肺癌与抗血管生成治疗的新进展

中华结核和呼吸感染 2000年第8期第23卷 综述

作者：齐协飞　饶纬华

单位：330006 南昌，江西医学院第二附属医院呼吸科及分子医学研究所

　　肺癌与其它实体瘤一样，其发生、发展和转移均依赖于血管生成，以新生血管为靶点，抑制肿瘤血管生成、阻断肿瘤的营养来源和迁移通道，这已成为近年来癌症治疗的新策略。我们就近年来国外此领域的最新进展综述如下。

　　一、肺癌组织中血管生成的调控

　　血管内皮细胞增殖在肿瘤组织中比正常组织中快30～40倍，当肿瘤生长至1～2 mm³大小后，其继续长大必须依赖于新血管的生成，而血管生成是一个多步骤的复杂过程，并由多种血管生成因子和血管生成抑制因子共同调控所决定的。

　　1.血管生成因子：在多种血管生成因子中，血管内皮生长因子（VEGF）可能起主要作用，其诱导肿瘤血管生成作用最强、特异性最高，与肺癌的发生、转移和预后密切相关； T₃至T₄期肺癌患者血浆VEGF的浓度明显高于T₁～T₂期的患者^［1］。碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）是一种内皮细胞强趋化因子，能直接诱导血管生成，肿瘤细胞产生的bFGF还可引起VEGF表达的增加，两者共同表达时微血管密度（MVD）显著增加，提示两者可能在肺癌的血管生成中起协同作用^［2］。血小板衍化生长因子（PDGF）由血小板、多种肿瘤细胞等表达分泌，能刺激血管内皮细胞增生，其阳性表达主要见于非小细胞肺癌（NSCLC），而小细胞肺癌常为阴性。组织因子（TF）是血液凝固的生理性始动因子，亦可通过对VEGF来调控NSCLC的血管生成，其表达与VEGF和MVD的表达具有显著相关性^［3］。

　　2.血管生成抑制因子:血管抑素（angiostatin）和内皮抑素（endostatin）是O′Reilly等^［4］分别在1994年和1997年发现的血管生成抑制因子。血管抑素为纤维蛋白溶酶原第1～4 kringles的裂解片段，而内皮抑素是胶原ⅩⅧ的C-末端片段，两者均能强烈、特异性抑制血管内皮细胞增殖，抑制新生血管形成，诱导肿瘤发生细胞凋亡，从而抑制原发癌和转移癌的生长，其抗血管生成作用强于其他血管生成抑制因子。γ干扰素诱导蛋白10（IP-10）是由单核细胞、内皮细胞等受到γ干扰素诱导后合成，能显著抑制血管生成，肺鳞癌组织中IP-10表达水平与其生长呈明显负相关，中和IP-10后肿瘤血管生成增加。白介素12（IL-12）可通过上调γ干扰素的表达间接诱导IP-10蛋白释放，抑制血管生成。

　　3．双向调控因子：近年研究发现，突变型p53基因表达与非小细胞肺癌VEGF高表达和血管计数密切相关；而野生型p53基因可能在RNA转录水平使VEGF表达下调，从而抑制肿瘤血管形成^［5］。通过腺病毒载体介导野生型p53基因转染人非小细胞肺癌细胞系H226Br，发现可以显著抑制VEGF的表达并抑制该癌细胞在裸鼠体内的肺转移能力。此外，凝血栓蛋白（thrombospontin，TSP-1）对血管生成具有双重作用，低浓度时抑制血管生成，高浓度时促进血管生成，其合成分泌受到野生型p53基因的调控，野生型p53基因的缺失可导致TSP-1表达下降，微血管密度增加^［5］。

　　二、肺癌的抗血管生成治疗

　　肿瘤细胞常因染色体变异造成基因组不稳定性，致使常规化疗易产生耐药性；相反，血管内皮细胞基因表达相对稳定、突变率低，很少或不产生对化疗的耐药性等特点^［6］，加之成熟组织几乎没有新生血管生成，使抗肿瘤血管生成治疗成为近年来的研究热点，其中血管抑素及内皮抑素尤为引人注意。

　　1.蛋白质制剂治疗：重组血管抑素和内皮抑素蛋白体内注射能显著抑制肺癌或肺转移癌的血管生成，且抑制活性随剂量的增大而增强^［4］。Sim等^［7］将低转移表型的Lewis肺癌(LLC-LM)细胞接种于C57BL/6小鼠背部，14 d后无菌切除肿瘤，用重组人血管抑素蛋白给小鼠连续静脉注射，结果显示，注射重组人血管抑素蛋白后能显著抑制肺转移癌形成，抑制程度达90％左右。Boehm 等^［6］将Lewis肺癌细胞系接种于小鼠背部皮下成瘤，然后用重组鼠源内皮抑素皮下注射治疗，用药后瘤体显著缩小，停药待瘤体增大后继续用药同样有效，抑瘤曲线不受影响，病理结果显示肿瘤血管减少且无肺转移癌灶；更令人吃惊的是治疗6个周期（共85 d）后停止治疗，肿瘤保持在休眠（dormancy）状态不再增大，可能与肿瘤内皮细胞接触内皮抑素的总剂量和时间有关。然而内皮抑素是一种蛋白质因子，生物活性不稳定，并有种属特异性，其克隆分离方法及用量、注射部位、试剂、室温等技术因素均可能改变其活性，从而影响实验结果，曾因此在美国引起争议，直到最近才达成共识，并被允许在1999年底前进行Ⅰ期临床试验^［8］。亦有报道血管抑素和内皮抑素联合应用治疗Lewis肺癌，25 d后肿瘤完全消退且不复发^［6］。

　　VEGF和VEGF受体（VEGFR）是抗肿瘤血管形成和抗肿瘤转移治疗较为理想的靶分子。VEGF受体为酪氨酸激酶受体，主要有VEGFR-1（flt-1）和VEGFR-2（flk-1/KDR），应用抗VEGF单抗、抗VEGFR（flt-1）单抗及突变型或可溶性VEGF受体等阻断或封闭VEGF与VEGFR的结合，抑制血管内皮细胞增殖，从而有效地抑制肿瘤生长和转移。Neuropilin-1是新发现的一种VEGF特异性受体，它能调节VEGF与其受体flk-1/KDR的结合，影响VEGF的生物活性，从而调控血管生成^［9］。抗VEGF抗体、VEGF的可溶性受体目前均已进入临床试验。

　　在肿瘤侵袭降解基质的过程中，基质金属蛋白酶（MMP）发挥着重要作用，MMP与其抑制剂调节失衡则促使肿瘤血管生成和转移。最近发现一种新的MMP抑制剂KB-R7785，在体内可显著减少血管密度，肿瘤生长抑制率达88％，肺转移癌数量减少85％，可有效地控制原发癌和转移癌的生长^［10］。此外，抗血管生成制剂还可与传统化疗、放疗和手术联合应用治疗肺癌^［11］。

　　2.基因治疗：虽然目前许多抗肿瘤血管生成的血管抑制因子及抗体等已应用于临床试验，但由于蛋白质药物生物利用度和动力学不同或生物活性不稳定等因素可能影响治疗效果^［8］，最近抗肿瘤血管生成治疗已逐渐转向基因分子水平。

　　用编码血管抑素和内皮抑素的重组基因进行抗肿瘤血管生成，如Tanaka等^［12］将编码鼠血管抑素的cDNA构建在逆转录病毒及腺病毒表达载体后转染恶性神经胶质瘤裸鼠，2～3周后肿瘤体积、重量及血管密度均显著降低，而且肿瘤周围正常组织的血管生成也被抑制，肿瘤细胞凋亡明显增加，肿瘤的生长减慢，小鼠生存期明显延长。Gao等^［13］则将编码鼠血管抑素的cDNA转染导入小鼠T241纤维肉瘤细胞，然后将这些稳定表达血管抑素的细胞种植于C57B16/J小鼠，结果发现原发肿瘤生长的抑制率为77％，切除原发肿瘤后，约70％的小鼠其肺微转移灶保持镜下休眠及无血管状态达2～5个月。另有资料显示这种抑制程度与转染后细胞表达血管抑素的量呈正比，但作用较短暂，需重复使用^［14］。最近Blezinger等^［15］将肺癌细胞系LLC和肾癌细胞系Renca皮下或静脉接种于小鼠体内，以非病毒载体PINC (protective interaction noncondensing) 聚合物-聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone，PVP）介导鼠源内皮抑素基因表达质粒肌肉注射，发现治疗1周后其不仅在肌肉内表达，而且其表达产物内皮抑素能分泌到血液中并维持有效浓度达2周，免疫组化显示血管密度显著降低，血管生成明显受抑制，肿瘤细胞凋亡增加，原发肿瘤体积、肺转移癌数和肺重量分别是对照组的40％、17%和32％，从而有效地抑制原发性或转移性肿瘤的生长；同时还表明，这种治疗方法不仅简单、费用少且安全可靠，并能提供较高的生物利用度，更重要的是这种非病毒载体介导的质粒多次注射对宿主不产生免疫反应。Yoon等^［16］研究还表明，用25％转染了内皮抑素基因的肿瘤细胞和75％肿瘤细胞混合接种小鼠皮下与100％转染了内皮抑素基因的肿瘤细胞接种进行比较，两者抑制原发性肿瘤形成的效果相当。此外，血管抑素和内皮抑素与反义VEGF、抗VEGF抗体、VEGF的可溶性受体等基因的联合应用亦可能产生协同作用；在某种程度上，抗血管生成基因治疗与放疗或化疗合用可产生更强的抑制效果^{［12，17］}，原因可能是生长因子/受体通路阻断后增加了内皮细胞对放、化疗的敏感性^［17］。

　　可溶性flt-1与VEGF结合封闭或阻断VEGF/VEGFR结合的作用往往被肿瘤细胞过度表达VEGF 而削减，给予外源性可溶性flt-1有助于矫正两者的平衡。如Kong等^［18］用小鼠结肠癌细胞（CT26.CL25）建立同系肺转移癌模型，3 d后将腺病毒载体介导可溶性VEGF受体flt-1基因（Adsflt-1）气管内滴注，治疗后肺转移数量明显少于对照组，提示Adsflt-1能有效地抑制肺部肿瘤的生长和转移；实验同时还显示皮下瘤内注射亦可明显抑制肿瘤的生长，但静脉注射Adsflt-1并未能抑制肺转移癌，说明Adsflt-1抑制肿瘤生长的作用可能是局部的而非全身作用。

　　另有研究显示，用IL-12基因治疗MHC阴性的鼠黑色素瘤后，肺转移数减少80～90％。将编码分泌型的尿激酶氨基端片断（ATF）基因构建于腺病毒载体（AdmATF），然后于Lewis肺癌小鼠瘤内注射，发现注射部位和周围新血管生成显著受抑制，肺转移癌显著减少，提示ATF能显著抑制血管生成依赖性肿瘤的生长和扩散，可能与ATF对抗尿激酶与其受体结合有关^［19］。

　　三、结语及展望

　　目前抗肿瘤血管生成治疗尚处于实验研究及临床试用阶段，特别是基因治疗才刚起步不久，还很难确切评价其临床应用价值，但初步结果是令人鼓舞的。当然，也存在不少问题有待于解决，如长期应用血管生成抑制剂是否影响伤口愈合、女性月经周期及产生其它毒副作用，对人类肿瘤的疗效是否与对实验性鼠肿瘤的疗效相似，如何提高血管生成抑制剂生物活性的稳定性等等。相信随着肿瘤血管生成机制研究的深入及基因治疗转染效率的不断提高，肺癌抗血管生成治疗将会日益受到重视，并有可能成为21世纪肺癌治疗的重要手段之一。

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(收稿日期：2000-02-13)