第九章--肿瘤抗血管生成疗法

第九章肿瘤抗血管生成疗法詞彙介紹•血管生成(Angiogenesis)•癌細胞轉移(Metastasis)•內皮細胞(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)胚胎發育過程中，需要大量的養分以及代謝，新生之血管生成才足以供應快速發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成分以及修補物質，而免疫系統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。HistoryofAntiangiogenicDrugs•1971:Thefieldbeganinearly1970swithJudahFolkman’shypothesisthattumorgrowthwouldbehaltedifitweredeprivedofabloodsupply•1989:Dr.NapoleneFerraidentifiedandisolateVEGF•1996:Dr.JefferyIsnerpublishedfirstclinicaltrialsregardingVEGF•2004:FDAapprovesfirstantiangiogenicdrugtotreatcolorectalcancer(Avastin)Robusttumorgrowthrequiresthepresenceofalocalvascularnetworkthatsuppliesbothoxygenandnutrientstotumorcells.Angiogenesis…anti-angiogenicfactorsTheAngiogenicBalancepro-angiogenicfactorscontents•一、血管生成与肿瘤–（1）血管生成的一般过程–（2）肿瘤血管生成–（3）肿瘤血管生成与肿瘤的发生、生长和转移•二、肿瘤血管生成的评估•三、血管生成抑制剂研究及临床应用现状•四、抗血管生成治疗与提高放射治疗敏感性•五、抗血管生成药物临床试验存在的一些问题第一节、血管生成与肿瘤（1）血管生成的一般过程•血管生成(angiogenesis)是指在机体生长发育过程中或创伤修复、缺血缺氧和炎症等情况下，原有微血管内皮细胞(endothelialcell，EC)经过生芽、迁移、增殖与基质重塑等形成新毛细血管的过程。StructureofvesselsandcapillariesMonocellularlayerofendothelialcellsSmallartery:Capillary:endothelialcell,basallamina,pericytesAngiogenesis:Sproutingofcellsfrommatureendothelialcellsofthevesselwall(secretionofproteases,resolutionofBasallamina,migrationtowardsChemotacticgradient,proliferation,Tubeformation)VEGFisfactorlargelyspecificforendothelialcells,bFGFcanalsoinduce,notspecificforEC)capillariessproutingintheretinaofanembryonicmousecapillarylumenopeningupbehindthetipcell(reddyeinjected)包括五个阶段：•①receptionofangiogenicsignals(yellowspot)fromthesurroundingbyendothelialcells(EC);•②血管细胞分泌蛋白水解酶降解血管基底膜；•③EC穿过基底膜迁移到血管周围基质；•④EC增殖、相互黏附并连接；形成管腔样结构；•⑤基质重塑和平滑肌细胞的包绕及血管的相互吻合形成血管网调节血管生成的因素•A调节血管生成的因子及其作用•B血管壁基质在血管生成中的作用•C蛋白水解酶系统对于血管生成的调节A调节血管生成的因子及其作用•血管生成促进因子–成纤维细胞生长因子(fibroblastgrowthfactors，FGFs)、血管内皮细胞生长因子(vascularendothelialgrowthfactors，VEGFs)、血小板源生长因子(platelet-derivedgrowthfactor，PDGF)、转化生长因子-α(transforminggrowthfactor-α，TGF-α)、肿瘤坏死因子-α(tumornecrosisfactor-α，TNF-α)、白细胞介素-8(interleukin-8，IL-8)、IL-6、胎盘生长因子等，其中以VEGF作用最强•而血管生成抑制因子–血管生成抑素(angiostatin)、内皮抑素(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为突出Sproutingtowardschemotacticgradient:VEGF尖端细胞（Tipcells)、柄细胞（Stalkcells)、束细胞（Phalanxcells)B血管壁基质在血管生成中的作用•细胞外基质(extracelluarmatrix，ECM)是血管壁及血管周围组织的重要结构成分，主要包括胶原、非胶原支持分子和蛋白多糖/氨基多糖等成分•在血管生成的诱导期，基底膜发生降解，结构成分出现变化，这有利于EC的迁移、增殖与管样结构的形成。•而在血管生成的后期，基底膜发生重塑，形成围绕新生血管的支持结构C蛋白水解酶系统对于血管生成的调节•调节血管生成主要的两大蛋白水解酶系统–纤溶酶原激活物(PA)及其抑制物(PAI)系统•组织型纤溶酶原激活物(t-PA)：EC所合成、贮存和释放•尿激酶型纤溶酶原激活物(u-PA)：肾小管上皮细胞和血管EC等合成–基质金属蛋白酶(MMPs)及其组织抑制物系统•MMPs则是一组可以降解大多数ECM成分的蛋白水解酶（2）肿瘤与血管生成•肿瘤血管形成因子(tumourangiogenesisfactors，TAF)–①TAF仅来源于肿瘤细胞，无种属特异性；–②TAF多存在于细胞浆中(但不存在于线粒体或微粒体中)，有的也游离于胞核，尤其是核内非组蛋白的部分；–③TAF导致血管形成的机理是促进宿主毛细血管内皮细胞的分裂(mitogeniceffect)和刺激毛细血管生长Mechanismsoftumorneovascularization.(A)Endothelialsproutingisthedominantprocessofvesselgrowth.Luminalendothelialcellsmigratethroughthevesselbasementmembraneintotheunderlyingextracellularmatrix,developinganelongated'sprouting'morphology.(B)Vasculogenicmimicryisthedevelopmentofmicrovascularchannelsbyaggressivetumorcells.(C)Vesselco-optioninvolvestheuseofthepre-existingvasculatureinthehosttissue.(D)Theprocessoftumorneovascularization,involvingthereleaseofproangiogenicfactors(e.g.VEGF)bytumorcellstocauseendothelialactivation,bloodvesselgrowth,andsubsequenttumorexpansion.Mechanismsoftumorneovascularization出芽血管拟态血管共生肿瘤新生血管形成的过程•(1)肿瘤细胞及其它相关细胞如血管内皮细胞释放多种血管生成因子。•(2)在血管生成因子的作用下，血管内皮细胞发生形态改变，包括细胞器数目的增多、大小的改变以及伪足的形成。•(3)内皮细胞和肿瘤细胞释放多种蛋白溶酶以降解细胞外基质和毛细血管基底膜，继而引起细胞外基质重塑。•(4)内皮细胞从毛细血管后微静脉迁移出来，形成血管新芽。•(5)血管内皮细胞增殖。•(6)肿瘤血管结构重建。肿瘤4.肿瘤新生血管形成1.分泌血管形成因子3.内皮细胞增生迁移2.对细胞外基质产生蛋白降解作用毛细血管出芽肿瘤新生血管的形态结构和功能特点MosaicvesselsFigure13.33TheBiologyofCancer(©GarlandScience2007)TumorvesselisonlypartiallyoverlaidbypericytesandSMC•肿瘤内微血管的形态结构表现出很大的差异，–不规则的狭窄、扩张及扭曲，仅排列一层内皮细胞、基底膜缺乏或变薄–引起肿瘤微血管通透性增高以及易于遭受癌细胞入侵的组织学基础。•肿瘤微循环表现出低效和相对不足–肿瘤细胞的更新速度超过内皮细胞2倍，–组织间隙流体静压高，血流阻力加大（3）肿瘤血管生成与肿瘤的发生、生长和转移•无血管期：在肿瘤生长的早期并没有肿瘤血管出现，肿瘤只向周围生长，而且生长较慢，–“细胞群体休止状态”，但非“个体休止状态”•早期血管期：当肿瘤血管生成发生后,得到充足的营养供给，肿瘤生长迅速；•晚期血管期：肿瘤逐渐增大，肿瘤中央血管出现坏死，肿瘤周围血管增多侵袭和转移1589breastcancerpatientswerefollowedforperiodsaslongas46yearsafterinitialdiagnosisandtreatment第二节、肿瘤血管生成的评估•微血管定量已成为研究的焦点之一，–血管生长因子的检测：VEGF–微血管密度(microvesseldensity，MVD)VEGF的检测方法•免疫组化法•ELISA法•Westernblot法•RT-PCR法IHCimageofVEGFstaininginhumanlivercarcinomaformalinfixedparaffinembeddedtissuesection(microvesseldensity，MVD)•采用免疫组化技术，选择某些特异性抗体，如：Ⅷ因子相关抗原(FⅧ-RA)、CD31、CD34、UEA-1等标记肿瘤组织血管内皮细胞，计数单位面积中的微血管数目，即为MVD的检测Vesselandmicrovesseldistributionsofthetransfectedmelanomatumors.Toevaluatetheendothelialcellcontentoftumors,thefixed,embeddedtumortissuesweresectionedandstainedforimmunoreactiveCD31incontroltumors(A)and(B)andIP-10-transfectedmelanomatumors(C)and(D).(E)MicrovesseldensitywasdigitallymeasuredfromfiverandomfieldsusingtheImage-ProPlusprogram(MediaCybernetics,LP).MolecularTherapy(2004)9,846–855M