抗血管生成靶向药物在肿瘤治疗中的研究进展

姜婧琦，宋雨童，卢育彤，赵有利，王志平

兰州大学第二医院泌尿系疾病研究所 甘肃省泌尿系疾病研究重点实验室甘肃省泌尿系统疾病临床医学中心，兰州 730030

血液循环系统在向组织输送营养和化学物质、清除废物及维持体内平衡等方面起重要作用。毛细血管是血液实现物质交换的重要场所，血管生成通常从毛细血管开始［1］。早在 1971 年 Folkman 就提出肿瘤进展必须伴随肿瘤血管生成的启动，早期快速生长的肿瘤会出现大量血管化，而处于休眠状态的肿瘤则没有。Folkman 还分离出诱导血管生成的衍生因子，当抑制衍生因子阻断血管生成信号时，可导致肿瘤休眠［2］。近几年，抗血管生成靶向药物的开发研制飞速进展，为肿瘤治疗提供了更多选择。然而适应性抵抗或代偿性耐药限制着靶向抗血管生成药物的应用，目前尚无规范成熟的治疗方案弥补这一缺点。现将肿瘤血管生成的机制、促血管生成因子的作用、相关靶向抗血管生成药物及其耐药机制等方面的研究进展综述如下。

1 肿瘤血管生成机制

1.1 肿瘤血管生成的启动 人体内促血管生成因子和抗血管生成因子共同调节血管稳态，在促血管生成信号占主导地位时将启动血管生成。癌症早期可以是缺乏活跃血管生成的小型休眠肿瘤，在肿瘤细胞的额外遗传改变（缺氧或促血管生成因子过表达）或肿瘤相关的炎症和免疫细胞的募集下变得活跃。新血管生成在肿瘤的发生、发展过程中进行性存在，支持肿瘤生长和转移。肿瘤血管的周细胞通常与内皮细胞部分分离，这使得血管基底膜分布不均，造成血管高通透性，细胞间质压力增高，增加了出血风险。这些异常的血管诱导微环境pH降低，导致T 淋巴细胞和NK 细胞等抗肿瘤免疫细胞变成无反应状态，甚至凋亡。肿瘤中新形成的血管网络结构受异常微环境影响，导致结构异常，造成持续性或间歇性缺氧。缺氧在生理和病理条件下均是血管生成的关键触发因素，然而肿瘤相关的病理性血管生成与生理性组织修复过程不同，缺氧情况会随着肿瘤异常结构血管的新生愈演愈烈，造成一道“永远不会愈合的伤口”［3］。

1.2 促血管生成因子的作用 研究发现，促血管生成因子及其同源受体促进肿瘤血管形成，如血管内皮生长因子（VEGF）、成纤维细胞生长因子2（FGF-2）、血小板衍生生长因子（PDGF）、血管生成素（ANGPT）、APLN 和趋化因子等，多由肿瘤细胞和间质细胞产生和分泌，与血管密度增加，肿瘤复发、进展、侵袭和转移有关。

1.2.1 VEGF 血管内皮生长因子家族由五种分泌蛋白组成，VEGF（亦称VEGF-A），VEGF-B、VEGFC、VEGF-D 和胎盘生长因子（PIGF）。在癌症中，VEGF 由肿瘤细胞和周围间质产生和分泌，与肿瘤进展、血管密度增加、侵袭、转移和复发有关［4］。VEGF 可在缺氧时上调，通过 ERK 和 PI3K/Akt 通路诱导内皮细胞增殖和存活，或通过钙调神经磷酸酶诱导内皮细胞中转录因子NFAT 激活，促进与IL-1β相似的炎症基因表达。此外，VEGF 介导的Akt下游NF-κB 活化同样可诱导炎症反应，吸引白细胞的同时促进血管生成。

1.2.2 FGF-2 成纤维细胞生长因子家族由22 个分子组成，FGF-2 亦称为碱性成纤维细胞生长因子（BFGF）。FGF-2 由肿瘤和间质细胞释放或从细胞外基质动员后，通过旁分泌信号作用于内皮细胞。FGF 信号亦可通过调节MYC 依赖的糖酵解驱动内皮代谢，是血管和淋巴管发育的关键调节因子［5］。

1.2.3 PDGF 血小板衍生生长因子家族由四种肝素结合多肽生长因子组成，分别表示为PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C 和 PDGF-D。PDGF 通过促进血管成熟和周细胞募集以及诱导血管内皮生长因子上调来调节诸多生物学功能，其中PDGF-B/PDGFRβ 轴是最具特征性的，PDGF通过PDGF-B/PDGFRβ轴促进血管成熟和周细胞募集并诱导VEGF 上调来调节血管生成。研究表明，抑制PDGF-B/PDGFRβ 通路的小鼠血管渗漏、微出血和病死率明显增加［6］。

1.2.4 ANGPT 血管生成素负责血管的发育调节和重构，在控制肿瘤生长和血管生成中起关键作用。人血管生成素家族包括配体ANGPT-1、ANGPT-2 和 ANGPT-4。ANGPT-1 和 ANGPT-2 均与内皮受体酪氨酸激酶Tie-2结合，ANGPT-1通过Akt/Survivin 途径促进血管成熟和稳定。相反，ANGPT-2已被证实可诱导血管不稳定、周细胞脱离、新血管萌生。临床前研究表明，双重抑制ANGPT-2/VEGFR2可有效抑制肿瘤进展。研究发现，同时抑制ANGPT-2和VEGFR2 会延长血管正常化时间，阻断巨噬细胞募集，抑制肿瘤生长，提高胶质瘤荷瘤小鼠的存活率［7］。

1.2.5 APLN APLN 是 G 蛋白偶联受体 APLNR 的内源性多肽配体，APLN/APLNR 信号通路参与发育中的血管生成，其中APLN 在肿瘤中受缺氧的调节，可直接刺激肿瘤细胞增殖、迁移和转移，还可刺激肿瘤内的新血管生成和微血管扩增，从而促进肿瘤生长。在肺癌和乳腺癌模型中，靶向APLN 药物通过改善血管功能来减少肿瘤生长、转移并预防与抗血管生成治疗相关的耐药性［8］。

1.2.6 趋化因子 常见的趋化因子包括CXCL1（KC）、CXCL2（MIP-2）、CXCL3、CXCL5、CXCL6、CXCL7 和CXCL8（IL-8），IL-8 已被发现在几种肿瘤中对血管生成有重要作用。趋化因子通过直接结合内皮细胞上表达的共同受体CXCR2，或间接通过募集炎症细胞和前体细胞来促进肿瘤血管生成。CXCR2 可在微血管内皮细胞中表达，在人类的肿瘤血管中亦有表达。研究人员在小鼠胰腺癌模型中发现，通过阻断CXCR2表达可抑制肿瘤生长和血管生成［9］。

2 抗肿瘤血管生成的靶向药物

目前，血管靶向治疗策略主要是抑制已知的促肿瘤血管生成的关键信号通路，下调血管活性因子表达，抑制肿瘤血管新生，切断肿瘤供养，遏制肿瘤的生长、复发和转移。而今，已有多种靶向药物作为一线抗肿瘤药物投入临床使用。

2.1 VEGF 的分子靶向药物 单靶点针对VEGF 的抗体如贝伐单抗（Bevacizumab）是第一个获得美国食品与药物管理局（FDA）监管批准的VEGF-A 抑制剂，其特异性地识别和中和人VEGF-A 的所有生物活性亚型。通过淬灭VEGF-A 异构体阻止VEGFR-1和VEGFR-2 的激活，抑制肿瘤生长。从2003 年开展的评估贝伐单抗作为一线方案治疗转移性结直肠癌（mCRC）的Ⅲ期临床试验，证明其可以延长mCRC患者的中位生存期（OS）和无进展生存期（PFS）后。十几年来贝伐单抗做为一线药物广泛应用于多种肿瘤的治疗［10］。如贝伐单抗被推荐为转移性非小细胞肺癌（NSCLC）一线治疗药物。相关临床试验结果显示，与卡铂加紫杉醇相比，贝伐单抗加卡铂加紫杉醇治疗NSCLC 患者死亡风险降低21%，中位OS 从10.3个月改善到12.3个月［11］。

贝伐单抗是首个在晚期肾癌中显示临床疗效的抗血管生成药物，临床试验显示，与单独使用干扰素（IFN）相比，加入贝伐单抗后，疾病进展的风险降低37%。目前贝伐单抗被批准作为一线联合IFN-α 治疗肾癌［12］。然而贝伐单抗存在治疗相关的不良反应，如胃肠道穿孔、血栓栓塞事件、肺栓塞、高血压、消化道出血和脑出血等。因此，阿柏西普（AFL）等VEGF 靶向药物逐渐在肿瘤的治疗中发光放热。试验数据显示，AFL 能以更高的亲和力结合VEGF-A，并能提供更持久的抑制作用，且因缺乏多聚体免疫复合物的形成，不能诱导血小板活化，可能会减少相关不良反应的发生［13］。最近 VIMALRAJ 等［14］发现，长非编码RNA（lncRNA）肺腺癌转移相关转录物1（MALAT1）可通过靶向miR-150-5p 上调人骨肉瘤VEGF-A 表达促进血管生成。研究结果表明，沉默MALAT1 可下调 miR-150-5p/VEGF-A 信号传导，抑制肿瘤新血管生成，为新型VEGF 靶向药物的开发提供了新思路。

2.2 VEGFR 的分子靶向药物 针对血管内皮生长因子受体（VEGFR）的抗体如雷莫芦单抗（Ram），是一种人源免疫球蛋白G1单克隆抗体，通过阻止内皮细胞配体与VEGFR-2 结合，从而阻止通路激活。PETRYLAK 等［15］通过对530例患者的Ⅲ期临床试验发现，对于铂类难治性晚期尿路上皮癌患者，Ram加多西他赛可显著改善 PFS。PINTO 等［16］亦发现，吉西他滨联合Ram 在保障安全性的基础上改善了一线标准化疗后的OS。最近WANG 等［17］通过表位扫描模拟了 VEGF-A、VEGF-B 和 PlGF 的环肽，其可以与VEGFR 结合，从而抑制内皮细胞增殖和迁移。其中一种活性最强的环状多肽B-cL1 具有重要的抗血管生成作用，可抑制人胃癌细胞增殖，对裸鼠移植瘤模型有明显抗肿瘤作用。这些发现可用于深入探讨靶向抗血管生成药物的具体机制并设计出新的、更有效的VEGFR拮抗剂。

2.3 FGF/FGFR 的分子靶向药物 在诸多肿瘤（胆管、胃、尿路上皮、中枢神经系统和乳腺癌等）中均有已知和最新发现的FGFR 畸变。近年来已开发了多种FGF/FGFR信号通路抑制剂，如帕纳替尼、布立伐尼、多韦替尼。帕纳替尼对多种酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）耐药的慢性期慢性粒细胞性白血病（CPCML）显示出深度和持久的反应，但动脉闭塞事件（AOEs）作为显著的不良反应有待解决。CORTES等［18］认为，AOEs 是剂量依赖性的，其研究团队用前瞻性研究评估了帕纳替尼起始剂量的益处与风险比，最终发现45 mg的起始剂量减少到15 mg时仍有治疗效果，且可以减少AOEs 发生。最近研究发现了一种高选择性、不可逆的FGFR1-4 抑制剂呋替巴替尼，部分已对FGFR 抑制剂耐药的患者对呋替巴替尼亦有反应。目前其基因组选择性的早期试验正在进行中，有助于确定对其靶向治疗高反应的分子亚群［19］。

2.4 小分子多激酶抑制剂 以竞争或变构的方式来抑制催化域血管生成受体酪氨酸激酶（RTK）活性的策略已演变为癌症的系统治疗方式之一。这些分子与多种RTK 有广泛的亲和力，因此被认为是多激酶抑制剂。常见的受体酪氨酸激酶抑制剂（RTKI）有索拉非尼、舒尼替尼和帕唑帕尼。索拉菲尼是第一个被批准用于治疗晚期肝癌和甲状腺癌的RTKI药物，临床试验提示晚期肝癌或甲状腺癌的患者在索拉菲尼的治疗中明显获益［20］。阿帕替尼作为国内首创的口服小分子TKI，可特异性地抑制VEGFR-2的酪氨酸激酶活性，抑制VEGF 刺激的内皮细胞增殖和迁移，通过刺激细胞凋亡、抑制细胞增殖、抑制血管拟态等方式发挥抗癌作用。阿帕替尼还有一个优势是其可使耐药肿瘤细胞继续对化疗药物敏感，并能逆转已发生的多重耐药［21］。

2.5 其他 除了以上药物之外，还有其他靶向抑制剂同样在抗肿瘤血管生成中发挥效能。如尼罗替尼是一种影响PDGFR 信号传导的激酶抑制剂，可抑制缺氧诱导因子-1（HIF-1）信号传导，减少肿瘤血管生成，降低肿瘤远处转移［22］。还有表皮生长因子受体（EGFR）蛋白酪氨酸激酶家族，经典的EGFR 第19外显子缺失和第21 外显子突变，是NSCLC、乳腺癌和胃食管癌分子靶向治疗的主要靶点。而对于存在EGFR 第20 外显子插入突变的癌症，药物敏感性则要低得多。目前发现第四代EGFR激酶抑制剂Mobocertinib 可以靶向EGFR 外显子20 插入突变，其疗效和安全性仍在临床试验当中［23］。另外许多作用于血管内皮细胞的非特异血管内皮因子抑制剂和细胞间黏附分子的靶向药物可抑制内皮细胞生长、迁移、整合，从而抑制肿瘤新血管生成。对于可刺激肿瘤血管生长的慢性炎症，基质金属蛋白酶抑制剂可以切断炎症过程，抑制血管生成，减缓恶性肿瘤生长和转移灶的形成，同时抑制巨噬细胞浸润也可以减少成纤维细胞、上皮细胞、免疫细胞等肿瘤基质细胞分泌调节血管生成的因子，达到抑制肿瘤增殖或转移的目的。

3 抗血管生成靶向药物的耐药性及延缓耐药的方法

3.1 产生耐药的机制 抗血管生成靶向药物在临床上取得了良好的效益，但有效治疗时间过去后，肿瘤细胞不可避免地会产生耐药性。获得性或固有性耐药的发生降低了药物敏感性，限制了药物作用时间，使其不能发挥最大的疗效。抗血管生成治疗耐药的几种机制：①缺氧的直接作用：临床前癌症模型表明抗血管生成治疗导致的血管耗竭使缺氧增加，反而促进了肿瘤的侵袭和转移；②周围组织中正常血管的共同选择：肿瘤细胞直接利用非恶性组织原有的血管系统作为氧气和营养物质的供应，导致对抗肿瘤血管生成治疗的抵抗；③血管模仿：肿瘤细胞可发展血管拟态，作为一种替代的血液运输系统，以抵消抗血管生成治疗中缺氧和营养不足的影响。在临床前研究的肾癌模型中发现，VEGFR-2 抑制剂舒尼替尼产生肿瘤耐药性的标志是肿瘤细胞转化为内皮样细胞，增加缺氧条件下的血管拟态［24］；④基质细胞作用：抗血管生成治疗时发生的基质细胞（包括肿瘤相关巨噬细胞、内皮祖细胞和促血管生成的髓样细胞）聚集招募被认为是耐药的潜在机制，他们可能成为血管生成趋化因子的替代来源；⑤促血管生成因子的适应性上调。

3.2 延缓耐药发生的方法

3.2.1 联合疗法 为延缓抗血管生成因子靶向药物耐药的产生，能同时抑制多条通路的联合疗法应运而生。有研究表明，抗血管生成靶向药物联合放疗、化疗、免疫治疗、其他靶向抗血管生长因子药物等产生的协同作用有助于增益疗效、延长药物作用时间、提升OS。如前文所述，贝伐单抗加卡铂加紫杉醇治疗转移性 NSCLC［11］；贝伐单抗加 IFN-α 治疗肾癌［12］等联合疗法均是目前肿瘤的一线治疗方法。还有同为VEGF 分子靶向药物的阿帕替尼不仅对食管癌细胞VEGF 分泌有抑制作用，同时又显示出放射增敏的潜力，阿帕替尼+放疗的凋亡效应明显高于阿帕替尼或X射线单一治疗。另外阿帕替尼与胃癌的一线化疗药物（紫杉醇、奥沙利铂和5-氟尿嘧啶）联用亦增加了细胞的凋亡，癌细胞的侵袭率和移行率明显降低。

抗血管生成靶向药物和免疫疗法的联合使用是最近的热点问题，如正处于临床研制阶段的人源化的抗单克隆抗体内皮生长因子抗体BD080，其比贝伐单抗阻断VEGF/VEGFR 通路、对人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的抑制作用更强。在肺癌和大肠癌小鼠模型中BD080 联合抗PD-1 或抗PD-L1 不仅改善了异构肿瘤血管，还增强了T细胞介导的免疫作用，显示出协同抗肿瘤效应［25］。靶向药物之间的“强强联手”同样为患者带来福音。如共同靶向ANGPT-2/VEGFR2 通路治疗肿瘤在早期乳腺癌、结直肠癌和肾癌小鼠肿瘤模型中有效［26］。ARTEMIS 随机研究和三期临床试验NEJ026结果显示，将VEGF 抑制剂贝伐单抗与EGFR 抑制剂厄洛替尼联合使用，可使 EGFR 突变型 NSCLC 的 PFS 提高 6 个月以上，对脑转移和EGFR L858R突变患者的疗效更突出［27］。

3.2.2 更换治疗靶点 更换靶向药物的种类，亦是保障更持久的血管抑制作用的方法。因为肿瘤细胞逃避VEGF 靶向治疗的方法之一就是通过FGF 信号通路促进血管新生。在小鼠乳腺癌模型中，抑制FGFR 会导致血管密度降低，并恢复肿瘤对抗VEGF治疗的敏感性证明了这一点［28］。所以更换FGF/FGFR 抑制剂后可能恢复肿瘤对抗VEGF 治疗的敏感性，这提示我们将FGF/FGFR 通路靶向药物作为补救疗法或作为前期用药组合的一部分，可能有助于实现更持久的反应。AFL作为所有VEGF-A、VEGF-B和PlGF 异构体的高效诱饵受体，与其他抗VEGF-A药物相比，对VEGF-A 亲和力更高的特性为耐药后的进一步治疗提供了选择［13］。在VELOUR Ⅲ期临床试验评估贝伐单抗治疗和生长因子水平对患者结局的影响中，研究人员发现高基线血清VEGF-A 和PlGF 水平可能是mCRC 患者对贝伐单抗产生耐药的原因［29］。而 AFL 能不受 VEGF-A 和 PlGF 基线水平的影响，产生长久的抑制作用，可能是贝伐单抗诱导耐药患者的有效二线治疗方法。而且AFL 不会诱导血小板活化，可减少多聚体免疫复合物的形成，这可能会减少AOEs的发生［13］。

3.2.3 开发新的治疗通路 开发新的通路靶点，亦为延缓抗血管增生药物耐药性的发生提供一个可行的方向。HUANG 等［30］发现，肿瘤周围血管细胞来源的细胞外载体（TPC-EVs）在TKI 治疗过程中，通过激活Axl 通路为肿瘤血运重建补充内皮祖细胞（EPC），造成肿瘤血管新生，从而导致TKI 耐药。而Axl 通路抑制剂可减少EPC 增殖，抑制肿瘤血运重建。这一点在转移性大肠癌小鼠模型中亦得以证明，TKI联合Axl 抑制剂抑制了肿瘤生长，提高了OS。

综上所述，目前靶向干预血管生成通路实现抑制肿瘤生长、转移的方法已较为成熟，抗血管生成因子靶向药物已作为一线药物被批准在肿瘤治疗中使用，但其获得性或固有的耐药性限制了其疗效。为了优化血管生成因子靶向药物的应用，需再提高对肿瘤血管生成相关的多种细胞和相关信号通路工作机理的理解；探索治疗反应和耐药机制的关系；找寻联合治疗的最佳方案、应用时机和剂量配比；针对肿瘤微环境内更高层次的相关性和复杂性研发新的通路。