腫瘤抗血管生成療法課件

詞彙介紹血管生成(Angiogenesis)癌細胞轉(zhuǎn)移(Metastasis)內(nèi)皮細胞(Endothelialcell)促血管生成以及抑制血管生成之因子(Anti-andpro-angiogenicfactor)Angeion:vesselgenesis:formationNormalangiogenesis正常胚胎血管新生

(NormalAngiogenesisinEmbryo)胚胎發(fā)育過程中，需要大量的養(yǎng)分以及代謝，新生之血管生成才足以供應(yīng)快速發(fā)育之胚胎正常之生長所需。正常成體血管新生(NormalAngiogenesisinAdults)因為新生之組織需要大量的營養(yǎng)成分以及修補物質(zhì)，而免疫系統(tǒng)的成員亦在此過程中扮演重要角色，而為新生之血管所運送至受傷的組織內(nèi)。HistoryofAntiangiogenicDrugs1971:Thefieldbeganinearly1970swithJudahFolkman’shypothesisthattumorgrowthwouldbehaltedifitweredeprivedofabloodsupply1989:Dr.NapoleneFerraidentifiedandisolateVEGF1996:Dr.JefferyIsnerpublishedfirstclinicaltrialsregardingVEGF2004:FDAapprovesfirstantiangiogenicdrugtotreatcolorectalcancer(Avastin)Robusttumorgrowthrequiresthepresenceofalocalvascularnetworkthatsuppliesbothoxygenandnutrientstotumorcells.Angiogenesis…anti-angiogenicfactorsTheAngiogenicBalancepro-angiogenicfactorscontents一、血管生成與腫瘤（1）血管生成的一般過程（2）腫瘤血管生成（3）腫瘤血管生成與腫瘤的發(fā)生、生長和轉(zhuǎn)移二、腫瘤血管生成的評估三、血管生成抑制劑研究及臨床應(yīng)用現(xiàn)狀四、抗血管生成治療與提高放射治療敏感性五、抗血管生成藥物臨床試驗存在的一些問題

第一節(jié)、血管生成與腫瘤

（1）血管生成的一般過程血管生成(angiogenesis)是指在機體生長發(fā)育過程中或創(chuàng)傷修復(fù)、缺血缺氧和炎癥等情況下，原有微血管內(nèi)皮細胞(endothelialcell，EC)經(jīng)過生芽、遷移、增殖與基質(zhì)重塑等形成新毛細血管的過程。StructureofvesselsandcapillariesMonocellularlayerofendothelialcellsSmallartery:Capillary:

endothelialcell,basallamina,pericytesAngiogenesis:Sproutingofcellsfrommatureendothelialcellsofthevesselwall(secretionofproteases,resolutionofBasallamina,migrationtowardsChemotacticgradient,proliferation,Tubeformation)VEGFisfactorlargelyspecificforendothelialcells,bFGFcanalsoinduce,notspecificforEC)capillariessproutingin

theretinaofanembryonicmousecapillarylumenopeningupbehind

thetipcell(reddyeinjected)包括五個階段：①receptionofangiogenicsignals(yellowspot)fromthesurroundingbyendothelialcells(EC);②血管細胞分泌蛋白水解酶降解血管基底膜；③EC穿過基底膜遷移到血管周圍基質(zhì)；④EC增殖、相互黏附并連接；形成管腔樣結(jié)構(gòu)；⑤基質(zhì)重塑和平滑肌細胞的包繞及血管的相互吻合形成血管網(wǎng)調(diào)節(jié)血管生成的因素A調(diào)節(jié)血管生成的因子及其作用B血管壁基質(zhì)在血管生成中的作用

C蛋白水解酶系統(tǒng)對于血管生成的調(diào)節(jié)

A調(diào)節(jié)血管生成的因子及其作用

血管生成促進因子成纖維細胞生長因子(fibroblastgrowthfactors，F(xiàn)GFs)、血管內(nèi)皮細胞生長因子(vascularendothelialgrowthfactors，VEGFs)、血小板源生長因子(platelet-derivedgrowthfactor，PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-α(transforminggrowthfactor-α，TGF-α)、腫瘤壞死因子-α(tumornecrosisfactor-α，TNF-α)、白細胞介素-8(interleukin-8，IL-8)、IL-6、胎盤生長因子等，其中以VEGF作用最強而血管生成抑制因子血管生成抑素(angiostatin)、內(nèi)皮抑素(endostatin)、IL-12、IL-10、血小板因子-4(PF4)、凝血酶敏感蛋白(thrombospondins,TSPs)、IFN-α、IFN-β和angiopoietin-2等，其中以血管抑素的作用最為突出Sproutingtowardschemotacticgradient:VEGF尖端細胞（Tipcells)、柄細胞（Stalkcells)、束細胞（Phalanxcells)B血管壁基質(zhì)在血管生成中的作用

細胞外基質(zhì)(extracelluarmatrix，ECM)是血管壁及血管周圍組織的重要結(jié)構(gòu)成分，主要包括膠原、非膠原支持分子和蛋白多糖/氨基多糖等成分在血管生成的誘導(dǎo)期，基底膜發(fā)生降解，結(jié)構(gòu)成分出現(xiàn)變化，這有利于EC的遷移、增殖與管樣結(jié)構(gòu)的形成。而在血管生成的后期，基底膜發(fā)生重塑，形成圍繞新生血管的支持結(jié)構(gòu)C蛋白水解酶系統(tǒng)對于血管生成的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)血管生成主要的兩大蛋白水解酶系統(tǒng)纖溶酶原激活物(PA)及其抑制物(PAI)系統(tǒng)組織型纖溶酶原激活物(t-PA)：EC所合成、貯存和釋放尿激酶型纖溶酶原激活物(u-PA)：腎小管上皮細胞和血管EC等合成基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)及其組織抑制物系統(tǒng)MMPs則是一組可以降解大多數(shù)ECM成分的蛋白水解酶（2）腫瘤與血管生成腫瘤血管形成因子(tumourangiogenesisfactors，TAF)①TAF僅來源于腫瘤細胞，無種屬特異性；②TAF多存在于細胞漿中(但不存在于線粒體或微粒體中)，有的也游離于胞核，尤其是核內(nèi)非組蛋白的部分；③TAF導(dǎo)致血管形成的機理是促進宿主毛細血管內(nèi)皮細胞的分裂(mitogeniceffect)和刺激毛細血管生長Mechanismsoftumorneovascularization.(A)Endothelialsproutingisthedominantprocessofvesselgrowth.Luminalendothelialcellsmigratethroughthevesselbasementmembraneintotheunderlyingextracellularmatrix,developinganelongated'sprouting'morphology.(B)Vasculogenicmimicryisthedevelopmentofmicrovascularchannelsbyaggressivetumorcells.(C)Vesselco-optioninvolvestheuseofthepre-existingvasculatureinthehosttissue.(D)Theprocessoftumorneovascularization,involvingthereleaseofproangiogenicfactors(e.g.VEGF)bytumorcellstocauseendothelialactivation,bloodvesselgrowth,andsubsequenttumorexpansion.Mechanismsoftumorneovascularization出芽血管擬態(tài)血管共生腫瘤新生血管形成的過程(1)腫瘤細胞及其它相關(guān)細胞如血管內(nèi)皮細胞釋放多種血管生成因子。(2)在血管生成因子的作用下，血管內(nèi)皮細胞發(fā)生形態(tài)改變，包括細胞器數(shù)目的增多、大小的改變以及偽足的形成。(3)內(nèi)皮細胞和腫瘤細胞釋放多種蛋白溶酶以降解細胞外基質(zhì)和毛細血管基底膜，繼而引起細胞外基質(zhì)重塑。(4)內(nèi)皮細胞從毛細血管后微靜脈遷移出來，形成血管新芽。(5)血管內(nèi)皮細胞增殖。(6)腫瘤血管結(jié)構(gòu)重建。腫瘤4.腫瘤新生血管形成1.分泌血管形成因子3.內(nèi)皮細胞增生遷移2.對細胞外基質(zhì)產(chǎn)生蛋白降解作用毛細血管出芽腫瘤新生血管的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能特點MosaicvesselsFigure13.33TheBiologyofCancer(?GarlandScience2007)TumorvesselisonlypartiallyoverlaidbypericytesandSMC腫瘤內(nèi)微血管的形態(tài)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出很大的差異，不規(guī)則的狹窄、擴張及扭曲，僅排列一層內(nèi)皮細胞、基底膜缺乏或變薄引起腫瘤微血管通透性增高以及易于遭受癌細胞入侵的組織學(xué)基礎(chǔ)。腫瘤微循環(huán)表現(xiàn)出低效和相對不足腫瘤細胞的更新速度超過內(nèi)皮細胞2倍，組織間隙流體靜壓高，血流阻力加大（3）腫瘤血管生成與腫瘤的發(fā)生、生長和轉(zhuǎn)移無血管期：在腫瘤生長的早期并沒有腫瘤血管出現(xiàn)，腫瘤只向周圍生長，而且生長較慢，“細胞群體休止狀態(tài)”，但非“個體休止狀態(tài)”早期血管期：當腫瘤血管生成發(fā)生后,得到充足的營養(yǎng)供給，腫瘤生長迅速；晚期血管期：腫瘤逐漸增大，腫瘤中央血管出現(xiàn)壞死，腫瘤周圍血管增多侵襲和轉(zhuǎn)移1589breastcancerpatientswerefollowedforperiodsaslongas46yearsafterinitialdiagnosisandtreatment第二節(jié)、腫瘤血管生成的評估微血管定量已成為研究的焦點之一，血管生長因子的檢測：VEGF微血管密度(microvesseldensity，MVD)VEGF的檢測方法免疫組化法ELISA法Westernblot法RT-PCR法IHCimageofVEGFstaininginhumanlivercarcinomaformalinfixedparaffinembeddedtissuesection(microvesseldensity，MVD)采用免疫組化技術(shù)，選擇某些特異性抗體，如：Ⅷ因子相關(guān)抗原(FⅧ-RA)、CD31、CD34、UEA-1等標記腫瘤組織血管內(nèi)皮細胞，計數(shù)單位面積中的微血管數(shù)目，即為MVD的檢測Vesselandmicrovesseldistributionsofthetransfectedmelanomatumors.Toevaluatetheendothelialcellcontentoftumors,thefixed,embeddedtumortissuesweresectionedandstainedforimmunoreactiveCD31incontroltumors(A)and(B)andIP-10-transfectedmelanomatumors(C)and(D).(E)MicrovesseldensitywasdigitallymeasuredfromfiverandomfieldsusingtheImage-ProPlusprogram(MediaCybernetics,LP).MolecularTherapy(2004)9,846–855MicrovesseldensityisreducedinthyroidtumorscontainingPPFP.ImmunohistochemicalanalysisofFA(A,B)andFTC(C,D)demonstrateda2.3-and2.5-folddecrease(P<0.005andP<0.05,respectively)inmicrovesseldensityasmeasuredbyCD31staininginadenomasandcarcinomascontainingPPFP,respectively(B).ReddiHetal.Genes&Cancer2010;1:480-492follicularadenomas(FA)andcarcinomas(FTC)

第三節(jié)、血管生成抑制劑研究及臨床應(yīng)用現(xiàn)狀

腫瘤血管生成抑制劑(tumorangiogenesisinhibitor，TAI)是一類能破壞或抑制血管生成，有效地阻止腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移的藥物。優(yōu)勢：①治療發(fā)生時，血管形成已被啟動，故TAI治療具有良好的特異性；②血管內(nèi)皮細胞暴露于血流中，藥物能直接發(fā)揮作用，故劑量小、療效高、副作用??；③內(nèi)皮細胞基因表達相對穩(wěn)定，不易產(chǎn)生耐藥性。抑制腫瘤血管生成的策略(1)利用小分子藥物和內(nèi)源性血管生成抑制因子直接抑制血管內(nèi)皮細胞增殖、遷移,抑制細胞外基質(zhì)形成,誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細胞凋亡;(2)利用中和抗體、可溶性受體、受體拮抗劑阻斷血管生成因子傳遞;(3)利用反義核酸或生物因子抑制血管生成促進因子表達。TAI可分為五大類：①抑制基底膜降解，②直接抑制內(nèi)皮細胞增殖:Endostatin等；③抑制血管生長因子活化:VEGF單抗、VEGF-毒素偶合物、VEGFR單抗等；④抑制內(nèi)皮細胞特異性整合素/生存信號；⑤非特異性TAI:如Suramin、鈣通道阻斷劑碳氧氨咪唑(carboxyaminoimidazole，CAI)、IL-12和IFNα-2ａ等。(1)直接抑制內(nèi)皮細胞增殖沙利度胺TNP-470(AGM-1470)血管抑素(angiostatin)內(nèi)皮抑素(endostatin)血管生成抑制素(Canstatin)重組血小板因子-4(rhPF-4)CM101環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase2,COX-2)ZD6126內(nèi)皮抑素EndostatinDiscoveredin1995byJudahFolkmanetalPhaseIclinicaltrialin1999Dr.JamesWatsonpredictedthatDr.Folkmanwouldcureallcancerwithin2yearsDr.Folkman’sresponse“Ifyouareamouseandhavecancerwecantakegoodcareofyou.However,inourexperimentswemostlysacrificethemice.So,Idon'tknowifthatqualifiesastakinggoodcare”EndostatinmonomerEndostatin

的發(fā)現(xiàn)O’reillyMS,etal.Cell1997;88:277-285.O’reillyMS,etal.Cell1997;88:277-285.Endostatin的抑瘤試驗第一步：直徑大于1～2mm3的腫瘤釋放VEGF及招募bFGF因子啟動腫瘤血管生成步驟。

第二步：VEGF及bFGF刺激毛細血管內(nèi)皮細胞增殖及內(nèi)皮細胞遷移腫瘤，形成血管供給腫瘤所需營養(yǎng)物質(zhì)。

第三步：血管內(nèi)皮抑制素靶向毛細管內(nèi)皮細胞，抑制正在形成的腫瘤血管。

第四步：在內(nèi)皮細胞表面可以識別血管內(nèi)皮抑制素的特異性受體誘導(dǎo)毛細內(nèi)皮細胞死亡。第五步：攜帶營養(yǎng)的新形成的血管被破壞。

第六步：由于缺少營養(yǎng)供給，腫瘤細胞死亡。

Folkman教授的理論及血管內(nèi)皮抑制素（Endostatin）的作用機理內(nèi)皮抑素的作用機理1、下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子VEGF的表達。KimYM,etal.JBC,2002,277(31):27872-27879.2、抑制金屬蛋白酶MMP-2的活性。LeeSJ,etal.FEBSletters,2002:147-152.3、抑制內(nèi)皮細胞遷移，引起細胞周期停滯，誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞凋亡。MacDonaldNJ,etal.JBC,2001,276(27):25190-25196.HanaiJI,etal.JCB,2002,158(3):529-539.4、

降低體內(nèi)血管生成促進因子的表達，提高體內(nèi)血管生成抑制因子的表達，通過影響人體基因組近12%的基因來抑制體內(nèi)的病理性血管生成。FolkmanJ.ExperimentalCellResearch,2005.我國首家開發(fā)endostatin藥物

山東麥得津生物工程股份有限公司

通用名：重組人血管內(nèi)皮抑制素注射液注冊商標：恩度TMEndostarTM

英文名：RecombinantHumanEndostatin Injection類別：生物制品一類規(guī)格：15mg/3ml/支(2.4×105u/支)代號：YH-16恩度TM(Endostar)首先，恩度TM不是單純的

Endostatin，是在

ES母體上創(chuàng)造性的添加了9個氨基酸的新型

Endostatin，不僅使

ES穩(wěn)定性提高，半衰期延長，而且生物活性增加。先進的工藝，恩度TM是純度大于99.9%高純生物制劑。恩度TM是人源化蛋白，不會誘導(dǎo)自身抗體產(chǎn)生。恩度TM的蛋白非常穩(wěn)定，可以室溫放置一年仍然保持活性，而國外的同類產(chǎn)品需要

-80℃冷凍保存。Ⅲ期臨床試驗表1.兩組患者的療效比較主要指標NP＋YH-16NP+安慰劑P值總有效率(%)35.419.50.0003初治40.023.90.003復(fù)治23.98.50.03總臨床受益率(%)73.364.00.035初治76.565.00.02復(fù)治65.261.70.68總中位TTP(月)6.33.60.0000初治6.63.70.0000復(fù)治5.73.20.0002總中位生存時間（月）14.879.900.0000初治15.169.770.0000復(fù)治14.6710.000.01861年生存率（％）62.7531.460.0000初治64.0831.830.0000復(fù)治59.4529.870.0186NP（長春瑞濱聯(lián)合順鉑）Ⅲ期臨床試驗圖1.兩組患者生存Kaplan-Meier曲線

試驗組中位生存期延長了5個月（14.9月VS9.9月,延長5.0月，P<0.0001

），1年生存率提高31.29%(P<0.0001)。Ⅲ期臨床試驗表2.兩組患者的不良反應(yīng)比較(n=493)毒性類型NP＋YH-16（n=322）NP＋安慰劑（n=167）總不良反應(yīng)3/4度總不良反應(yīng)3/4度病例數(shù)％病例數(shù)％病例數(shù)％病例數(shù)％中性粒細胞減少17152.49328.58550.94728.2出血10532.2113.44728.153.0貧血5115.672.12515.031.8血小板減少20.60010.600惡心/嘔吐16550.6268.09053.9116.6腹瀉123.710.384.821.2便秘5516.910.33621.621.2粘膜炎30.910.30000轉(zhuǎn)胺酶226.820.684.800總膽紅素61.810.310.600發(fā)熱61.80010.600皮疹20.610.321.210.6疲乏10431.9123.76136.531.8疼痛3811.720.61810.842.4過敏30.910.30000周圍神經(jīng)毒性30.90053.010.6脫發(fā)3912.0002313.821.2心律失常216.410.363.600注：兩組不良反應(yīng)發(fā)生率比較無明顯差異

2006年的第一版非小細胞肺癌臨床實踐指南（中國版）已將恩度聯(lián)合化療列入了一線標準化治療方案(2)阻斷血管生成因子活性的藥物

VEGF及其受體抗VEGF抗體抗VEGFR抗體可溶性VEGF受體VEGF受體酪氨酸激酶抑制劑短肽抑制劑FDAapproveddrugsGefitinib(Iressa?)

MechanismofActionSelectivelyinhibitsEGFR-TKBlockageofdownstreamEGFRsignaltransductionpathways,cellcyclearrest,andinhibitionofangiogenesisAvastin(bevacizumab)AvastinisahumanisedmonoclonalantibodythatspecificallyinhibitsVEGFAvastinrecognisesallmajorisoformsofhumanVEGF1.Presta,etal.CancerRes1997AvastincausesregressionoftumourvasculatureInapreclinicalmodelusinghumantumour(coloncancer)xenografts,asingleinfusionofAvastindecreasedtumourvascularvolumeby80%1within24hoursofinfusionAvastinsignificantlyreducedMVDinpatientswithrectalcancerinaclinicalsetting2Yuan,etal.PNASUSA1996Willett,etal.NatMed2004ControlAvastinMVD=microvesseldensityAvastinnormalisesexistingtumourvasculatureInpreclinicalmodels,Avastinhasbeenshowntopruneimmaturevasculaturereducevesselpermeabilityreduceintratumouralpressure1theseeffectsmayhelpmaketumourcellsmoresensitivetocytotoxicchemotherapy2–4JainRK.NatMed2001;7(9):987–9,1.Gerber,Ferrara.CancerRes2005

2.Jain.NatMed2001;3.Jain.Science2005

4.Kerbel.Science2006c)‘Normalised’tumour

vasculatureb)Abnormalvasculaturea)NormalvasculatureSummary:AvastinmodeofactionAngiogenesisisfundamentalfortumourgrowth,andVEGFisthepro-angiogenicfactoratthecentreoftheangiogenicpathwaycontinuousexpressionofVEGFbythetumourmakesitarationaltargetforcancertherapyDirectinhibitionofVEGFbyAvastinallowsforgreaterprecisionthanothermeansoftargetingtheVEGFpathwayunwantedinhibitoryeffectsonnon-VEGF-mediatedfunctionsareavoidedAvastinhasthreesuggestedeffectsontheangiogenicprocess:regressionoftumourvasculaturenormalisationofsurvivingtumourvasculatureinhibitionofnewandrecurrentvesselgrowthRegressionInhibition(keyinadjuvantsetting)NormalisationExpensiveNewDrugs:

AreTheyWorthIt?2007salesof$2.3billioninUS($3.5billionworldwide)totreatabout100,000patientswithadvancedlung,colonorbreastcancerGenentechprice:$4,000-$9,000amonthCosttoprivateinsurers:Ashighas$35,000amonthNYTimes,July6,2008What’sthebenefit?PhaseIIItrialofbevacizumabinmetastaticcoloncancerMedian

survival:15.6vs20.3mo(HR=0.66,P<0.001)Errorbarsrepresent95%confidenceintervalsHurwitzH,etal.NEngJMed.2004;350:2335-2342PercentsurvivingDurationofsurvival(mo)2001218300801004060TreatmentGroupIFL+placebo(n=411)IFL+Avastin(n=402)246Mediansurvivalbenefit:4.7monthsor30%increaseExaminingthecostandcost-effectivenessofaddingbevacizumab(Avastin)tochemoinmetastaticcoloncancerRandomizedtrialcomparedchemotherapyalonevs.chemotherapy+bevacizumabBevacizumabregimenprolongedmediansurvivalfrom15.6to20.3months(p<0.001)Costofextra4.7months?$101,500(assuming$5,000permonthforbevacizumab)$259,149peryearoflifegained(notqualityadjusted)第五節(jié)、抗血管生成治療與提高放射治療敏感性（1）血管生成與放射治療

（2）抗血管生成治療提高放射治療敏感性

RADIOTHERAPYANDTUMORVOLUME

EXPECTEDEFFECTINTUMORCELLSDNAdamage;p53-mediatedapoptosis;mitoticcelldeath;senescence-likeirreversiblegrowtharrest;apoptosis

UNEXPECTEDEFFECTSINTUMORCELLSTumorgrowingwithinapreviouslyirradiatedbedtendstobemoreinvasiveandtoformmoremetastasis–TUMORBEDEFFECT(MilasLetal.IntJRadiatOncolBiolPhys1997;13:379-83)(MilasLetal.CancerRes1988;48:2116-20)

(ViciniFAetal.Cancer2003;97:910-9)(SuitHDetal.IntJRadiatOncolBiolPhys1992;23:653-60)(O’BrienCJetal.AmJSurg1986;152:456-63)(VikramB.etal.HeadNeckSurg1984;6:730-3)Clinically:Tumorrecidiveswithinapreirradiatedfieldareassociatedwithhigherriskofmetastasisandpoorprognosis（1）血管生成與放射治療乏氧的腫瘤細胞,對射線的耐受能力增強：乏氧的細胞經(jīng)照射后活性氧產(chǎn)生減少,由于射線對腫瘤細胞DNA的損傷作用主要依賴活性氧自由基,因此乏氧的腫瘤往往對射線不敏感。放射治療不僅對腫瘤細胞有直接或間接殺傷作用，還具有封閉腫瘤