angiogenesis； Vascular endothelial growth factor； Resistance

膠质母细胞瘤是成人中枢神经系统最常见、最致命的原发性恶性肿瘤[1-2]。目前标准治疗包括最大限度地切除肿瘤，并在随后进行放疗及替莫唑胺化疗。尽管近年来手术以及其他多种治疗策略上都取得了重大的进步，但是患者的整体生存时间仍然只有1年左右[3]。

血管生成是胶质母细胞瘤的重要特征，近年来有越来越多的研究关注血管生成，其目前是药物治疗的重要靶点。而血管内皮生长因子（VEGF）是一种非常重要的影响血管生成的因子，尤其是在胶质瘤中高表达[4]。贝伐单抗是一种VEGF的单克隆抗体，目前在美国已经批准其用于胶质母细胞瘤的治疗，但因为其随机临床试验结果并未提示可以提高胶质母细胞瘤患者整体生存率，因此其地位与作用还不够明确。本文就贝伐单抗在胶质母细胞瘤中抗血管生成的研究相关结果展开综述，以期让人们更全面地了解贝伐单抗在抗胶质母细胞瘤中的作用与进展，并为下一步研究指明方向。

1 胶质母细胞瘤中的血管生成

肿瘤通过多种途径促进血管生成满足自身血液供应的需要，主要有以下几点机制：①血管生成即新生血管从已经存在的血管中出芽生长；②血管选用即肿瘤细胞向已经存在的血管生长和迁移；③血管套叠；④血管拟态即肿瘤细胞通过自身变形和基质重塑形成无内皮细胞覆盖的且由细胞外基质界定的微循环管道；⑤招募内皮细胞的祖细胞；⑥肿瘤的干细胞分化形成内皮细胞[5-7]。

胶质母细胞瘤的血管在功能和结构上都是异常的，主要表现为血管直径的不一致，具有高度的渗透性，基底膜增厚并且迂曲不规则。这些特征可以导致病理组织中的缺氧区域观察到伪栅栏样坏死，这也是胶质母细胞瘤的重要特征之一。Jain等[8]提出低氧状态和血管生成与肿瘤的生长和侵袭具有重要的联系，其中低氧状态可以升高低氧诱导因子-1α（HIF-1α）的表达，从而造成VEGF升高，同时这将促进肿瘤细胞的侵袭性、遗传的不稳定性、干细胞样表型转化、内皮间质化，甚至对周围的微环境产生免疫抑制作用，基于此机制目前临床上的药物主要是贝伐单抗。除了VEGF之外，还有其他促血管生成因子参与到胶质母细胞瘤的血管生成中，包括肝细胞生长因子（HGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）、血小板源生长因子和血管生成素[9-11]。同时，血管生成也可以通过不依赖低氧诱导的信号通路，如MAPK和PI3K通路[12]。总之有很多通路参与了胶质母细胞瘤血管生成的过程，也因此为胶质母细胞瘤抗血管生成造成了困难，但同时也提供了多种靶标。

2 贝伐单抗的作用机制

贝伐单抗是一种重组人源性IgG1单克隆抗体（93%人源抗体结构区，7%鼠源结构区）与VEGF亚型结合具有高亲和性和高度的特异性，并且通过阻断VEGF与内皮细胞表面受体Flt-1（VEGFR-1）和KDR（VEGFR-2）的结合从而降低VEGF的生物活性。而VEGF通过旁分泌机制促进内皮细胞的增殖、存活和迁移，这一系列的变化通过血脑屏障的泄露导致紊乱血管形成。Pope等[13]研究表明，VEGF的高表达以及随后的血管生成直接会影响到血管密度以及肿瘤的分级。

部分有关贝伐单抗的研究表明其能抑制血管生成和肿瘤生长，最初提出的相关机制可能是通过减少肿瘤的灌注量从而剥夺肿瘤细胞的营养并减少其供氧，而Winkler等[14]研究发现在一部分接受贝伐单抗治疗的胶质母细胞瘤患者中，贝伐单抗通过抑制VEGFR2增加肿瘤的氧化作用及血流灌注，可能会改善肿瘤对放疗的敏感性。Groot等[16]研究表明，贝伐单抗通过抑制VEGF修剪不正常的血管，并且使血管正常化，使其由单层的内皮细胞组成。这种血管正常化可以改善组织的氧化作用，同时增强药物的作用，并且这种重建的血脑屏障可以减轻肿瘤周围血管源性水肿[15]，通过减轻肿瘤的水肿和占位效应，从而在一定程度上减少糖皮质激素的应用。但是这个过程通常比较短暂，被称作“假反应”，对于患者的存活期并没有过多的益处。除了能够实现血管的正常化，贝伐单抗具有直接抗肿瘤的作用，并且在一些动物模型中表现出限制胶质瘤细胞的迁移，增加细胞对于化疗药物如细胞毒性药物的敏感性[17-18]。

3 贝伐单抗在胶质母细胞瘤中的应用

美国食品安全局（FDA）于2009年批准贝伐单抗用于复发胶质瘤的单药治疗[19]。但是具体的疗效却仍没有明确的结论，近年来有大量的临床实验逐渐开展，其中包括贝伐单抗用于复发胶质母细胞瘤和初诊胶质母细胞瘤的治疗。

3.1 贝伐单抗在复发胶质母细胞瘤中的应用

Kreisl等[20]将胶质瘤的患者随机分成两组，分别为贝伐单抗组（85例）和贝伐单抗联合伊立替康组（82例），结果显示贝伐单抗组和贝伐单抗联合伊立替康组的客观有效率（ORR）分别为28.2%和37.8%，6个月无进展生存率（PFS）分别为42.6%和50.3%，中位整体生存率分别为9.2、8.7个月。Friedman等[21]研究的单药治疗组包括48例患者，其ORR和PFS-6分別为35%和29%，中位整体存活时间为7.75个月。然而尽管BRAIN和NCI给出了充分的数据进行说明，但是缺少不使用贝伐单抗的对照组，从而缺乏有效的证据说明其对复发胶质母细胞瘤的抗肿瘤效应。

为了进一步验证贝伐单抗的作用，近年来进行了许多贝伐单抗与其他化疗药物如卡铂、索马西尼等联合使用的临床实验。李刚等[22]在12例复发性人脑胶质瘤患者中使用贝伐单抗，结果发现疾病的控制率达到100%，这个实验说明了贝伐单抗联合化疗治疗国人复发恶性胶质瘤是安全的，也有一定的疗效。随后，王家祺等[23]在54例患者的治疗中使用贝伐单抗与替莫唑胺联合化疗，结果发现治疗组和对照组的疾病有效率（RR）分别为37%和26%，治疗组显著高于对照组，说明这种联合化疗优于替莫唑胺的单独使用。同样，Taal等[24]的随机临床2期实验将148例胶质母细胞瘤复发患者随机分为罗氮芥组、贝伐单抗组以及联合治疗组，结果显示联合治疗组得到了明显的改善，PFS-6为41%，而罗氮芥组、贝伐单抗组分别为11%和18%，联合治疗组9个月的整体存活率达到59%，罗氮芥组和贝伐单抗组分别为43%和38%，同样也得到了改善。这个研究的意义首先在于其设置了只使用贝伐单抗的对照组，其次这是第一个说明贝伐单抗联合其他药物治疗优于贝伐单抗单药治疗的实验。但是同样也有些化疗药物的联合使用并不能改善治疗效果，Lee等[25]进行的临床2期实验发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂并不能改善胶质母细胞瘤的6个月PFS。

3.2 贝伐单抗在初诊胶质母细胞瘤中的应用

近年来Vredenburgh等[26]在单组临床2期实验研究中发现，贝伐单抗联合替莫唑胺和放疗的中位PFS达到3～14个月将近标准的2倍之多，但是在总体生存期上并没有显著的改善。Chinot等[27]和Gilbert等[28]分别进行了有安慰剂对照组的临床3期实验，结果表明PFS相比于对照组增加了40%～71%，但是治疗组与对照组的总体生存率（OS）没有明显的差异。重要的是，尽管两个研究均假设了可能与治疗效果有关的临床和分子生物学上的因素，但是均没有找出一个亚组能够从贝伐单抗的治疗上获得收益。Herrlinger等[29]进行的一项随机临床试验，在表达DNA修复酶MGMT的胶质瘤患者中使用贝伐单抗加伊立替康与标准化治疗的替莫唑胺，结果发现，贝伐单抗联合伊立替康的PFS为9.7个月，相比于对照组（5.99个月）明显增加，然而OS分别为17.5个月和16.6个月，无明显差异，但仍为一组亚群的患者提供了可供选择的治疗方案。尽管如此，这些仍在进行的临床实验可能提供通过贝伐单抗联合其他化疗药物治疗获得更好效果的基因特征亚组。

4 胶质母细胞瘤对贝伐单抗的耐药机制

在肿瘤的治疗当中，不可避免地会出现耐药的情况，而且发生这种情况的患者很多是由于缺乏有效的治疗手段而很快死亡。同样，尽管抗血管生成治疗短期能够取得较好的效果，但是效果并不持久，因此对于耐药性的研究就显得非常重要。

多种促血管生成生长因子表达的增加是胶质母细胞瘤对贝伐单抗产生耐药性的主要机制之一。这些生长因子包括成纤维生长因子、血管生成素、血小板生长因、基质细胞衍生因子1-α等[30]。比如Kioi等[31]研究发现，血管生成素通过直接与内皮细胞上的受体结合可以促进新生的血管生长和存活。在肿瘤微环境中，这些促血管生长因子的增加会促进不依赖VEGF的血管生成，同时会进一步招募来促血管生成的髓样细胞如单核细胞等[32]。其次，Lu等[17]发现这些生长因子可以促进肿瘤向间质化转变，并且增加胶质母细胞瘤的侵袭性。Piao等[33]研究表明，胶质瘤细胞暴露在长期慢性的抗血管生成治疗时，多种标志物提示胶质母细胞瘤发生间质化改变，并且增加肿瘤的侵袭性，因此患者接受不恰当的抗血管生成治疗会造成更差的预后。

多種血管生成机制也是胶质母细胞瘤对贝伐单抗产生耐药性的重要机制之一。血管共生如前所述是肿瘤利用已经存在的脑部血管增加自身的血供，Tabouret等[34]研究表明，胶质母细胞瘤通过SDF-1α/CXCR4可以促进血管共生，同时增强细胞的侵袭性。血管拟态如前所述，是一种不依赖于VEGF通过与细胞外基质相互作用所形成的一种血管腔的模式，在胶质母细胞瘤中存在大量的无血管内皮却有红细胞的管腔[35]，这也表明血管拟态是贝伐单抗耐药的一种潜在机制。

目前有研究表明，通过阻断Ang-2可以减缓抗VEGF单药治疗的耐药性，若同时阻断VEGFA和Ang2会有效地抑制肿瘤的生长，贝伐单抗抗血管生成可能与Ang2/Tie2信号通路有关[36-37]。Groot等[38]也提出在抗血管生成治疗中可能会增加STAT3信号在胶质母细胞瘤及肿瘤微环境中增强，抑制该信号的表达有望提高抗血管生成治疗的效率。

5 小结与展望

近年来抗血管生成治疗发展迅速，其中贝伐单抗成为肿瘤抗血管生成中的主要药物，但是在胶质母细胞瘤的抗血管生成治疗中仍存在较多的问题。

尽管贝伐单抗可以在一定程度上延长患者的PFS，而对患者总体生存时间未见明显提升，且目前缺少大样本的临床试验研究。之后的临床试验应更加注重适合使用贝伐单抗的最佳人群，最好确定相关的基因亚型，同时也应注重使用贝伐单抗的最佳剂量和最佳时机。目前对于胶质母细胞瘤对贝伐单抗耐药的机制还不完全明确，但是越来越多的研究指出，胶质母细胞瘤的血管生成是通过多种复杂的信号通路实现的，同时还涉及血管生成的多种机制，这使得贝伐单抗的单药治疗受到了局限，因此在之后的研究中应考虑贝伐单抗与其他药物联合实现抗血管生成的治疗效果。

综上所述，通过贝伐单抗抑制抗血管生成，在治疗复发亦或是初诊的胶质母细胞瘤中仍具有重要的意义，需要对血管生成的机制有更加深入的了解，并且更加细化不同患者的基因亚型，为治疗提供更多的有效靶点，这样才能更好地提高贝伐单抗的治疗效率。

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（收稿日期：2017-11-06 本文編辑：张瑜杰）