VEGF及其抑制剂在肿瘤治疗中的研究进展

薛婷婷 唐艳飞 刘云章

[摘要]内皮血管内皮生长因子（vascular endothelial growthfactor，VEGF）是一种二聚体糖蛋白，能够刺激内皮细胞的增殖、生存与迁移，在多种肿瘤细胞中均有较高水平的表达。其不仅是肿瘤血管生成过程中最重要的促血管生成因子之一，在肿瘤免疫中也发挥了重要的作用。目前，已有不同类型的VEGF抑制剂被投入临床，用于肿瘤的治疗。本文针对VEGF家族成员、VEGF在肿瘤发生发展中的活性及VEGF相关抑制剂的研究进展进行综述。

[关键词]肿瘤;VEGF;血管生成;肿瘤免疫;抑制剂

[中图分类号]R979.1 [文献标识码]A [文章编号]2096-5249（2019）15-0280-03

血管生成指已有血管通过出芽或套叠的方式形成新血管的过程，在胚胎发育、伤口愈合等生理过程或糖尿病性视网膜病、肿瘤等病理过程中都发挥着重要的作用。血管生成过程复杂，有许多调控因子参与。其中，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）家族及其受体（VEGFRs），是促进血管细胞分化和血管形成最重要的组织因子。本文主要介绍了VEGF及其受体家族成员、VEGF在肿瘤中的生物活性以及VEGF抑制剂在肿瘤治疗方面的研究进展。

1.VEGF家族成员及其受体

VEGF最初在牛垂体分泌物中被发现，直至1989年，Abraham等人将其分离纯化，并命名为血管生成因子。目前该蛋白家族共发现VEGFA、VEGFB、VEGFC、VEGFD、VEGFE（病毒编码）以及胎盘生长因子（placentalgrowthfactor，P1GF）几种常见异构体，两种不VEGFl45、VEGFl83常见异构体，以及两种抑制性异构体VEGFl65b、VEGF-Ax，但其抑制机制依然存在争议。VEGFA是一种45KD的同型二聚体糖蛋白，是该家族成员中最具特异性、功能性最强的血管生成因子，即我们通常所说的VEGF。VEGF受体家族有VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3三个成员。同其他受体类似，VEGFR通过结合不同的VEGF，激活自身磷酸化，进而激活下游通路来发挥作用。VEGF主要与VEGFR2结合，参与血管生成的调控，是参与活化促进血管内皮细胞有丝分裂和通透性最主要的信号传导通路。Vegfr2的小鼠胚胎会在8.5-9.5天死亡，并表现出严重的内皮细胞和造血前体细胞发育缺陷，证明该受体在血管发育中至关重要。此外，VEGF还能够与VEGFRl结合。VEGFRl显示弱的配体依赖性自身磷酸化，在某些情况下，它作为诱饵受体起作用，可通过结合VEGF阻止VEGF与VEGFR2结合，抑制血管生成。VEGFRl缺陷小鼠表现出过度生长和血管解体，表明其负调节胚胎发育期间的血管生成。

2.VEGF在肿瘤中的生物活性

VEGF的mRNA在人类许多肿瘤中高表达，并且与肿瘤的侵袭性、血管密度、迁移以及预后密切相关。早在1971年，JudahFolkman就提出，如果没有足够的血管供应，实体肿瘤只能生长至1-2毫米（或约10个细胞）的临界尺寸。肿瘤细胞及周围的基质细胞能够分泌VEGF和其他促血管生长因子，促进血管的生成，在肿瘤内和肿瘤周围形成新的脉管系统。这些新形成的肿瘤血管系统结构和功能异常，血管形状不规则、曲折且有死角，没有形成小静脉、小动脉和毛细血管的等级次序;同时，其结构不完整、渗漏性高，进一步导致缺氧和VEGF产生。VEGF基因表达受多种因素的上调，其中缺氧是VEGF的主要调节方式。VEGF是缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factoLHIF）的靶基因，HIFIa的抑制会明显降低VEGF的表达水平，抑制肿瘤血管生成。

研究发现，VEGF的生物学作用已远超出其对新血管发生和血管生成的调节。在过去几年中，使用免疫检查点抑制剂的癌症免疫疗法成为肿瘤治疗的热点。但遗憾的是，部分患者在接受相关治疗后生存情况并没有发生改善。这一现象的部分原因是肿瘤可以利用多种免疫抑制机制，导致原发性或继发性免疫逃逸，而另外部分原因可能和VEGF有关。VEGF可以对涉及免疫的多种细胞产生直接影响，包括树突状细胞，T细胞，调节性T细胞和髓源性抑制细胞。早期观察表明，VEGF的存在可能使骨髓祖细胞的成熟从分化为树突状细胞向分化为内皮细胞倾斜，从而影响肿瘤特异眭T细胞的启动和活化。后续研究表明，癌症中的VEGF能够抑制细胞间黏附分子和血管细胞粘附分子的表达，进而抑制抗癌T细胞粘附和向肿瘤的浸润。此外，肿瘤来源的VEGFA、白细胞介素10（Interleukin-10，IL-10）和前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）能够在内皮细胞中协同作用，诱导死亡介质配体FasL表达，诱导效应T细胞的凋亡。最近的临床前研究表明，抗VEGF能够通过形成高内皮微静脉（high endothelial venules，HEVs）来促进细胞毒性T淋巴细胞的浸润，改善抗PD-L1治疗。

3.VEGF抑制剂

目前投入临床的VEGF/VEGFR抑制剂主要有三类：VEGF配体抑制剂、VEGF受体抑制剂以及小分子酪氨酸激酶抑制剂。

3.1VEGF配体抑制剂：贝伐单抗（Bevacizumab）是一种人源VEGF-A可溶性同工型IgG3的单克隆抗体，能够阻止VEGFA与受体结合，阻断后续信号级联反应。贝伐单抗于2004年被美国FDA批準用于转移性结直肠癌的治疗，随后对非小细胞肺癌、肾细胞癌、多形性胶质母细胞瘤、卵巢癌和宫颈癌的治疗也获得批准。如今，贝伐单抗已成为临床上使用最广泛的跨肿瘤治疗药物之一。近期，有诸多临床前数据证明贝伐单抗对其他的恶性肿瘤也具有抑制作用，例如贝伐单抗能够降低宫颈癌组织中的微血管密度，注射贝伐单抗能够抑制三阴性乳腺癌移植瘤的生长和微血管生成。肿瘤免疫治疗的发展也为贝伐单抗的应用开辟了新的领域。在最近报道的Ⅲ期临床研究中，在基于细胞毒性化疗（卡铂、紫杉醇）和抗PD-L1抗体（atezolizumab）的治疗方案中加入贝伐单抗，可延长非小细胞肺癌患者的总生存期。2018年12月，FDA批准贝伐单抗与PD-L1单克隆抗体Atezolizumab、紫杉醇和卡铂联合，用于转移眭非小细胞肺癌的一线治疗。同年，FDA还通过了Atezolizumab和贝伐单抗联合用药作为晚期肝癌的一线治疗方案。

3.2VEGF受体抑制剂：雷莫芦单抗（Ramucirumab）是一种全人源化的抗VEGFR-2单克隆抗体，能够与VEGFR2的胞外结构域结合，阻断VEGF与VEGFR-2结合，从而阻断VEGF信号通路。雷莫芦单抗在2014年至2015年，先后被批准用于胃癌、胃食管连接部腺癌、非小细胞肺癌及转移性结肠癌的二线治疗。此外，其在乳腺癌、肝癌等恶性肿瘤中也具有相关临床研究。在胃癌治疗方面，尽管雷莫芦单抗单药或联合紫杉醇已被证明在二线治疗中有效，但是未能证明其在一线治疗中具有优势。一项比较FOLFOX（亚叶酸钙+5-氟尿嘧啶+奥沙利铂）单用或联合雷莫芦单抗治疗胃及胃食管连接部腺癌安全性及有效性的II期临床研究结果显示，联用对患者的总生存期（overall survival，OS）及无进展生存期（progression-free survival，PFS）都无显著影响。在肺癌治疗方面，有数据表明，在PD-L1抑制剂Nivolumab治疗失败后，雷莫芦单抗与多西紫杉醇联合给药，总缓解率可达到60%以上。此外，在晚期肝癌的治療中，雷莫芦单抗体能够明显抑制肿瘤灌注及血管分布情况，且不增加肝功能衰竭或肝损伤概率。总的来说，雷莫芦单抗目前在二线治疗中应用良好，但在一线治疗中的作用还有待探究。

3.3小分子酪氨酸激酶抑制剂：酪氨酸激酶是催化磷酸基团从三磷酸腺苷转移至靶蛋白的酶，在多种正常细胞调节过程（包括血管生成）中起重要作用，许多生长因子受体，例如VEGFR、PDGFR均为受体酪氨酸激酶。受体酪氨酸的活化会引起肿瘤细胞增殖和生长，诱导抗细胞凋亡作用，并促进血管生成。由于其重要性，受体酪氨酸激酶家族一直是肿瘤治疗中最重要的药物靶点之一。至2019年3月，FDA共批准48种小分子蛋白激酶抑制剂，半数以上均为受体酪氨酸激酶抑制剂。

索拉菲尼（Sorafenib）是一种口服小分子激酶抑制剂，具有抑制VEGFR以及PDGFR的活性，也是一种常用的跨肿瘤治疗药物，主要被批准用于肝癌、肾细胞癌和分化型甲状腺癌的治疗。自2007年被批准以来，索拉菲尼一直是肝癌治疗的一线药物。尽管索拉非尼能够有效地显着增加晚期肝癌患者的OS，但由于易出现抗性而无法阻止癌症的进展。目前，人们正通过与其他药物联用或结构改造等方法来克服肿瘤对索拉菲尼的抗性。在一项评估阿霉素加索拉非尼与单用阿霉素效果比较的Ⅲ期试验中，与阿霉素安慰剂单药治疗相比，索拉非尼加阿霉素中位OS、中位PFS均明显增长。Conesa等对索拉菲尼进行了结构改造，在保留其必要药效团的基础上，增加芳环结构，使得新化合物具有对血管生成及肿瘤逃逸的双重抗性。

舒尼替尼（Sunitinib）是另一种常见的复合受体酪氨酸激酶抑制剂，可以通过抑制VEGF受体、PDGF受体、FMS样酪氨酸激酶-3（FLT3）受体、干细胞因子受体（KIT）和RET（Rearranged during Transfection）蛋白的激酶活性来阻断相关信号通路，抑制内皮细胞的增殖、迁移等。目前舒尼替尼已被批准用于胃癌、转移性肾癌的治疗，对结肠癌、乳腺癌及皮肤癌的治疗也有相关报道。由于新酪氨酸激酶抑制剂的研发以及免疫治疗的引入，使得舒尼替尼几乎被挤出肾癌一线治疗行列，但近期有数据表明，舒尼替尼可以在其他靶向治疗后再次使用，其功效不依赖于两次舒尼替尼治疗之间应用的治疗类型，并且重新使用与首次使用舒尼替尼治疗的不良事件也没有明显差异，为舒尼替尼的应用提供了新的思路。此外，舒尼替尼与Nivolumab联合治疗转移性肾癌的研究也取得了一定的进展。在一项临床试验中，舒尼替尼与Nivolumab联用显著提高了患者的OS，但是由于安全眭较差，在实际应用中会受到药物选择和剂量的限制。

4.展望

随着研究深入，人们对VEGF在肿瘤发生发展过程中重要作用的认识逐步加深。目前已有充足的临床前数据支持VEGF在肿瘤血管生成及肿瘤免疫过程中的重要性，VEGF在肿瘤的核心作用也使其成为抗癌治疗的合理靶标。在抗血管生成方面，与肿瘤细胞相比，内皮细胞的遗传稳定性更好，出现耐药性的概率更低，由于高遗传变异率引起的潜在抗性也更小。但实际上，在VEGF抑制剂活性的临床试验中，大多数患者会产生抗药性，最终死于其疾病。对VEGF抑制剂抗性机制的理解，以及新的多靶点抑制剂的开发工作对于长期使用VEGF抑制剂来说至关重要。此外，当肿瘤体积小于临界体积时，处于潜伏状态，并不依赖血管生成，通过抗血管治疗作用有限，且容易复发，故而目前大多数抗血管药物均与其他肿瘤治疗方式联合使用。免疫检查点抑制剂和VEGF抑制剂的组合治疗在不同肿瘤类型种已显示出良好活性，但在药物组合及使用剂量上还需要进一步探索。对VEGF生物学的研究为肿瘤药物的开发和临床治疗提供了新的见解，VEGF抑制剂与其他肿瘤治疗药物的组合也为抗癌药物获得更好的疗效和更低毒性开辟了新的思路。预计在将来会有更多的VEGF抑制剂类药物被用于恶性实体瘤的直接或辅助性治疗。