肿瘤治疗的新思路抗血管生成与肿瘤血管正常化

肿瘤治疗的新思路：抗血管生成与肿瘤血管正常化抗肿瘤血管生成治疗的发展史肿瘤的生长依赖邻近毛细血管（1907，Goldman）肿瘤生长和转移是血管依赖性的，阻断肿瘤血管生成能遏止肿瘤生长（1971，Folkman）分离出第一个血管生成因子（FGF）贝伐单抗（Avastin）获美国FDA批准上市（2004）重组人血管内皮抑素（恩度）获SFDA批准（2005）抗血管生成治疗与放、化疗联合治疗产生协同作用，提出肿瘤血管正常化的理论（Jain）肿瘤血管生成肿瘤无新生血管时，直径很少超过2mm-3mm，其生长处于休眠状态。当肿瘤原发灶或转移灶长大到一定程度，氧及营养供应和代谢产物的排出就出现不足。一旦血管长入肿瘤，供给肿瘤组织营养和氧的方式由周边弥散变为血液灌注，其代谢产物也能被及时彻底清除。肿瘤血管不仅为肿瘤提供营养和氧，运走代谢产物，还决定肿瘤的病理生理、生长、侵袭、转移和对各种治疗的反应。肿瘤血管生成五种方式血管生成（angiogenesis）即肿瘤组织在原有微血管网的基础上通过“芽生”方式形成新血管；血管发生（vasculogenesis）即血液或骨髓来源的内皮祖细胞形成新血管；血管套叠（intussusception）即间质组织掺入到已有的血管参与肿瘤血管的构成；马赛克血管（mosaicvessel）即内皮细胞和分散的肿瘤细胞本身相间排列组成血管；血管生成拟态（vasculogenicmimicry）即肿瘤细胞模拟并取代内皮细胞形成管腔样结构。CarmelietP..Nature,2000,407(6801):249-257.血管微环境改变的病理作用•无序、迂曲、膨胀、粗细不匀，分支过多•血管内皮细胞形态异常、重叠生长、突入管腔，细胞间隙增宽,有很多开口•血管泄漏增加，打破血管渗出与淋巴回流之间的平衡，组织间流体静力压升高•导致血流紊乱、酸性物质堆积，损害血流灌注，阻碍药物输送和扩散2、管壁细胞间隙增宽,内皮细胞表现为形态异常、重叠生长、突入管腔等,这些改变导致肿瘤血管泄漏增加，IFP增大。1、肿瘤血管表现为高度无序、迂曲、膨胀、粗细不匀,分支过多等。这种分布状态可导致血流紊乱、缺氧及酸性物质堆积区形成。3、血管通透性增加以及较差的淋巴回流导致肿瘤组织间流体静力压升高，进一步有损于肿瘤的血流灌注。肿瘤血管的特点恶性循环恶性循环恶性循环肿瘤血管正常化•肿瘤的血管分布存在异质性，肿瘤细胞的供血必然不均匀，部分肿瘤细胞处于缺氧状态，对化疗药物敏感性下降，这一特点限制了抗肿瘤化疗药物的疗效•最有效的抗肿瘤化疗要使得每一个肿瘤细胞都能充分接触细胞毒性药物并且产生最大的细胞毒效应。•肿瘤血管正常化，可以改善肿瘤血管壁的结构及其外周细胞的功能，有能力抵御肿瘤细胞的侵袭•肿瘤微环境趋向正常化后，肿瘤间质压力下降，驱使肿瘤细胞淋巴转移的动力因素解除肿瘤血管结构正常化----------WinklerF，CancerCell[J].2004;6:553-563.血管周细胞覆盖率增加（α-SMA)CancerCell19,31–44,January18,2011肿瘤血管结构正常化肿瘤血管功能正常化JainRK，Science,2005,307(5706):58-62CancerCell19,31–44,January18,2011乏氧细胞比例降低（PIMO）肿瘤血管功能正常化肿瘤血管结构正常化肿瘤血管功能正常化改善了肿瘤的乏氧增加了放疗、化疗的敏感性抗血管治疗促进血管正常化机理抑制VEGF信号传导通路?Ang-1的上调和基质金属蛋白酶的激活跨血管NO梯度的产生？抑制G蛋白信号转导调控因子5（Rgs5）合理使用抗血管生成药物重新恢复促血管生成因子和血管生成抑制因子间的平衡就可使肿瘤的血管系统趋于正常。如果血管抑制因子占优势会使血管退化乃至肿瘤消退。这种动态变化机理尚未阐明。WinklerF,etal.CancerCell,2004,6(6):553-563KashiwagiS,etal.NatMed,2008,14(3):255-257.HamzahJ,etal.Nature,2008,453(7193):410-414.肿瘤“血管正常化”的检测标准氧分压上升组织间质压下降血管通透性降低血管基底膜增厚血管周细胞覆盖率增加乏氧细胞比例降低JClinOncol,2005,23(31):8136-8139贝伐单抗（Avastin）抗VEGF的人源化抗体（IgG1）Avastin联合5-氟尿嘧啶为基础的化疗用于一线治疗晚期结直肠癌患者，明显延长患者生存期（2004，美国FDA）Avastin联合靶向EGFR的单克隆抗体西妥昔单抗（Cetuximab）可以安全有效地治疗化疗失败的晚期转移性结直肠癌（2009，ASCO会议）Avastin单抗除了能直接抗血管生成，也能使肿瘤血管正常化Willett研究•局部晚期的直肠癌患者进行术前新辅助放化疗•治疗方案-贝伐单抗（5mg/kg，每2周一次）1周期后，再联合5-FU方案与放疗治疗3个周期，7-9周后进行手术•评价疗效-PET，血循环中的内皮祖/干细胞和内皮细胞、血浆VEGF，组织IFP研究结果•肿瘤明显缩小，肉眼未见肿瘤•第12天肿瘤血容量、血管密度下降，周细胞覆盖血管的比率增加，IFP降低了•评价-贝伐单抗能够修剪肿瘤血管，使残留的肿瘤血管在结构和功能上出现正常化内皮抑素（恩度）内源性血管生成抑制因子，胶原ⅩⅧ的剪切片段；内皮抑素以内皮细胞为靶细胞，不会导致骨髓抑制和胃肠道反应，对正常组织副作用极小；内皮抑素能够阻断多种血管生长因子诱导的血管生成；肿瘤血管内皮细胞的基因型稳定，不易产生耐药性；HuangGC,ChenLB.CancerBiotherRadiopharm,2008,23(5):661-668重组人内皮抑素-恩度不是单纯的Endostatin，在ES母体上添加了9个氨基酸的新型Endostatin，不仅使ES稳定性提高，半衰期延长，而且生物活性增加。与国外Endostatin样品相比，恩度的纯度明显增加。恩度-实验研究动物试验上的研究证实，恩度抑瘤效果至少是Endostatin的两倍（2006，Folkman）广谱的抑瘤活性（SPC-A4肺腺癌、Hela宫颈癌、SGC7901胃癌、SMMC-7721和Be17402肝癌）GuichunHuang•LongbangChen,JCancerResClin恩度能够明显减少Lewis肺癌的微血管密度体内研究：恩度：血管密度和直径正常化controld1d3d5d7d9恩度能明显增加Lewis肺癌组织微血管被膜的胶原蛋白GuichunHuang,JCancerResClinOncolDOI10.1007/s00432-010-0770-6恩度：血管结构和基底膜正常化恩度：血管周细胞覆盖正常化恩度：降低肿瘤血管通透性LLC：evansblueextractiontest.恩度能够明显改善Lewis肺癌的乏氧（pimonidazole哌莫硝唑乏氧检测法）GuichunHuang,JCancerResClinOncolDOI10.1007/s00432-010-0770-6恩度：降低乏氧细胞比例恩度：提高细胞内PO2LLC:100×.恩度：肿瘤乏氧的动态变化恩度对化疗的增敏作用Lewislungcarcinoma,初始体积~100mm3.恩度对化疗具有增敏作用D1,5,10-CT灌注成像各参数比较恩度血流和血管表面通透性实验D1,5,10-CT灌注成像BF和PS曲线恩度治疗d1，5，10CT灌注成像BF曲线图(ml/100g/min)恩度治疗d1，5，10CT灌注成像PS曲线图(ml/100g/min)恩度血流和血管表面通透性实验恩度应用：病例介绍12004-02-02姜某某，男性，62岁，在中国医学科学院肿瘤医院行“胃癌根治术”，术后曾先后给予奥沙利铂+亚叶酸钙+5-氟尿嘧啶+足叶乙甙化疗二周期，奥沙利铂+亚叶酸钙+5-氟尿嘧啶化疗四周期辅助化疗2005-09腹膜后淋巴结转移2005-12在山东省肿瘤医院放疗好转2006-04复查发现肝肺转移，行多西紫杉醇＋卡培他滨化疗三周期；改用紫杉醇+顺铂方案化疗二周期PD骨髓抑制2006-09-11表阿霉素＋羟基喜树碱介入治疗二次SD2006-11开始使用恩度联合足叶乙甙+表阿霉素+顺铂化疗方案共四周期，复查双肺转移灶明显减少，肝转移灶明显缩小PR病例介绍1使用恩度前肺内转移灶使用恩度后肺内转移灶病例介绍1使用恩度前肝部病灶使用恩度后肝部病灶病例介绍1-评价该病人经过多程方案化疗均无效，病情逐渐进展，肿瘤细胞基因的高度不稳定性，使肿瘤细胞在治疗中获得耐药，给进一步的治疗带来了极大的困难。这一病例化疗联合应用恩度后取得了良好的效果，说明恩度在治疗过程中起了重要作用，因恩度是一种血管内皮细胞抑制素，内皮细胞具有非常稳定的基因，变异率极低，针对血管内皮细胞比直接针对肿瘤细胞更有效。结果证实：应用恩度2周期，病灶缩小，可有效抑制肿瘤生长，同时其毒性作用降低，安全性好，具有较好的临床应用前景。病例介绍22004-11-22患者女性，54岁，住院号184136，门诊经电子结肠镜检查及病理诊断为直肠癌2004-12-03外科行直肠癌根治术+全子宫摘除术+腹腔淋巴结清扫术2004-12-27开始行全身化疗，患者坚持定期复查2006年11月查体发现左侧锁骨上淋巴结肿大，肺CT示双肺多发转移结节PD2006-11-8开始依立替康+卡培它滨方案化疗，因副作用太大，改为依立替康+5氟尿嘧啶+亚叶酸钙方案，治疗2个周期SD2007年2月左锁骨上可触及一肿大淋巴结约1.5x1.0cm；肺CT示双叶散在分布大小不等结节影,最大直径1.4cm。PD3月2日恩度+草酸铂，共四周期PR4月12日二周期后复查CT，双肺结节较前缩小，最大直径为1.0cmPR5月10日三周期后于再次复查CT，结节大小同前，但最大1.0cm的结节中有小空洞形成PR病例介绍2使用恩度前后CT片对比病例介绍2-评价•患者之前也经过多个方案的治疗，都因副作用太大或病情进展而作罢•恩度临床的副反应很小而且无耐药性，方案改为：草酸铂150mg(d1天)+恩度15mg/天(d1-14天)，21天为一周期，治疗2周期后，于4月12日复查肺CT示：双肺结节较前缩小，最大直径为1.0cm。继续按此方案治疗，3周期后于5月10日再次复查肺CT示：结节大小同前，但最大1.0cm的结节中有小空洞形成。•这说明恩度联合化疗有较好的抑瘤效果，具有较好的临床应用前景。•病灶的小空洞的形成证明恩度联合化疗后减少了肿瘤负荷，出现了与其它靶向药物（索拉非尼、格列卫、AVASTIN）相类似的临床征象SensitivetochemotherapyorradiotherapyJainRK.Science.2005,307,58-62.恩度促进肿瘤血管正常化HuangG,ChenL.JCancerResandClinOncol.2010;136(8):1201-11.评价合理地运用恩度，能在血管消退之前修复异常的肿瘤血管系统，使肿瘤血管趋于正常，更有效地运输氧和药物到肿瘤细胞，从而提高放疗和化疗的敏感性。抗血管生成治疗存在能使异常的血管在结构和功能趋于正常的潜能，并能改善肿瘤的微环境，最终提高抗瘤效果和抑制肿瘤转移；正常化血管结构更稳定，通透性降低（有完整的胶原及周细胞包绕）；恩度治疗后能产生一个特定的“时间窗”，这时肿瘤血管出现短暂的正常化，与放化疗联合治疗能产生协同作用。优化联合抗血管生成药物与放化疗的治疗方案需要明确血管开始正常化到结束的正常化时间窗。正常化时间窗是短暂而可逆的，并且与肿瘤类型、部位相关。评价评价恩度能在肿瘤血管严重退化之前，修剪不成熟的血管和强化残留的血管，提高残留血管的完整性和功能，使血管网的结构趋于正常，通透性降低（有完整的胶原及周细胞包绕）。肿瘤血管结构的改变伴随着功能的改变。血管正常化时组