作者單位:276000 山東醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校
通訊作者:尹華偉
【關(guān)鍵詞】 抗腫瘤藥物; 綜述
隨著人類生活環(huán)境、生活水平和生活方式的變化以及醫(yī)學(xué)的進(jìn)步,疾病譜發(fā)生了顯著的變化,一般性傳染病逐漸被控制,而惡性腫瘤則成為日益常見且嚴(yán)重威脅人類生命和生活質(zhì)量的主要疾病之一。目前在中國乃至全世界,癌癥已成了導(dǎo)致人類死亡的第二大原因。
近幾年來,腫瘤化療取得了相當(dāng)大的進(jìn)步,腫瘤患者生存時(shí)間明顯延長(zhǎng),特別是對(duì)白血病、惡性淋巴瘤的治療有了明顯的突破,但對(duì)危害人類生命健康最嚴(yán)重的、占惡性腫瘤90%以上的實(shí)體瘤的治療未能達(dá)到一定的效果。藥學(xué)家和腫瘤學(xué)家越來越深刻地意識(shí)到要提高腫瘤的治療效果,必須從腫瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制入手,這樣才能取得突破性進(jìn)展。隨著對(duì)腫瘤特性和本質(zhì)的研究,抗腫瘤藥物正從傳統(tǒng)的細(xì)胞毒藥物向針對(duì)機(jī)制的多環(huán)節(jié)作用的新型抗腫瘤藥物發(fā)展。目前抗腫瘤藥物的發(fā)展已進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代,從天然植物藥物的開發(fā)(如紫杉醇),已發(fā)展到基因治療、免疫治療以及新的靶點(diǎn)藥物,如以腫瘤細(xì)胞膜為靶點(diǎn)和以腫瘤血管生成為靶點(diǎn)的多項(xiàng)研究[1]。因此,在腫瘤的綜合治療中,各種藥物的治療手段已日益受到重視。
近年來,分子腫瘤學(xué)和分子藥理學(xué)的發(fā)展不斷地闡明腫瘤的本質(zhì),而且大規(guī)模快速篩選、組合化學(xué)、基因工程等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用更是加速了抗腫瘤藥物的研究與開發(fā)進(jìn)程。目前國內(nèi)外關(guān)注的抗腫瘤作用的新靶點(diǎn)和相應(yīng)的新型抗腫瘤劑型或手段有多種,本文僅就其中部分熱點(diǎn)簡(jiǎn)述如下。
1 新生血管生成抑制劑
新生血管生成抑制劑是當(dāng)今新型抗腫瘤藥物研究最活躍的領(lǐng)域之一。1971年,F(xiàn)olkman最早提出腫瘤生長(zhǎng)是血管依賴性的,并指出控制腫瘤生長(zhǎng)的新途徑-抗血管生成(angiogenesis)。已有研究表明,幾乎所有實(shí)體腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移均依賴于腫瘤的血管生成。原發(fā)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移是以新生血管的不斷生成為前提的,腫瘤不但通過血管從宿主獲取營養(yǎng)和氧氣,而且通過腫瘤血管不斷地向新的組織和器官輸送癌細(xì)胞。實(shí)體瘤的生長(zhǎng)通常分為無血管期和血管期,腫瘤直徑達(dá)到1~2 mm時(shí),腫瘤分泌若干因子刺激血管形成,獲得血供的腫瘤繼續(xù)增大乃至轉(zhuǎn)移[2]。
體內(nèi)腫瘤血管的生長(zhǎng)是涉及多種激素和酶的多步驟過程,可分為“血管前期”和“血管期”兩個(gè)階段,兩階段的轉(zhuǎn)化稱為血管生成開關(guān) (angiogenicswitch)[3]。血管前期是指在腫瘤發(fā)生早期,局部幾乎無新生血管的階段,此時(shí)腫瘤半徑<2 mm,主要依靠彌散在細(xì)胞周圍的氧和營養(yǎng)物質(zhì)生存;血管期的特點(diǎn)是局部有大量新血管形成,腫瘤呈指數(shù)性生長(zhǎng)并向周圍組織浸潤(rùn)。血管形成的過程受開關(guān)控制,血管形成促進(jìn)因子和抑制因子的平衡改變可以激活開關(guān)。當(dāng)血管形成促進(jìn)因子濃度下調(diào)或抑制因子濃度上調(diào),開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài);反之,開關(guān)處于開放狀態(tài)導(dǎo)致血管形成。在血管期新血管的形成還可分為兩個(gè)時(shí)相:活化相和決定相[4]。活化相包括基底膜的降解、內(nèi)皮細(xì)胞遷徙和侵入鄰近細(xì)胞外基質(zhì)、內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、毛細(xì)血管的形成;決定相包括新形成的微血管的成熟和穩(wěn)定、內(nèi)皮細(xì)胞增殖的抑制。值得注意的是腫瘤血管生成的一系列過程與正常生理過程的血管生成[5]極為相似,并沒有發(fā)現(xiàn)新的特異性物質(zhì),只是過程中缺乏嚴(yán)格的調(diào)控。在過去的20年里超過20種生長(zhǎng)因子及促血管生成活性物質(zhì)和數(shù)十種抗血管生成物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)[6]。
腫瘤血管形成受許多因素的調(diào)節(jié),其中比較重要的調(diào)節(jié)因素是血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VEGF)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)及它們的受體。VEGF能促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖,促進(jìn)血管形成,也能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。因此,VEGF及其受體就成了腫瘤治療的理想靶點(diǎn)。bFGF由腫瘤細(xì)胞或腫瘤浸潤(rùn)的炎癥細(xì)胞分泌,是一種作用廣泛的細(xì)胞因子,其最顯著的作用是促進(jìn)細(xì)胞分裂,同時(shí)誘導(dǎo)血管的生成,因此,bFGF在腫瘤的發(fā)生發(fā)展、促進(jìn)損傷組織修復(fù)等方面受到關(guān)注。
人們正致力于研究和開發(fā)能破壞或抑制血管生成,有效阻止生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的藥物,這類藥物成為TA抑制劑,是當(dāng)今新型抗腫瘤藥物研究最活躍的領(lǐng)域之一。TA抑制劑治療具有許多優(yōu)勢(shì):(1)腫瘤發(fā)生時(shí),血管形成已被啟動(dòng),故有良好的特異性;(2)血管內(nèi)皮細(xì)胞暴露于血流中,藥物能直接發(fā)揮作用,故用藥劑量小、療效高、不良反應(yīng)小;(3)內(nèi)皮細(xì)胞基因表達(dá)相對(duì)穩(wěn)定,不易產(chǎn)生耐藥性。目前已有20余種TA抑制劑分別進(jìn)入Ⅰ至Ⅲ期臨床試驗(yàn)。
張前等通過雞胚尿囊膜血管實(shí)驗(yàn)及RT-PCR實(shí)驗(yàn),得出羥基紅花黃色素A能顯著抑制雞胚尿囊膜新生血管的生成(P<0.01),其作用機(jī)制之一是通過抑制VEGF、bFGF及VEGFR(flt1)的mRNA表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的(P<0.05)。并首次將提取出的羥基紅花黃色素A用于人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞中,觀察其對(duì)腫瘤細(xì)胞上清液刺激下內(nèi)皮細(xì)胞增殖的抑制作用,初步探索其抑制新生血管的作用機(jī)理。通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論:從活血化瘀中藥紅花中提取出的羥基紅花黃色素A能抑制正常及腫瘤條件培養(yǎng)液刺激下內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng),且與濃度成反比。
2 影響腫瘤細(xì)胞表面MHC表達(dá)的藥物
20世紀(jì)40年代,科學(xué)家們通過近交系小鼠之間皮膚移植物的排斥現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了組織相容性復(fù)合物(major histocompatibility complex,MHC),這種復(fù)合物是位于哺乳動(dòng)物某一染色體上一組緊密連鎖的基因群,分為經(jīng)典的Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。其中,MHCⅠ類和MHCⅡ類基因表達(dá)的產(chǎn)物,稱為MHC分子或MHC抗原,具有參與抗原提呈的功能,與T細(xì)胞的激活與分化有關(guān),并在調(diào)節(jié)特異性的免疫應(yīng)答中起一定的作用。
MHC為一組編碼細(xì)胞表面蛋白分子或抗原的基因組,它們分別編碼和產(chǎn)生與免疫應(yīng)答及免疫識(shí)別有關(guān)的蛋白分子。機(jī)體對(duì)外來的免疫應(yīng)答中,T細(xì)胞只有在識(shí)別了抗原提呈細(xì)胞上的MHC基因編碼抗原后,才能識(shí)別外來抗原產(chǎn)生免疫應(yīng)答。另一方面,在殺傷腫瘤細(xì)胞或病毒感染的細(xì)胞時(shí),必須識(shí)別細(xì)胞表面的MHCⅠ類抗原分子后才能發(fā)揮殺傷作用,因此,MHC限制作用在腫瘤免疫中具有重要的地位。MHCⅠ類抗原存在于所有有核細(xì)胞表面,在介導(dǎo)MHC限制性的殺傷體內(nèi)突變細(xì)胞、發(fā)揮免疫監(jiān)督的功能中具有重要作用。由于腫瘤細(xì)胞MHCⅠ類抗原的表達(dá)很低,或其MHCⅠ類抗原的表達(dá)系統(tǒng)被關(guān)閉,腫瘤細(xì)胞可以借此來逃避機(jī)體免疫監(jiān)督作用。
Hammeling做了一系列更加精細(xì)、更加嚴(yán)格的動(dòng)物實(shí)驗(yàn),用接種腫瘤細(xì)胞和基因轉(zhuǎn)換的方法證實(shí)了小鼠MHCⅠ類抗原即H-2K特別是H-2KK抗原的表達(dá)減弱在腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中所起的重要作用。研究還發(fā)現(xiàn),許多人類或其他哺乳動(dòng)物的腫瘤或腫瘤細(xì)胞株存在著MHCⅠ類抗原表達(dá)缺失或表達(dá)量降低的現(xiàn)象,MHCⅠ類分子的異常變化可能使T細(xì)胞不識(shí)別腫瘤細(xì)胞而對(duì)腫瘤細(xì)胞發(fā)起進(jìn)攻,從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞免疫逃逸。這已成為國內(nèi)外腫瘤免疫方面研究的熱點(diǎn)之一。
因而重新使腫瘤細(xì)胞再表達(dá)內(nèi)源性MHCⅠ類抗原,或?qū)⑼庠赐NMHC基因轉(zhuǎn)移至腫瘤細(xì)胞中,使其高表達(dá)MHCⅠ類抗原的方法可激活機(jī)體的腫瘤排斥反應(yīng),促進(jìn)機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤抗原的識(shí)別和應(yīng)答,有效激活機(jī)體抗腫瘤免疫反應(yīng)。大量研究表明,將同種MHCⅠ類基因?qū)肽[瘤細(xì)胞后,腫瘤細(xì)胞表達(dá)較高的MHCⅠ類抗原,其體內(nèi)的生物學(xué)特性均有很大改變。
3 抗癌中草藥
合成藥物在治療中易出現(xiàn)明顯的副作用,天然藥物越來越受到人們的重視和青睞。利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)揭示中草藥的作用機(jī)制是中藥現(xiàn)代化、科學(xué)化、國際化的必然要求,也是抗腫瘤中草藥開發(fā)領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)[7]。(1)實(shí)驗(yàn)研究表明,許多中藥能減少染色體畸變、SCE(姊妹染色單體交換)和微核的發(fā)生率,有抗突變作用,可用于腫瘤的預(yù)防和治療。(2)還有一些中藥是通過細(xì)胞毒作用,即損傷腫瘤的DNA而發(fā)揮效力的。藥理實(shí)驗(yàn)證實(shí),莪術(shù)揮發(fā)油制劑對(duì)癌細(xì)胞有直接的破壞作用,冬凌草甲素、乙素以及大黃、人參、茯苓等均具有良好的損傷DNA而有抗白血病的作用。(3)另外有抑制腫瘤細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)其分化的中藥,如:淫羊藿甙對(duì)HL60細(xì)胞有誘導(dǎo)分化作用,其機(jī)制可能與升高細(xì)胞內(nèi)cAMP/cGMP比值有關(guān);丹參酮對(duì)人宮頸癌細(xì)胞株ME180具有較好的誘導(dǎo)分化作用,與維甲酸作用相仿;大蒜素對(duì)兩類增殖周期相差較大的細(xì)胞株-人白血病細(xì)胞株K562和人大腸癌細(xì)胞株HR8348的增值均有抑制作用,使通過S期的細(xì)胞阻留于G2M期。其它如人參皂甙、苦參、熊膽、巴豆與葛根有效成分S86109等均有此作用。(4)此外,許多中藥有良好的免疫增強(qiáng)作用,如健脾益腎沖劑、茯苓多糖、丹參、莪術(shù)、白術(shù)等[8]。
在腫瘤治療中,常用的中醫(yī)治療法則有:活血化瘀法、清熱解毒法、扶正培本法、軟堅(jiān)散結(jié)法、利濕逐水法等,尤其前三種療法最常用,而活血化瘀法可貫穿治療的始終。運(yùn)用活血化瘀藥物治療各類腫瘤的研究已有多年,從微循環(huán)角度闡明其機(jī)理的報(bào)道也有很多。中醫(yī)理論認(rèn)為“氣滯血瘀”是腫瘤形成的主要原因之一,“血瘀證”為腫瘤的基本類型,而“血瘀證”又與微循環(huán)的關(guān)系密切。長(zhǎng)期的臨床實(shí)踐也證明,運(yùn)用活血化瘀藥治療各種腫瘤效果顯著。現(xiàn)代研究也證明腫瘤患者的血液流變學(xué)表現(xiàn)為高凝、高粘狀態(tài),并有外周微循環(huán)障礙。許多活血化瘀藥如紅花、川穹、益母草、赤芍、莪術(shù)、丹參、姜黃、蘇木、雞血藤等可使血液流變學(xué)參數(shù)趨向于正常,抑制血小板聚集,促進(jìn)纖維蛋白溶解,改善微循環(huán),進(jìn)而有利于抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。
4 分化誘導(dǎo)劑
1972年Kerr等首次提出了細(xì)胞凋亡的概念。細(xì)胞凋亡(apoptosis)或程序化細(xì)胞死亡(programmed cell death,PCD)是多細(xì)胞有機(jī)體為調(diào)控機(jī)體發(fā)育、維護(hù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定由基因控制的細(xì)胞主動(dòng)死亡過程[9]。近年的研究證實(shí)凋亡與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、消退等存在著密切的關(guān)系。部分學(xué)者認(rèn)為腫瘤是由于細(xì)胞的增殖和凋亡失調(diào)所引起,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生凋亡有可能成為治療腫瘤的一種手段。促進(jìn)惡性細(xì)胞向成熟分化的抗癌藥物稱分化誘導(dǎo)劑[10]。腫瘤壞死因子(TNF)是主要藥物之一。目前越來越多的抗腫瘤藥物被證實(shí)具有誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用,對(duì)于凋亡相關(guān)的基因的研究也成為抗腫瘤藥物研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn),相應(yīng)的基因治療也成為分化誘導(dǎo)的重要手段。
5 端粒酶抑制劑
端粒酶是一種RNA聚合酶,能以本身RNA為模板,在染色體末端合成六聚脫氧核苷酸TTAGGG的重復(fù)序列,以補(bǔ)償細(xì)胞分裂時(shí)的染色體末端縮短,解決“末端復(fù)制問題”。端粒酶存在于絕大部分正常人體細(xì)胞,但在腫瘤細(xì)胞中廣泛表達(dá),提示它可能為惡性腫瘤細(xì)胞無限增殖所必需[11]。抑制端粒酶的活力將有可能阻止腫瘤細(xì)胞惡性增殖。因此,端粒酶抑制劑有望成為一種高效低毒的新型抗腫瘤藥。
6 以細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中受體為靶點(diǎn)的抗腫瘤藥物
細(xì)胞的活性受外部信號(hào)調(diào)控,外部細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)引起一系列反應(yīng),這一過程稱為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與細(xì)胞增殖、凋亡等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中某一個(gè)環(huán)節(jié)異常密切相關(guān)[12],在腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移過程中起重要作用的一些生長(zhǎng)因子及其受體都是通過MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路起作用的[13]。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異常將導(dǎo)致惡性腫瘤快速增值,無限制生長(zhǎng)。針對(duì)MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的各個(gè)環(huán)節(jié)研究MAPK通路特異性抑制劑,從理論上講,可以從根本上防治惡性腫瘤,成為抗癌藥物的研究熱點(diǎn)之一[14]。這類藥物中最活躍、進(jìn)展較快的藥物有蛋白酪氨酸激酶抑制、法尼基轉(zhuǎn)氨酶抑制劑等。目前蛋白酪氨酸激酶抑制主要有黃酮類、肉桂酰胺類、苯乙烯類、芪和苯胺類、二底物型抑制劑、吡哆嘧啶類、吡哆并喹唑啉和聯(lián)硒雙吲哚類等。
7 反義藥物
反義寡核苷酸(AS-ODN)具有特異性抑制基因表達(dá)的能力。隨著快速基因克隆、測(cè)序技術(shù)及快速自動(dòng)DNA化學(xué)合成技術(shù)的出現(xiàn),AS-ODN的研究已進(jìn)入蓬勃發(fā)展時(shí)期。針對(duì)腫瘤的反義藥物研究較早,迄今為止已有十幾種AS-ODN試用于臨床。選擇的反義靶點(diǎn)主要包括:(1)癌基因類:c-myc,c-myb,bcl-2,N-Ras,K-Ras,H-Ras,c-jun,c-fos,cdc-2和c-mos等[15];(2)宿主基因類:多藥耐藥基因、cyclin、前胸腺素、T細(xì)胞受體、表皮生長(zhǎng)因子受體、蛋白激酶C等;(3)細(xì)胞因子類:IL-2、IL-1α、IL-1β等;(4)病毒類:人T淋巴細(xì)胞病毒、Rous肉瘤病毒等;(5)抑癌基因類:p53等。AS-ODN作為一種治療藥物用于抗腫瘤治療,是目前最有可能應(yīng)用于臨床的基因療法,但尚有許多問題亟待解決并進(jìn)行充分評(píng)價(jià),如:(1)提高AS-ODN在體內(nèi)和細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定性;(2)增強(qiáng)AS-ODN導(dǎo)入靶細(xì)胞的能力和效率;(3)作為藥物必須合成足夠量,并要降低成本;(4)研究AS-ODN體內(nèi)代謝專一性分布情況;(5)AS-ODN的專一性效能和非專一性作用的意義;(6)AS-ODN的作用機(jī)制;(7)AS-ODN及其代謝物的安全性、不良反應(yīng),尤其是長(zhǎng)期毒性;(8)AS-ODN作為藥物在管理中的特殊問題。
8 導(dǎo)向治療劑
目前治療惡性腫瘤的手段主要是抗腫瘤藥物的聯(lián)合化、放療和手術(shù)。盡管其作用無可置疑但存在嚴(yán)重缺陷,即殺傷惡性細(xì)胞的同時(shí)對(duì)正常細(xì)胞也不加選擇地造成嚴(yán)重?fù)p害。而導(dǎo)向治療劑免疫毒素穩(wěn)定性強(qiáng)、滲透性好[16],具有較好的腫瘤細(xì)胞導(dǎo)向特異性,且制備簡(jiǎn)單易行,可短期內(nèi)大量制備,有很好的選擇性結(jié)合與殺傷腫瘤細(xì)胞的作用,顯示出較明顯的臨床應(yīng)用前景。
9 基因治療
關(guān)于癌變機(jī)理存在多種學(xué)說,較著名的為體細(xì)胞多次突變理論。該理論認(rèn)為,機(jī)體細(xì)胞癌變至少需要經(jīng)過兩次以上的基因突變。當(dāng)與腫瘤發(fā)生相關(guān)的基因(例如:DNA修復(fù)基因、原癌基因、抑癌基因、轉(zhuǎn)移抑制基因)發(fā)生點(diǎn)突變、擴(kuò)增、易位、重排、缺失,或者過表達(dá)等某種變異后,原癌基因活化成癌基因,抑癌基因則失活甚至轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗颍ɡ缤蛔冃蚿53基因)[17]。隨著分子腫瘤學(xué)的發(fā)展,使腫瘤本質(zhì)正在闡明,同時(shí)結(jié)合基因工程、DNA芯片、結(jié)構(gòu)學(xué)等新技術(shù)的導(dǎo)入和應(yīng)用,針對(duì)腫瘤進(jìn)行基因治療,為抗腫瘤治療開辟了廣闊的前景。其中包括導(dǎo)入野生型抑癌基因、自殺基因、抗耐藥基因及反義寡核苷酸、腫瘤基因工程菌瘤。目前研究的最深入最廣泛的是p53基因治療,一項(xiàng)Ⅰ期臨床試驗(yàn)表明,局部注射攜帶p53的腺病毒,可導(dǎo)致部分肺癌和頭頸部腫瘤消退。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為人類根治腫瘤帶來了希望。
10 討論
對(duì)傳統(tǒng)細(xì)胞毒藥物進(jìn)行抗血管作用的重新研究正體現(xiàn)了醫(yī)務(wù)工作者對(duì)自身和舊有的治療手段的重新審視,每一次舊觀念的突破都將帶來臨床治療理念的革新、治療手段的進(jìn)步。縱觀整個(gè)腫瘤化療的歷史:從單一化療、輔助化療,到新輔助化療,再到當(dāng)前多方位、多靶點(diǎn)的綜合治療,莫不如是。
幾十年來,人類一直在抗腫瘤藥物領(lǐng)域不停的探索著,但腫瘤發(fā)生機(jī)制的差異性、復(fù)雜性,使得同一抗腫瘤藥在不同腫瘤的治療上起到極為懸殊的治療結(jié)果。近幾年來,隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,尤其是伴隨著對(duì)腫瘤發(fā)生機(jī)制的研究,人們?cè)谀[瘤的部分共同關(guān)鍵環(huán)節(jié)上進(jìn)行了大膽和深入的探索,如血管生成抑制劑、端粒酶抑制劑以及抑癌基因的導(dǎo)入。雖然目前均屬于研究初始階段,但畢竟為人類最終戰(zhàn)勝腫瘤開辟了新的思路,標(biāo)志著人類對(duì)腫瘤治療的研究已進(jìn)入了一個(gè)新的階段。
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(收稿日期:2011-07-25)
(本文編輯:陳丹云)