肿瘤抗血管生成及其与免疫治疗关系的研究进展

张 娜,刘相良,徐志强,马责竣,徐鹤鸣,李 薇

（1.吉林大学第一医院肿瘤中心，吉林 长春130021；2.吉林大学第一医院心血管内科，吉林 长春130021）

近年来，以免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）为代表的免疫疗法已成为肿瘤治疗的重要方法之一，但癌症患者对ICI的总体应答率有限［1］。如何扩大受益人群、延长获益时间是目前研究的重要内容。越来越多的研究［2-4］均支持肿瘤抗血管生成与免疫疗法相结合可以改善患者预后，现已成为一种有潜力的治疗策略。但也面临许多挑战，上述方法之间的相互作用极其复杂，尚未被完全阐明，进一步深入研究其独特的生物学特性及功能，是迫切需要解决的问题。目前有关综述类报道较少，现结合国内外文献，对肿瘤抗血管生成及其与免疫治疗关系进行详细分析和讨论，旨在深入了解其机制，推进其临床的应用。

1 血管内皮生长因子（vascular endothelial gr owth factor，VEGF）与免疫细胞之间的相互作用

免疫细胞是肿瘤基质的重要组成部分，在肿瘤的生长、分化、免疫支持和逃逸中均发挥不可或缺的作用，活化的免疫抑制细胞还可促进VEGF等多种细胞因子和趋化因子的分泌［3］。VEGF是一种血管生成刺激剂，在生理和病理条件下均存在，主要包括VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和胎盘生长因子在内的一系列蛋白质的成员，不仅可刺激肿瘤血管生成，还作为免疫细胞亚群的趋化因子对免疫细胞产生不同程度影响［5-6］，二者相互作用可共同调节肿瘤微环境。

1.1VEGF与髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）MDSCs是一群来源于骨髓祖细胞和未成熟髓细胞（immaturemyeloid cells，IMC）的抑制性细胞，正常情况下，该群细胞可以分化为树突细胞、粒细胞和巨噬细胞等，在病理条件下，一些免疫抑制因子使骨髓前体细胞不能发育成熟，影响抗肿瘤免疫，使肿瘤逃避机体的免疫监视和攻击，促进肿瘤发展［7-8］。

VEGF在MDSCs的迁移及增殖中扮演重要角色。研究［9-10］证实：VEGF可以吸引MDSCs从骨髓迁移至外周，促进MDSCs向肿瘤组织的聚集。在肾癌模型中观察到，VEGF能够与MDSCs表面升高的血管内皮生长因子受体（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）结合，作为MDSCs的趋化剂促进其不断增殖［11］。在使用抗VEGF抑制剂贝伐单抗治疗的非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者外周血中均观察到MDSCs细胞的减少，可见VEGF与免疫细胞间存在极其精细的调节［12］。另外，MDSCs也会对VEGF产生影响，研究［13］表明：MDSCs本身可以分泌VEGF，从而形成积极的自分泌反馈回路，维持自身MDSCs积累。MDSCs还可通过MMPs调节VEGF的生物利用度，使肿瘤血管密度增加，进而促进肿瘤生长［14-15］。

1.2 VEGF与肿瘤相关巨噬细胞（tumor associated macrophages，TAM）TAM来源于单核细胞，是浸润于肿瘤组织或存在于实体瘤微环境中的免疫细胞群之一，M 1型和M 2型巨噬细胞是最常见的2种亚型，其作用差异较大，M 1型巨噬细胞在抗肿瘤免疫和炎症反应中具有重要作用，而M 2型巨噬细胞可促进血管生成及产生免疫抑制因子，从而发挥促进肿瘤增殖和侵袭的作用［16］。近年来针对TAM最核心的研究是抑瘤M 1型与促瘤M 2型巨噬细胞之间的相互转化［16］。

VEGF可促进TAM分化及向肿瘤细胞浸润。研究［17］表明：在缺氧状态下，TAM中VEGFR表达水平升高，TAM与VEGF结合后，可影响VEGFR下游的信号通路，促进TAM由M 1型向M 2型转化。增多的TAM细胞也会影响VEGF的分泌。在低氧诱导因子1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）刺 激 下，可 使TAM产 生VEGF-A增加，形成正反馈调节促进肿瘤的血管生成、侵袭和转移［16］。而抗VEGF治疗可使TAM从免疫抑制性M 2样表型分化为免疫刺激的M 1型表型以及促进CD4+T淋巴细胞和CD8+T淋巴细胞浸润，改善肿瘤免疫抑制微环境［18］。

1.3 VEGF与树突状细胞（dendritic cell，DC）DC起源于骨髓中的造血祖细胞，是目前所知的抗原提呈能力最强的细胞，由于具有高度特异性的抗原呈递功能和促进T细胞和B细胞免疫应答的能力，在调节天然免疫和适应性免疫应答中发挥着关键作用［19-20］。根据表型、功能和发育情况可以将DC大致可分为2个亚群体：传统DC（conventional DC，cDC）和浆细胞样DC（plasmacytoid DC，pDC）［21］。高水平VEGF可重塑DC的细胞骨架来损害其生物物理特性，使DC功能受损［22］。

VEGF一方面可影响DC的数量。研究［23］表明：在胃癌患者肿瘤组织附近VEGF水平升高与DC浸润的减少有密切关联。有学者［24］发现：抑制前列腺癌小鼠的VEGF的表达，可以使DC和T淋巴细胞增殖得到改善。另一方面，VEGF会对DC质量产生影响。OYAMA等［25］针对乳腺癌和结肠癌患者的研究表明：在存在VEGF的情况下，由造血干细胞产生的DC细胞缺乏成熟DC的形态学特征，并且主要组织相容性复合物Ⅱ（major histocompatibility complexⅡ，MHCⅡ）表达水平低，抗原提呈能力降低。在前列腺癌患者也同样证实VEGF阳性细胞浸润密度与DC的成熟和功能呈负相关关系［26］。而通过阻断VEGF作用，可以抑制癌细胞的增殖，促进DC的成熟［27-28］。

1.4 VEGF与淋巴细胞淋巴细胞是参与人体免疫调节的主要细胞群，包括T淋巴细胞、B淋巴细胞、NK细胞，其中T淋巴细胞是参与肿瘤免疫的重要组成部分，T淋巴细胞抗原受体可与肿瘤相关抗原结合，通过MHC提呈给CD8+T淋巴细胞和CD4+T淋巴细胞调节肿瘤免疫。肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）的密度与许多肿瘤患者的存活率提高有关［29］。VEGF可通过多种机制抑制T淋巴细胞功能。研究［30］表明：肿瘤微环境中增多的VEGF可诱导内皮细胞产生前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2），进而使T淋巴细胞功能受损。ZIOGAS等［31］发现：卵巢癌患者中肿瘤对T淋巴细胞的激活导致VEGFR-2的表达增加，而VEGFR-2又促进肿瘤产生的VEGF对活化T淋巴细胞的抑制作用。VEGF还可以通过上调凋亡受体配体（apoptosis stimulationfragment ligand，FasL）在内皮细胞中与环氧合酶的结合，使T淋巴细胞浸润减少［32］。而通过阻断VEGF可促进T淋巴细胞募集，介导肿瘤杀伤进而恢复抗肿瘤免疫功能［33］。可见，不仅VEGF会对肿瘤免疫细胞产生影响，使抗肿瘤免疫细胞（DC和淋巴细胞）相对缺乏，促进免疫抑制细胞如调节性T细胞MDSC和TAM等积累，诱导免疫失衡，而且免疫细胞也可反过来影响VEGF分泌，二者相互促进，产生有益于肿瘤生长的微环境。

2 血管异常对肿瘤免疫的影响

2.1 物理屏障异常的血管会形成物理屏障，限制免疫疗法的有效性。研究［34］证实：与正常血管比较，肿瘤血管分布不均、扭曲和扩张，血管周围细胞覆盖减少，形成血管高通透性和间质高压的微环境，使免疫细胞到达肿瘤部位变得困难。此外，肿瘤相关的内皮细胞还可通过表达血管细胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）和细胞间黏附分子1（inter-cellular adhesion molecule-1，ICAM-1）等不同细胞黏附分子，使免疫细胞渗入减少，进而产生免疫抑制［35］。

2.2 缺氧和酸性微环境除了上述直接影响外，肿瘤的异常脉管系统还可通过缺氧和酸性微环境的形成而间接抑制免疫疗法的有效性，从而加剧免疫抑制［34］。缺氧可通过多种机制抑制免疫效应细胞功能：①使HIF-1α降解减少，进而促进TAM由M 1型向M 2转化［17］。②上调CC趋化因子配体2（C-C motif chemokine ligand-2，CCL-2）、CC趋化因 子 配 体28（C-C motif chemokine ligand-28，CCL-28）和FasL的表达，可增加Treg募集［32，36］。③上调FasL及VEGF辅助受体神经菌毛蛋白1（neuropilin，NRP-1）的表达，使CD8+T淋巴细胞的浸润减少并抑制其功能［32，37］。④上调免疫抑制性细胞因子（VEGF、IL-10、IL-6、TGF-β1和PGE2等）［32，38-39］、免疫检查点分子［TIM 3、细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4，CTLA-4）、淋巴细胞活化基因3（lymphocyte-activation gene-3，LAG-3）、程序性死亡蛋白1（programmed cell death protein-1，PD-1）和程序性死亡蛋白配体1（programmed cell death ligand 1，PD-L 1）等［39-40］的表达，单独或共同影响免疫细胞的募集、分化及向成熟区迁移。

另外，肿瘤异常血管可诱导微环境p H降低，影响免疫细胞功能。T淋巴细胞和NK细胞等抗肿瘤免疫细胞，可在酸性环境下变成无反应状态，随后发生凋亡。而免疫抑制性成分（如髓样细胞和Treg细胞）通过肿瘤酸性环境维持肿瘤的生长［41］。研究［42］显示：在荷瘤小鼠模型中，使用碳酸氢钠调节p H值，可改善免疫治疗的抗肿瘤反应，抑制肿瘤生长。上述研究［41-42］表明：在未来通过调节肿瘤微环境的p H值来提高抗肿瘤疗效不失为一种可能。

2.3 代谢重编程代谢在细胞内环境稳定和对细胞内外刺激的适应中起核心作用。细胞利用的主要营养物质包括糖类、脂类和蛋白质等，异常血管微环境会使肿瘤细胞、免疫细胞及其他成分发生重大代谢紊乱［41］。研究［43］表明：即使在常氧条件下，肿瘤细胞也会优先利用糖酵解供能，使乳酸产生增加，即经典的Warburg效应，而乳酸产生的增加可通过促进白细胞介素23（interleukin-23，IL-23）和白细胞介素17（interleukin-17，IL-17）介导的炎症反应而促进肿瘤的发生；增高的吲哚胺2，3-双加氧酶（indoleamine 2，3-dioxygenase，IDO）和精氨酸酶1（arginase 1，Arg-1）会影响氨基酸代谢，使色氨酸和精氨酸等氨基酸分解代谢增加，促进免疫抑制代谢产物（如腺苷和NO等）积累，进而抑制T细胞功能；机体通过调节脂质代谢相关酶系可影响脂类代谢，三磷酸腺苷结合盒转运蛋白G1（adenosine triphosphate binding box transporter G1，ABG1）的升高可使巨噬细胞从M 1样表型转变为M 2样表型，从而抑制其杀死体外癌细胞的能力。可见在肿瘤代谢的多重作用下，免疫细胞的活化和增殖受到抑制。

3 抗血管生成联合免疫治疗的临床应用

3.1 肺癌Ⅲ期Impower150研究［44］是肿瘤抗血管生成联合免疫治疗的良好代表，该研究评估了阿替利珠单抗+化疗（卡铂+紫杉醇）（ACP）、贝伐单抗+化疗（BCP）和阿替利珠单抗+贝伐单抗+化疗（ABPC）治疗晚期非鳞NSCLC患者的疗效与安全性。在野生型（wild-type，WT）人群的分析［44］表明：ABCP组患者较BCP组患者的无进展生存期（progression free survival，PFS）和总生存期（overall survival，OS）均明显延长，中位PFS为8.3和6.8个月（HR=0.62），中位OS为19.2和14.7个月（HR=0.78），且2组患者3级以上不良反应（adverse effects，AE）发生率相似（58.5%和50.0%），可见在抗血管加化疗基础上再联合免疫治疗可提高疗效。根据该研究，FDA于2018年12月6日批准ABCP作为转移性非鳞NSCLC患者的一线治疗药物。2019年3月更新的数据［45］显示：与BCP组比较，在ABCP组对于有肝转移（中位OS分别为13.3和9.4个月，HR=0.52；PFS为8.2和5.4个月，HR=0.41）或表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）/间变性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）突变患者（中位OS分别为尚未达到和17.5个月，HR=0.31）也有明显生存获益。在Impower130研究［46］中，免疫联合化疗较单纯化疗在一线治疗EGFR/ALK野生型非鳞NSCLC在PFS（7.0和5.5个月，HR=0.64） 和OS（18.5和13.9个月，HR=0.79）上均显示出明显的临床获益，而在EGFR/ALK突变及肝转移亚组患者未能见到明显的获益。

总体来看，抗血管生成联合免疫治疗可产生协同增效作用，ABCP组患者的PFS和OS均优于BCP组。Impower130［46］和Impower150［44］实验亚组分析显示：EGFR/ALK突变和肝转移患者并未从Impower130实验的免疫联合化疗方案中获益，而在Impower150研究的ABCP方案中明显获益，该差异出现是否与抗血管药物的加入有关，期待未来更多证据得以验证。

3.2 肝癌IB期GO30140研究［47］评估了贝伐单抗联合阿替利珠单抗对比索拉非尼在不同实体肿瘤中的安全性和临床有效性，其中肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）相关的是A组（阿替利珠单抗+贝伐单抗组）和F组（阿替利珠单抗+贝伐单抗对比阿替利珠单抗单药组）。最新数据［48］显示：独立审查机构评定（RECIST 1.1标准）的A组中位PFS为7.3个月，中位OS为17.1个月，客观缓解率（objective response rate，ORR）为36%，完全缓解率（complete response，CR）为12%；在F组中，联合用药组对比阿替利珠单抗单药组中位PFS分别为5.6和3.4个月（HR=0.55），ORR分别为20%和17%。安全性方面除阿替利珠单抗和贝伐珠单抗的单药已知安全性事件外，尚未发现新的安全性问题，总体耐受性良好。在亚洲人群亚组分析中同样显示出良好的获益，可见抗血管生成联合免疫治疗较单纯免疫治疗临床获益更明显。

Ⅲ期IMbrave150研究［49］评估了贝伐单抗联合阿替利珠单抗对比索拉非尼治疗晚期HCC的疗效和安全性。2019年欧洲医学肿瘤学会亚洲会议上发布的数据［49］表明：联合治疗组患者获益更明显，贝伐单抗联合阿替利珠单抗组与索拉非尼组中位OS分别为尚未达到 和13.2个月（HR=0.58），中位PFS分别为6.8个月和4.3个月（HR=0.59），ORR为27%和12%，CR为6%和0%。2020公布的中国亚组分析［50］表明：联合用药组在中国晚期HCC患者同样获益，与单药组相比OS为尚未达到和11.4个月（HR=0.44），PFS为5.7和3.2个月（HR=0.60）。在不良反应方面，联合组患者AE发生率与索拉非尼单药治疗组基本相当。

癌症的免疫疗法基于利用免疫系统破坏恶性细胞发挥作用。但肝脏具有独特的免疫调节形式，可诱导免疫耐受以避免门静脉血中存在的抗原引起的慢性炎症，可能会阻止针对肿瘤细胞的充分免疫反应［51］。抗血管生成不但能促进血管正常化，而且有助于改善免疫抑制微环境。近年来，抗血管生成与免疫治疗联合方案无论在原发性肝癌（GO30140、IMbrave150研究）还是转移性肝癌（Impower150研究）患者中均观察到获益，联合治疗方案前景可期。

3.3 肾癌抗血管生成联合免疫治疗在肾癌患者中有明显的疗效。Ⅲ期IMmotion 151研究［52］评估用阿替利珠单抗联合贝伐珠单抗对比舒尼替尼治疗先前未经治疗的晚期肾细胞癌（renal cell carcinoma，RCC）患者疗效，结果显示：在PDL 1阳性患者中，联合用药组患者的PFS明显优于单药组，分别为11.2和7.7个月（HR=0.74）；在意向性治疗人群（intention-to-treat population，ITT）中2组患者的中位PFS分别为11.2和8.4个月（HR=0.83），且联合治疗的耐受性相对较好，3级以上AE发生率分别为40%和54%。可见与舒尼替尼单药比较，阿替利珠单抗联合贝伐珠单抗在晚期RCC的一线治疗有明确获益。

Ⅲ期Keynote 426研究［53］评估了帕博利珠单抗联合阿昔替尼对比舒尼替尼单药用于转移性RCC患者治疗，结果显示：帕博利珠单抗联合阿昔替尼组患者12个月OS率为89.9%和78.3%（HR=0.53），中位PFS分别为15.1和11.1个月（HR=0.69），ORR为59.3%和35.7%，提示联合治疗组患者具有明显的生存获益；且在所有亚组，包括PD-L 1表达亚组和IMDC国际转移性肾细胞癌联合数据库（international metastatic renal cell carcinoma database consortium，IMDC）评分亚组均观察到获益；安全性方面，2组患者AE发生率相近（98.4%和99.5%）。与舒尼替尼治疗组比较，帕博利珠单抗联合阿昔替尼在一线治疗转移性RCC中继续显示出优越和持久的抗肿瘤活性。

Ⅲ期JAVELIN Renal 101研究［54］评估了阿维鲁单抗联合阿昔替尼对比舒尼替尼一线治疗晚期RCC患者的效果，结果显示：总人群中，2组患者中位PFS为13.8和8.4个月（HR=0.69），ORR为51.4%和25.7%；PD-L 1阳性人群，联合组和单药组患者中位PFS分别为13.8和7.2个月（HR：0.61），ORR分别为55.2%和25.5%，OS数据尚未达到；安全性方面，2组患者总AE发生率分别为99.5%和99.3%。与舒尼替尼比较，阿维鲁单抗联合阿昔替尼一线治疗晚期RCC患者的PFS获益明显。

随着晚期肾癌患者治疗选择的增多，免疫联合抗血管治疗的应用为临床提供了一定价值，未来仍需更精准的治疗策略及优化治疗人群选择，无论在一线治疗还是一线治疗耐药后的后续治疗的选择上，仍需大样本更充分的证据来支持。

3.4 三阴性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）TNBC是乳腺癌中一种侵袭性强、预后差的亚型，由于其不表达雌激素、孕激素和人表皮生长因子受体，不能从内分泌及靶向治疗中获益，治疗手段受限。全球首个在TNBC中探索免疫联合抗血管治疗的Ⅱ期临床试验［55］，使用抗PD-1单克隆抗体卡瑞立珠单抗（SHR-1210）联合VEGFR-2抑制剂阿帕替尼治疗晚期三阴性乳腺癌公布的结果显示：连续给药组（卡瑞立珠单抗静脉注射每2周1次+连续口服阿帕替尼）患者的ORR为43.3%（13/30），疾病控制率（dissease control rate，DCR）为63.3%（19/30），PFS为3.7个月；间歇给药组（第1～7天间断使用阿帕替尼）虽无客观缓解的患者，但DCR为40.0%（4/10），中位PFS为1.9月，且不同PD-L 1表达水平患者均能获益，在连续给药组中TIL水平高（＞10%）的患者ORR和PFS获益更明显；安全性方面，连续给药和间歇给药组分别有26.7%和20.0%的患者发生AE（≥3级），安全性总体可控。而国内外部分临床试验［56-59］显示：阿帕替尼单药治疗患者的ORR仅为16.7%，PD-1/PD-L 1抗体单药治疗患者的ORR仅为5.2%～18.5%，均不足20.0%。可见联合用药可使抗癌作用增强，未来需要进一步筛选可能受益亚组，更加精准高效治疗。

抗血管生成与免疫治疗联合应用可起到协同抗击肿瘤作用，改善了包括肺癌、肝癌、肾癌和乳腺癌等多种肿瘤患者的预后［60］，使许多癌症患者的PFS和OS提高，肝转移和驱动基因阳性患者也有可能从该疗法中获益，为临床选择提供了更多可能。且目前抗血管生成与免疫治疗联合应用在增效的同时并未增加毒性，总体安全性可控。除了上述临床实验外，还有针对胃癌（NCT 02942329）、肝癌（NCT 02942329）、泌尿生殖系（NCT 02496208、NCT 02959554）、乳 腺 癌 （NCT 03394287、NCT 03395899）、甲状腺癌（NCT 03175432）、黑色素瘤（NCT 03175432）和胶质母细胞瘤（NCT 02337491）等多种肿瘤的抗血管生成联合免疫治疗的研究正在进行（数据来源：https：//clinicaltrials.gov）。

4 总结和展望

许多临床前研究揭示了肿瘤抗血管生成与免疫治疗之间的复杂关系，为抗血管联合免疫治疗提供一定理论基础。此外，不断开展的临床研究也证实了联合治疗的增益作用，前景可期。但其相互作用机制尚不清楚，且缺乏有效的预测生物标志物，如何精准地选择治疗人群尚不明确，用药最佳时间、最佳剂量和最佳联合疗法也不明确，药物毒性和耐药性等均为需要密切关注的问题，需大量的临床和基础研究提供指导，探索新的标志物筛选适宜人群，减少AE，确定个体化精准治疗方案，以帮助肿瘤患者提高生活质量及生存率。