VEGF及其靶向藥物的研究進展

石煥英 陳海飛 李群益 施孝金

摘 要 腫瘤的生長轉(zhuǎn)移和新血管的生成密切相關(guān)，許多調(diào)節(jié)血管生成的細胞因子參與血管的生成，而在腫瘤血管生成中起關(guān)鍵作用的是血管內(nèi)皮細胞生長因子（vascular endothelial growth factor， VEGF）及其信號通路。阻斷該通路的任何環(huán)節(jié)都會有效抑制腫瘤血管的生成，進而抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。基于VEGF的調(diào)控特點，很多以VEGF及其受體VEGFR為靶點的抗腫瘤血管生成藥物已經(jīng)問世。本文主要概述抗VEGF的靶向藥物治療及特點。

關(guān)鍵詞 VEGF 腫瘤 血管生成 抗腫瘤藥物 靶向治療

中圖分類號：R979.19 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-1533（2020）15-0004-04

Advances in VEGF and its targeted drugs*

SHI Huanying1**， CHEN Haifei1， LI Qunyi1，2， SHI Xiaojin1，2***（1. Department of Pharmacy， North Hospital of Huashan Hospital， Fudan University， Shanghai 201907， China； 2. Department of Pharmacy， Huashan Hospital， Fudan University， Shanghai 200040， China）

ABSTRACT Tumor growth and metastasis depend on angiogenesis that is taken part in by lots of cytokines， and vascular endothelial growth factor （VEGF） and its signaling pathway play a key role in tumor-associated angiogenesis. Blocking any step in this pathway can effectively inhibit the tumor-associated angiogenesis and thereby inhibit the growth and metastasis of tumor. Many anti-tumor angiogenesis drugs targeting VEGF and its receptor VEGFR have been marketed based on the characteristics of VEGF regulation. The anti-VEGF targeted drug therapy and its characteristics are mainly summarized in this article.

KEY WORDS VEGF； tumor； angiogenesis； anti-tumor drugs； targeted therapy

腫瘤微環(huán)境在腫瘤的起源、生長和轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用[1]。1971年Folkman發(fā)現(xiàn)血管生成在腫瘤生長過程中具有關(guān)鍵作用，提出腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移依賴血管以及抑制腫瘤血管生成作為腫瘤治療的理念[2]。血管生成的過程比較復(fù)雜，是指從已有的毛細血管或毛細血管后靜脈發(fā)展而形成新的血管，是腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)[3]。血管生成包括以下過程：血管通透性增加，基底膜被蛋白水解酶降解，內(nèi)皮細胞通過增殖和遷移形成新生血管芽，最終導(dǎo)致新生血管的成熟[4]。新血管的生成不會出現(xiàn)在腫瘤生長的初期，而當(dāng)腫瘤的體積大于1～2 mm3后，腫瘤維持生存轉(zhuǎn)移及吸收營養(yǎng)物質(zhì)則取決于新生血管[2]。因此，血管生成的研究已成熱點。血管形成主要由血管生成因子和血管生成抑制物調(diào)控，過程比較復(fù)雜[5]，二者在正常生理情況下處于平衡狀態(tài)，而在一些病理狀況下，過表達的血管生成因子會打破這種平衡狀態(tài)，從而生成異常血管。血管形成由多種血管生成的細胞因子參與調(diào)控，其中最關(guān)鍵的促血管生成因子是血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor， VEGF）。為有效抑制腫瘤血管生成，促進腫瘤血管退化脫落，可阻斷VEGF途徑中任何環(huán)節(jié)，最終達到抗腫瘤作用。因此，VEGF及其受體VEGFR為靶點的大分子抗腫瘤藥物為近幾年研究的熱點。

1 VEGF/VEGFR的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能

VEGF是一種強烈的促血管生成因子，由VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和胎盤生長因子（placental growth factor， PIGF）構(gòu)成。一般將VEGF-A代表VEGF。VEGF-A是一種糖蛋白，其分子量為34-64KD，在內(nèi)皮細胞、巨噬細胞、淋巴細胞等眾多細胞中表達。VEGF-A是腫瘤血管發(fā)生過程中最關(guān)鍵的血管生成促進因子，其可使靜止的內(nèi)皮細胞活化，促進細胞增殖和遷移，并使血管通透性增加。PIGF會和VEGF-A一起完成以上功能。但目前尚不清楚VEGF-B的功能，小鼠會由于缺少VEGF-B導(dǎo)致心臟傳導(dǎo)異常，但不影響生存。神經(jīng)纖毛蛋白（neuropilins， NRP）是VEGF的復(fù)合受體。人類腫瘤細胞可產(chǎn)生VEGF-B，進一步激活VEHGR1與NRP-1[6]。淋巴管的生成受VEGF-C和VEGF-D調(diào)節(jié)。VEGF-E可促進血管內(nèi)皮細胞萌發(fā)、分裂、趨化性及血管生成，在脊椎動物中表達，在哺乳動物里不存在，只與VEGFR2結(jié)合[6-7]。

分泌VEGF的腫瘤組織同時也會表達VEGFR。以VEGFR為靶點的抗腫瘤藥物較細胞毒性藥物的特異性與針對性更強，是因為主要由增殖的內(nèi)皮細胞表達VEGFR。VEGFR分為VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3、NRP-1和NRP-2等5個亞型，只有前3個亞型是酪氨酸蛋白激酶。VEGFR1比VEGFR-2與VEGF的結(jié)合能力更強，是VEGF的高親和力受體，可與VEGF-A、VEGF-B、PIGF結(jié)合，通過抑制VEGFR-2的結(jié)合進而抑制內(nèi)皮細胞的增殖。VEFGR1不能被VEGF刺激而發(fā)生酪氨酸磷酸化，但在血細胞生成過程中至關(guān)重要，能使單核細胞與骨髓衍生細胞聚集而生成腫瘤脈管系統(tǒng)[8]。表達在血管與淋巴管內(nèi)皮細胞里的VEGFR2，通過結(jié)合VEGF-A、VEGF-C、VEGF-D來調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細胞的通透性，促使細胞進行有絲分裂及趨化作用，進而生成新生血管。VEGFR2和VEGF結(jié)合，發(fā)生磷酸化，影響下游基因表達，最終誘導(dǎo)內(nèi)源性腫瘤血管生成與血管通透性增加。淋巴內(nèi)皮細胞的增殖、遷移與VEGFR3相關(guān)，VEGFR3與VEGF-C、VEGF-D結(jié)合，調(diào)控腫瘤的淋巴轉(zhuǎn)移，但其在正常生理狀態(tài)下只表達在淋巴管內(nèi)皮細胞上[9]。NRP是軸突生長錐指導(dǎo)分子信號素的受體。NRP1與NRP2是VEGFR的復(fù)合受體，表達于軸索末端、內(nèi)皮細胞和部分腫瘤細胞里，可增加VEGFRs的蛋白磷酸化程度來增強VEGF通路的信號[10]。

2 VEGF/VEGFR靶向抗腫瘤血管生成藥物的研究進展

血管生成與腫瘤的生長和成功轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，此過程復(fù)雜且連續(xù)，每一步驟都很獨立。傳統(tǒng)藥物較難作用于腫瘤細胞，主要是由于腫瘤血管結(jié)構(gòu)不規(guī)則，組織淋巴回流受阻，且腫瘤細胞易發(fā)生突變具有耐藥性；目前腫瘤血管內(nèi)皮細胞被認為是理想的治療靶點，在于其遺傳上的統(tǒng)一性和穩(wěn)定性的特點，且會直接接觸血液中藥物，不易對藥物產(chǎn)生耐藥性[11]。VEGF介導(dǎo)的血管生成被發(fā)現(xiàn)廣泛存在于乳腺癌、結(jié)腸癌、胃癌、肝癌、膀胱癌和前列腺癌等惡性腫瘤中[12]。以VEGF介導(dǎo)的血管生成為靶點，已成為目前治療腫瘤的重要策略之一[13-14]。

2.1 Bevacizumab（貝伐單抗）

2004年，第一個抗腫瘤血管生成藥物問世，Bevacizumab（商品名：Avastin）經(jīng)FDA批準(zhǔn)在美國上市，目前可用于非小細胞肺癌、轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌、轉(zhuǎn)移性腎癌等多種實體瘤，且可聯(lián)合化療藥物使用，是治療轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的一線藥物。可與人VEGF-A的所有亞型結(jié)合的Bevacizumab是一種鼠VEGF單克隆抗體，特點是93%人源化，其通過阻斷VEGF/VEGFR信號途徑，抑制腫瘤血管生成，從而抑制腫瘤生長[8，15]。Bevacizumab通過將畸形的腫瘤血管正常化，使化療藥物作用于腫瘤組織。

Bevacizumab在腫瘤臨床治療上也存在很大的局限性。臨床試驗發(fā)現(xiàn)在卵巢癌、惡性膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移性乳腺癌和轉(zhuǎn)移性黑色素瘤等眾多實體瘤中，Bevacizumab只改善某些實體瘤患者的無進展生存期（progression free survival， PFS），不能改善總生存期（overall survival， OS），且偶爾會發(fā)生致命的副作用，因此不能用于治療這些癌癥[16-20]。另外，某些meta分析結(jié)果證實，與單獨化療相比，Bevacizumab導(dǎo)致的致死性不良事件概率更大，且會增加眼疾患者的風(fēng)險[21-22]。

2.2 VEGF-Trap

商品名為Zahrap的VEGF-Trap，也稱為Aflibercept，是一種重組融合蛋白，由Genentech公司基于“trap”平臺研發(fā)而成，2012年8月被批準(zhǔn)上市，VEGF-Trap可結(jié)合所有類型的VEGF，免疫原性較低，其抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的機制為：阻斷血管內(nèi)皮信號通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，使腫瘤血管基因表達量減少，腫瘤血管密度下降[23-25]。VEGF-Trap單獨或聯(lián)合化療用于轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌、轉(zhuǎn)移性胰腺癌、轉(zhuǎn)移性非小細胞肺癌時療效較好[26]。在治療轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌時發(fā)現(xiàn)，與單獨使用FOLFIRI相比，VEGF-Trap聯(lián)合FOLFIRI方案治療可使患者的PFS和OS明顯延長，因此，已經(jīng)接受過奧沙利鉑方案化療的轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌患者，可再次接受VEGF-Trap聯(lián)合FOLFIRI方案的治療，此項方案已被美國FDA批準(zhǔn)[27]。另外，VEGF-Trap與多西他賽聯(lián)合使用治療非小細胞肺癌時，不能明顯改變OS，但與未聯(lián)合使用VEGF-Trap相比，可明顯改善PFS和應(yīng)答率（response rate， RR）[28]。

與Bevacizumab相比，VEGF-Trap與VEGF-A親和力更高，能結(jié)合PlGF與VEGF-B，而Bevacizumab不能結(jié)合二者，VEGF-Trap可強力抑制VEGFR1與VEGFR2的活化以及VEGF-A介導(dǎo)的鈣動員與內(nèi)皮細胞遷移[29]。目前有兩種VEGF-Trap，一是Aflibercept（阿柏西普），由Regeneron與拜耳聯(lián)合開發(fā)；二是conbercept（康柏西普），由國內(nèi)康弘藥業(yè)開發(fā)。由于阿柏西普可以高效地抑制腫瘤且有很好的患者耐受性，被普遍用于治療各種實體瘤[30]。與一般抗VEGF治療一樣，阿柏西普治療也具有副作用，比如腹瀉、高血壓、蛋白尿、中性粒細胞減少等發(fā)生的頻率增加[31]。另外，阿柏西普的臨床使用會提高出血、感染、胃腸毒性等致死性不良事件發(fā)生的頻率。而康柏西普與阿柏西普一樣，與VEGF-A所有亞型以及PlGF與VEGF-B親和力較高，具有明顯的抗血管生成活性[32]。另外，人臍靜脈內(nèi)皮細胞的遷移以及其血管空腔的形成可被康柏西普抑制，康柏西普能誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細胞的細胞凋亡以及抑制視網(wǎng)膜血管新生[33]。

2.3 抗VEGFR抗體

與VEGF相比，VEGFR具有數(shù)量少及易飽和的特點，要想有效抑制VEGF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，可通過抑制VEGFR實現(xiàn)[34]，因此以VEGFR為靶點的藥物會更有效。完全人源化的VEGFR2抗體Ramucirumab與VEGFR2的胞外域特異性結(jié)合，使VEGFR2相關(guān)的信號通路被阻斷，于2014年經(jīng)美國FDA批準(zhǔn)上市，晚期胃癌或食管胃交界腺癌可用Ramucirumab治療。乳腺癌、非小細胞肺癌及二線治療轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌可用Ramucirumab聯(lián)合化療治療，但仍處于Ⅲ期臨床試驗階段。重組人VEGFRl單克隆抗體IMC-18F1能使VEGF-A、VEGF-B、PIGF與VEGFR-1的結(jié)合被阻斷，進而抑制其生物學(xué)活性。另外，IMC-18F1具有抗血管增生、抗增殖活性以及增強細胞毒化療藥的抗腫瘤活性的功能[35]。

2.4 酪氨酸激酶抑制劑

對于VEGF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，VEGF與VEGF-R的結(jié)合可激活VEGFR的胞內(nèi)酪氨酸蛋白激酶域，啟動VEGF信號的傳導(dǎo)，使細胞增殖與分化得以調(diào)控，因此，酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitor， TKI）是通過阻斷VEGF信號通路，進而抑制血管生成。最初被FDA批準(zhǔn)用于治療腎細胞癌的3種TKI是sorafenib（索拉非尼）、sunitinib（舒尼替尼）和pazopanib（帕唑帕尼）。近年被FDA批準(zhǔn)用于治療轉(zhuǎn)移性腎細胞癌的兩種TKI是Tivozanib與Axitinib，與之前的腎細胞癌藥物sorafenib相比，Tivozanib與Axitinib在PFS與腫瘤反應(yīng)率方面更具優(yōu)勢，其副作用可控，但不會顯著改善患者的OS。由于Tivozanib會影響患者的OS，其用于治療腎細胞癌的批準(zhǔn)已被FDA撤銷[36-37]。目前，cediranib、motesanib、vandetanib與nintedanib等TKI具有更高特異性，可顯著改善腫瘤的RR與患者的PFS，但不能改善OS[38]。另外，有研究發(fā)現(xiàn)[39]，VEGF TKI存在貧血、出血、腹瀉、高血壓和粒細胞減少等多種副作用。

2.5 以VEGF-C/D為靶點的抗腫瘤藥物

在腫瘤的淋巴生成和轉(zhuǎn)移中，VEGF-C和VEGF-D具有關(guān)鍵作用，被視為腫瘤藥物的靶點。目前發(fā)現(xiàn)在眾多小鼠荷瘤實驗中，鼠抗人VEGF-D單克隆抗體可抑制原發(fā)性腫瘤的生長和局部腫瘤轉(zhuǎn)移。另外，VEGF-C抗體和可溶性VEGFR3受體也可抑制淋巴管生成以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。人單克隆抗體片段具有高親和力，由噬菌體展示技術(shù)產(chǎn)生，與VEGF-C結(jié)合后可有效抑制VEGF-C與VEGFR2、VEGFR3的結(jié)合[9]。

3 展望

近年來，腫瘤的發(fā)病率和死亡率逐年攀升，癌癥已成為重要的公共健康問題。VEGF靶向藥物特異性高、不良反應(yīng)小，對多種惡性腫瘤具有顯著療效，近十幾年間成為抗腫瘤新藥的主流。已經(jīng)開發(fā)的和正在開發(fā)的抗VEGF藥物為腫瘤的治療帶來了曙光。腫瘤血管生成的過程特別復(fù)雜，要求很多的細胞因子參與其中，要有效地抑制腫瘤血管生成，可通過干擾或阻斷任一途徑實現(xiàn)。由于VEGF能夠促進血管生成，在惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移過程中起關(guān)鍵作用，因此，將研發(fā)更多以VEGF為靶點的抗血管生成的靶向藥物，通過與傳統(tǒng)化療聯(lián)合，有望為進展期、復(fù)發(fā)難治以及轉(zhuǎn)移的惡性腫瘤提供新的治療方案。在臨床方面，解決腫瘤抗性與毒性作用會涉及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的多個方面，既要進行腫瘤致病機制的臨床前研究，也要研發(fā)高親和力與高安全性的藥物，以及不同的用藥方案，如多種單抗、單抗與化藥、單抗與中藥聯(lián)用等。

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