肿瘤新生血管生成及其抑制剂的研究进展

 

肿瘤新生血管生成及其抑制剂的研究进展

 

血管生成（angiogenesis）是指组织利用既存血管产生新的血管的过程。原发肿瘤具有诱导新生血管生成的能力，其生长和转移都依赖于肿瘤新生血管的生成。肿瘤新生血管生成过程受血管生成正负调节因子的共同调控，目前发现的血管形成正负调节因子有四、五十种。重要的血管生成正调节因子包括碱性成纤维生长因子（bFGF）、血管内皮细胞生长因子（VEGF）、血管生成素（Angiogenin）、血小板衍生性生长因子（PDGF）和基质金属蛋白酶（MMP）等20余种，主要功能是刺激血管内皮细胞活化，降解基底膜和细胞外基质，促进内皮细胞迁移、增殖，形成管腔，稳定成熟的新生血管。血管生成负调节因子包括血管抑素（Angiostatin）、内皮抑素（Endostatin）、血小板反应素（TSP）和MMP的组织抑制剂等20余种，发挥与正调节因子相拮抗的功能作用。江汉大学附属第三医院肿瘤科曾辉

肿瘤血管生成已成为一个崭新的、有希望的抗肿瘤治疗靶点。破坏或者抑制肿瘤的新生血管生成，有效地阻止肿瘤的生长和转移的药物称之为肿瘤新生血管生成抑制剂（tumor angiogenesis inhibtor, TAI）。1997年报道内皮抑素对小鼠Leiws肺癌的生长有明显的抑制作用。目前世界上处于研究和开发中的TAI候选物超过300种，其中有数十种已经进入临床研究阶段。肿瘤血管生成抑制剂可分为特异和非特异性两大类。特异性的TAI可以根据它们的作用机理可大致分为4类：1、抑制基底膜降解：代表性药物为MMP抑制剂（MMPI），如Marimastat(BB-2516)、Tanomastat(Bay129566)、Neovastat、Prinomastat(AG3340)、、CGS27023A等，均已进入临床III期研究；2、抑制血管生长因子活化：如VEGF单抗Avastin^TM、VEGF-毒素耦合物、VEGFR单抗、受体酪氨酸激酶抑制剂SU5416, SU6668, PTK787/ZK222584, ZD6474等；3、直接抑制内皮细胞增殖: 如O-(氯乙酰-氨甲酰基)烟曲霉醇（TNP-470）、Angiostatin、Endostatin等；4、抑制内皮细胞特异性整合素/生存信号：如整合素ανβ3单抗(Vitaxin)和ανβ3小分子拮抗剂(EMD121974)等。非特异性的TAI是指既可以直接抑制肿瘤的生长，又可破坏或抑制肿瘤新生血管生成的一类化合物，如Doxorubicin，Paclitaxel，HCPT等。

基质金属蛋白酶抑制剂Marimastat 是British Biotech公司研发的的选择性MMPI，对MMP1、MMP2、MMP3、MMP7和MMP9的抑制作用较强。临床前研究显示Marimastat能抑制人卵巢癌、乳腺癌和结肠癌移植瘤的生长和转移。该药在Ⅲ期临床试验治疗恶性胶质瘤、胰腺癌、非小细胞肺癌、小细胞肺癌和乳腺癌转移中由于缺乏疗效已经停止。Tanomastat对MMP2、MMP9有选择性抑制作用，该药Ⅲ期临床试验治疗小细胞肺癌、非小细胞肺癌和晚期膀胱癌。但在进行小细胞肺癌Ⅲ期临床试验时发现其对患小细胞肺癌的患者副作用大，从而停止了该药的研究开发。Neovastat是从海洋生物的软骨中分离的一种抗血管生成的化合物。除能能抑制基质金属蛋白酶活性外，尚能诱导内皮细胞凋亡和抑制VEGF介导的信号通路。该药口服呈现显著的抗瘤作用和抗肿瘤转移作用，该药的特点毒性很小。Neovastat的两个III期临床试验正在进行中。

Avastin^TM（又名Bevacizumab，Genentech公司）是一个重组的人源抗VEGF单克隆抗体，能识别并阻止VEGF与其受体的结合，从而干扰肿瘤新生血管生成，抑制肿瘤的生长和转移。Avastin^TM于2003年6月被美国食品与药物管理局（FDA）批准进入快速通道，用于治疗转移型结肠癌患者。临床前研究证实，Avastin对多种恶性实体瘤和血癌细胞的生长具有抑制作用，于1997年开始进入临床试验，主要研究药物对转移型结肠癌、肾癌、乳腺癌和非小细胞肺癌的疗效。试验还评价了药物使用的安全性以及药物与其它化疗试剂如5-氟尿嘧啶、甲酰四氢叶酸等联合用药的疗效，均取得了令人可喜的结果。至今在临床试验中已有超过2000名患者接受了Avastin的治疗。现在，药物的Ⅲ期临床试验还在进行之中，进一步研究药物对20多中不同肿瘤的疗效。

靶向VEGFR的受体酪氨酸激酶抑制剂已有多种进入了临床研究。SU5416是Sugen公司（已被Pharmacia公司收购）研发的Flk-1/KDR受体酪氨酸激酶的ATP竞争性抑制剂（Ki=0.16mM），属indolin-2-one类化合物。是最早进入临床试验的VEGFR小分子抑制剂。然而，2002年2月，Pharmacia公司宣布，由于疗效不佳，将终止进行SU5416对结肠直肠癌患者的III期临床试验。有关SU5416的进一步发展计划，将有待与其他与SU5416相关的临床试验的结果而决定。SU6668是Sugen公司研发的KDR、FGFR1、PDGFRb的ATP竞争性小分子抑制剂。SU6668在分子结构上与SU5416极具相近性, 属indolin-2-one类化合物，目前正处于II期临床研究阶段。PTK787/ZK222584是Novartis公司研发的Flt-1、KDR受体酪氨酸激酶抑制剂，属苯胺酞嗪类化合物，目前正处于I/II期临床研究阶段。AZD6474是AstraZeneca公司研发的一种强效的口服有活性的VEGFR/EGFR的选择性抑制剂，属喹唑啉类化合物，对VEGFR的IC50值仅为40 nM。AZD6474的I期临床实验正在结肠直肠癌、乳腺癌、间皮瘤、黑色素瘤等多种恶性肿瘤的患者中进行。

Angiostatin和Endostatin是由EntreMed公司研发的内源性血管生成抑制剂，是目前为止公认最强的肿瘤血管生成抑制剂。系统地运用angiostatin能阻断人癌裸小鼠移植瘤的血管生成和肿瘤转移。Angiostatin的重组片段已完成，正处于在I期临床研究，结果显示副作用很低。Endostatin体外对肿瘤细胞无抑制活性，体内能抑制原发癌和转移癌的生长，持久使用endostatin能使原发肿瘤消退，并抑制肿瘤的复发。Endostatin在美国现已经进入II期临床实验。

与传统细胞毒性药物相比，TAI有其优势或特点，如特异性较好；可直接发挥作用，且效果具有放大作用；不易产生耐药性；毒副作用较小等。另外，TAI具有预防肿瘤复发和转移的作用。抑制肿瘤新生血管生成，已经被公认为一种崭新的抗癌战略，新的TAI候选药物仍在不断发现，TAI在近年内有望在临床上得到广泛应用。

我国的科研工作者在TAI的寻找和研究中取得了令人瞩目的进展。 国家重点基础研究发展规划项目（973）的《重要疾病创新药物先导结构的发现与优化》项目将肿瘤血管生成抑制剂先导结构的发现与优化作为重要研究内容，在这个项目的支持下，中国科学院上海药物研究所已经从天然产物和合成化合物中筛选得到了一批具有很强的血管生成和小鼠动物肿瘤生长抑制活性的化合物，如 DYB、ZH-4B、A2、SH-7等。中科院北京微生物所发现了抗血管生成新靶点CD146，其单克隆抗体AA98在多个模型上表现出强大的抗血管生成作用，对人肿瘤裸小鼠移植瘤有明显的生长抑制作用。烟台荣昌生物技术公司研制开发的rh-endostatin，具有抑制内皮细胞迁移和管腔形成作用，能抑制鸡胚尿囊膜的血管生成，对人肝细胞性肝癌裸小鼠移植瘤具有一定的生长抑制作用，已经完成临床I/II期试验，正在进行III期临床实验。

TAI是二十一世纪最有可能得到临床应用的几类新型抗癌药物之一。建立特异的分子和细胞水平的筛选模型、建立更理想的动物模型、建立TAI高通量筛选方法、正确评价疗效和建立理想联合用药方案、必须注意TAI可能出现的副作用是TAI从实验室走向临床的研究开发中有待解决及值得关注的问题。