胶质瘤抗血管生成的治疗现状与展望

胡志芳，米亚静，郭 娜，胡峰瑞，姜凤良，高兴春

（西安医学院基础医学部，陕西省脑疾病防治重点实验室，陕西西安710021）

0 引言

胶质瘤是临床上最常见的中枢神经系统恶性肿瘤，约占所有原发性颅内肿瘤的45%。胶质瘤治疗以手术切除肿瘤为主，结合放疗、化疗等综合治疗手段，但由于胶质瘤呈高度浸润性生长以及血脑屏障通透性低等问题，治疗效果并不理想，是目前疗效最差的恶性肿瘤之一。据统计，胶质瘤患者的一年总生存率不足30%，高级别的胶质瘤患者中位生存期也只有10个月左右［1］。因此寻找和开发新的胶质瘤治疗方法是目前研究的热点和难点。

早在1971年Folkman就提出实体瘤在没有血管生成的条件下生长会受到抑制，肿瘤生长和转移都依赖于新生血管的形成，并指明抑制血管生成在肿瘤治疗中具有重要意义［2］。 2011 年，Hanahan 等在《Cell》上发表综述描述了肿瘤十大特征，肿瘤血管生成即是其中之一，再次肯定了血管生成在肿瘤增殖、侵袭转移中发挥着至关重要的作用［3］。肿瘤新生血管为肿瘤组织的生长代谢提供了养料，促使肿瘤细胞分裂增殖，并为肿瘤细胞向远处浸润迁移提供了条件。抗肿瘤血管生成治疗则为此受到人们的广泛关注，并逐渐成为肿瘤综合治疗中的重要环节。肿瘤新生血管的形成有多种因素参与，如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor， VEGF）、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase， MMPs）、黏附因子、血管生成素、表皮生长因子等，抗肿瘤生成治疗可以通过作用这些靶点及其下游的信号通路抑制血管生成，从而抑制肿瘤的生长和转移。胶质瘤是一种高度血管化的肿瘤，其生长和侵袭转移过程均依赖血管的生成［4］，且恶性程度及预后与瘤体内血管密度相关。因此，针对胶质瘤的抗血管生成治疗是一种极具潜力的治疗策略，目前针对血管生成的各种抑制剂陆续进入临床研究并取得了一定的研究成果，本文将对胶质瘤抗血管生成的治疗现状进行综述。

1 胶质瘤血管生成的机制

目前，研究［4］发现胶质瘤可以通过以下几种机制形成血管为其生长提供营养：①经典的出芽式血管生成，即在血管生成因子和细胞因子的作用下，新血管从已经存在的血管上出芽生成；②血管共选择（vessel co-option），指肿瘤细胞侵入正常的血管内并沿着已存在的血管生长的现象；③套叠式血管生成，指血管壁向管腔内陷并融合形成套入式柱状物的血管生成过程；④血管生成拟态，指肿瘤细胞取代内皮细胞形成血管样的通道为自身供血的方式；⑤募集内皮祖细胞的血管生成，指募集循环中骨髓来源的内皮祖细胞进入肿瘤后融入血管壁，并分化为内皮细胞形成血管；⑥肿瘤干细胞分化成内皮细胞，指胶质瘤中存在的肿瘤干细胞可以分化成内皮细胞形成血管。非出芽式的血管生成方式可能对于抗血管治疗的研究意义更重大［5］。

2 抗胶质瘤血管生成的靶标及常用药物

2.1 VEGF信号通路VEGF是诸多血管生成因子中作用最强、研究最广泛、作用最清楚的一个。VEGF是由两条单链蛋白通过二硫键构成的34～46 KD的分泌蛋白。VEGF家族目前有 7个成员，分别是VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、VEGFF及胎盘生长因子（PIGF），其中VEGF-A在多种组织器官中表达，也是促进肿瘤血管生成的重要因子［6］。VEGF-A外显子的变位剪切可以产生多种单体，即 VEGF121、VEGF145、VEGF148、VEGF183、VEGF165、VEGF189、VEGF206。 VEGF 作为分泌蛋白，与细胞膜上相应的受体（VEGFR）结合后发挥相应的生物学功能。VEGFR主要包括三个成员：VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（KDR／Flk-1）和 VEGFR-3（Flt-4）。VEGFR是跨膜的酪氨酸蛋白激酶，其胞外段含有7个Ig样结构域，胞质段含有酪氨酸激酶结构域。当VEGF与VEGFR结合后导致其构象发生变化，使其胞内的酪氨酸激酶区域发生自磷酸化，从而进一步激活下游信号通路。VEGF／VEGFR可以促进血管内皮细胞的增殖、浸润和迁移，提高血管壁通透性，促进血管支持物的形成，抑制细胞凋亡等，是刺激血管生成最强的细胞因子，在血管生成中起着关键作用［7］。

研究［8］表明，VEGF及其受体在多种肿瘤组织中均有异常表达，与肿瘤的发生发展及预后密切相关。在胶质瘤中，VEGF及VEGFR的蛋白和mRNA表达水平也明显升高，而且随着胶质瘤的恶性程度增加，表达水平越高，患者的预后越差，提示VEGF／VEGFR信号通路在胶质瘤发生发展及预后中起着重要作用［9-10］。阻断 VEGF／VEGFR信号通路可抑制肿瘤血管的生成，发挥抗肿瘤作用［11-13］，目前临床已有多种针对VEGF信号通路的抗血管生成药物，以VEGF及VEGFR的抗体和酪氨酸激酶抑制剂为主。

2.1.1 靶向 VEGF／VEGFR 的抗体 ①贝伐单抗（bevacizumab，avastin）是主要针对 VEGF-A的高亲和力人源化单克隆抗体，也是美国食品药品监督局（FDA）批准的第一个针对肿瘤血管生成的治疗药物［14］。该药物可与 VEGF特异性结合，阻断 VEGF与VEGFR的结合，抑制VEGF信号通路阻止肿瘤血管生成。有研究［15］表明贝伐单抗联合化疗治疗复发性胶质瘤患者可显著改善其无进展生存期，并减少激素用量，但不能延长总生存期，并且容易对贝伐单抗产生耐药。美国FDA现已批准其用于复发性胶质瘤的治疗，成为胶质瘤抗血管生成药物的先锋代表。②阿柏西普（ziv-aflibercept，zaltrap）是一种重组的融合蛋白，可与VEGF-A、VEGF-B、PIGF结合从而降低血管通透性和新生血管形成。阿柏西普在多项临床研究中已证实具有良好的耐受性和一定的抗肿瘤活性。目前针对复发性恶性胶质瘤的Ⅱ期临床试验也显示出一定的效果［16］。

2.1.2 靶向 VEGFR的酪氨酸激酶抑制剂 抑制VEGFR酪氨酸激酶活性的小分子抑制剂特异性不强，往往可以同时结合其他受体家族，被称为多靶点激酶抑制剂。这些抑制剂进入细胞内可与相应的靶分子结合，抑制下游分子的磷酸化，阻断信号传导，从而抑制血管生成。目前用于肿瘤治疗的主要包括西地尼布（cediranib，AZD2171）、舒尼替尼（sunitinib）、瑞戈非尼（regorafenib）、阿帕替尼（apatinib、）、索拉非尼（sorafenib）等。其中舒尼替尼是一种多靶点受体酪氨酸激酶抑制剂，具有抑制肿瘤血管生成和肿瘤细胞生长的作用，研究［17］表明舒尼替尼联合放射治疗在复发的高级别胶质瘤患者中取得了较好的6个月无病生存期，患者对其毒副作用也可耐受。也有研究［18］表明虽然儿童患者对舒尼替尼有较好的耐受性，但该药物在这些患者中并未表现出明显的抗肿瘤活性。西地尼布是一种强VEGFR抑制剂，研究［19］表明西地尼布对复发性卵巢癌等有一定的抗肿瘤作用，但在治疗复发性胶质瘤时效果并不理想。多种酪氨酸激酶抑制剂在其他肿瘤的临床研究中都具有一定的抗肿瘤活性，但在胶质瘤的治疗中临床效果往往较差。

2.2 Ang／Tie2信号通路促血管生成素（angiopoietin，Ang）及其酪氨酸激酶受体2（Tie2）与血管生成密切相关。促血管生成素-1（Ang-1）是一种分泌蛋白，可以促进内皮细胞的迁移、出芽及存活，并通过与受体Tie2结合使后者磷酸化，吸引血管平滑肌细胞等促进血管生成，介导血管重塑，维持血管结构的稳定。血管生成素-2（Ang-2）与 Ang-1具有高度同源性，也可与Tie2结合，但不引起Tie2的磷酸化，因此可作为Ang-1的拮抗剂，竞争性抑制Ang-1介导的信号传导，减少血管成熟，失去稳定性［20］。 Ang／Tie2 通路参与了多种肿瘤的血管生成过程，尤其是Ang-2在肿瘤中表达水平明显升高，且可通过诱导产生内皮细胞蛋白酶、MMP-2等促进肿瘤的发展和转移［21-22］。此外，研究［23］发现Ang-2的作用与VEGF关系密切，VEGF的存在可以增加Ang-2的表达，协同Ang-2促进血管生成。

通过分析TCGA胶质母细胞瘤数据库发现，Ang-2在胶质瘤的表达上调程度要明显高于Ang-1，表明胶质瘤中Tie2信号途径受到抑制。在小鼠胶质瘤模型中，联合应用抗Ang-2和抗VEGF药物可以延长小鼠的生存期，减少血管的通透性，治疗效果优于单独使用抗VEGF药物，表明针对Ang-2的抗血管治疗可以克服胶质瘤对贝伐单抗的抵抗性［23］。此外，有研究［24］发现 Ang-2还参与了机体的免疫调节，针对Ang-2的抗血管生成治疗可募集活化T细胞进入肿瘤，使肿瘤更容易受到免疫攻击。

目前针对 Ang／Tie2信号通路的药物主要有：①AMG386（Trebananib），一种重组肽-Fc融合蛋白，是Ang-1／Ang-2的中和肽体，可以阻断其与Tie2的结合，进而抑制肿瘤血管生成。AMG386在临床试验中具有较好的耐受性，目前AMG386单独使用或联合贝伐单抗治疗复发性胶质瘤已进入Ⅰ／Ⅱ期临床试验。②PF-04856884（CVX-060）是靶向Ang-2的连接IgG的特异性多肽，在动物模型中CVX-60联合VEGF通路抑制剂可以显著抑制肿瘤的转移［25］。CVX-60在临床试验中也显示出较好的安全性，已完成针对晚期实体瘤和肾细胞癌的临床试验，并开展了对复发性胶质瘤的相关临床研究。③AMG-780和 nesvacumab（REGN-910）分别是针对Ang-1／Ang-2的人源化单克隆抗体［26］，目前已完成相应的Ⅰ期临床试验。由于Tie2也含有受体酪氨酸激酶结构域，因此抑制酪氨酸蛋白激酶活性的小分子抑制剂如瑞戈非尼等同样也可以抑制此信号通路。

2.3 MMPsMMPs在血管生成中发挥重要作用［27］。血管生成是从现有血管形成新血管的过程，需要降解血管基底膜并重建细胞外基质（extracellular matrix，ECM），以使内皮细胞迁移并侵入周围组织，而MMPs则是降解细胞外基质最重要的酶类，可以降解细胞外基质和基底膜中的胶原成分，促进内皮细胞迁移并参与ECM重建。

血管生成贯穿了肿瘤生长、侵袭转移的整个过程，因此 MMPs与肿瘤的发生发展密切相关［28］。MMPs也参与了胶质瘤的侵袭转移，尤其是MMP-2和MMP-9在胶质瘤中呈现出高表达［29］，在其血管生成中发挥重要作用，与胶质瘤的发生发展、分级及预后均相关［30-31］。针对MMPs的抑制剂在临床前研究中能够抑制蛋白酶的活性，阻止肿瘤的进一步生长和转移，但此类抗血管生成药物在各期临床试验中大多都未达到预期效果，如第一代合成抑制剂巴马司他（BB-94），第二代抑制剂马马司他、坦诺司他等，均由于在临床试验中诱发明显的不良反应而终止临床研究。目前第三代的MMPs抑制剂MMI-166可以抑制胶质瘤细胞的侵袭及血管生成［32］，为胶质瘤的抗血管治疗带来了希望。

3 胶质瘤抗血管治疗的临床进展

近年来，胶质瘤抗血管生成的治疗已经成为临床研究的重点［33］，下面简单综述相关临床进展。2017年6月10日，在美国临床数据库Clinical Trials.gov（http：／／www.clinicaltrials.gov） 中用“血管生成（Angiogenesis）”和“胶质瘤（Glioblastoma）”进行查询，符合结果的临床试验共有215项。其中美国的临床试验最多，有161项，加拿大有13项，欧盟有36项，亚洲有5项（其中中国有5项），俄罗斯有1项（图1）。其中完成的有90项，募集志愿者的有39项，暂停的有1项，终止的有14项，状态未知的有10项，取消的有10项，正在进行还没有募集志愿者的有36项，没有招募志愿者的有11项；其中针对复发胶质瘤的研究有17项。在测试的药物中针对VEGF-A的贝伐单抗的临床试验高达132项，占半数以上（62.6%）；针对VEGFR及酪氨酸蛋白激酶抑制剂的临床试验有21项，表明干扰VEGF信号通路是目前胶质瘤抗血管治疗的主要手段。以研究最多的贝伐单抗为例，不论单独用药还是联合用药都可以延长新诊断的胶质瘤无进展生存期，但是对于总生存期没有影响［15］。其他抗血管治疗的药物如VEGFR的抑制剂等在胶质瘤治疗中都未表现出令人满意的结果，对于造成这一现象的原因目前并不清楚［34］。因此，尽管胶质瘤抗血管治疗是一个很有潜力的治疗方法，但目前并未给胶质瘤的治疗现状带来实质性改善，还需要对抗血管生成治疗作进一步深入研究。

图1 胶质瘤抗血管生成治疗临床实验分布图（来源：https：／／Clinical Trials.gov）

4 展望

抗血管生成治疗在其他肿瘤治疗中表现出良好的效果，但是在胶质瘤治疗中的效果不甚理想。血管生成是一个复杂的生理及病理学过程，涉及多种细胞、多种因子及多种机制，只有深入阐明血管生长的机制才能更好地指导临床治疗。未来提高胶质瘤抗血管生成治疗的效果可能需要从以下几方面入手：①寻找生物标志物。肿瘤的个体化治疗是肿瘤治疗的发展方向，当前人们正在寻找与胶质瘤抗血管治疗相关的影像学标志物、血液标志物、组织病理标志物、分子标志物等［35］。对相关标志物的深入研究可以指导临床如何选择药物，评估肿瘤的转移风险及何时停药等等，使治疗更加合理高效；②寻找新的靶标。目前，虽然在肿瘤抗血管治疗中有很多的靶标，但是肿瘤血管生成是一个复杂的过程，并且常用的抗血管治疗药物对胶质瘤的治疗效果都不甚理想，提示在胶质瘤血管生成中可能有不同于其他肿瘤的机制或靶标，需要我们去研究和发现；③多种药物的联合应用。目前人们已经认识到单独依靠一种药物治疗肿瘤是不太可能的，由于肿瘤异质性的存在，要想彻底杀灭肿瘤需要多种药物的联合应用，比如同时针对VEGF和Ang-2的双特异性抗体就表现出了很好的抗肿瘤效果［36］。综上所述，目前对于胶质瘤的抗血管生成治疗开展了大量的实验研究，也取得了一定的效果，但是还有很多问题需要我们去解决。相信随着研究的不断深入，抗血管治疗必将在胶质瘤的治疗中发挥举足轻重的作用。