血管生成(Angiogenesis)是指源于已存在的毛細(xì)血管和毛細(xì)血管后微靜脈的新的毛細(xì)血管性血管的生長。腫瘤血管生成是一個極其復(fù)雜的過程，一般包括血管內(nèi)皮基質(zhì)降解、內(nèi)皮細(xì)胞移行、內(nèi)皮細(xì)胞增殖、內(nèi)皮細(xì)胞管道化分支形成血管環(huán)和形成新的基底膜等步驟。由于腫瘤組織這種新生血管結(jié)構(gòu)及功能異常，且血管基質(zhì)不完善，這種微血管容易發(fā)生滲漏，因此腫瘤細(xì)胞不需經(jīng)過復(fù)雜的侵襲過程而直接穿透到血管內(nèi)進(jìn)入血液并在遠(yuǎn)隔部位形成轉(zhuǎn)移。越來越多的研究表明，良性腫瘤血管生成稀少，血管生長緩慢；而大多數(shù)惡性腫瘤的血管生成密集且生長迅速。因此，血管生成在腫瘤的發(fā)展轉(zhuǎn)移過程中起到重要作用，抑制這一過程將能明顯阻止腫瘤組織的發(fā)展和擴(kuò)散轉(zhuǎn)移。
Molecular aspects of different angiogenic pathways
1971年，哈佛大學(xué)Judah Folkman博士率先提出了腫瘤生長血管依賴性理論，指出腫瘤血管生成是腫瘤迅速成長、侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵，它就像無數(shù)條“糧道”，為腫瘤細(xì)胞源源不斷地輸送氧氣和其他養(yǎng)分。迄今為止，許多具有促進(jìn)血管生成的因子及相關(guān)受體已被確認(rèn)，包括血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、血小板源性生長因子(PDGF)、血管生成素(Ang)、肝細(xì)胞生長因子(HGF)、表皮生長因子(EGF)等 。腫瘤血管生成在癌癥的病變過程中為里程碑式事件，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展及遷移過程中扮演重要角色，可為腫瘤細(xì)胞提供所需的氧氣及營養(yǎng)成分。在病理條件下，很多促血管生成因子及他們的受體表達(dá)量會被上調(diào)。本文即對實體瘤治療領(lǐng)域現(xiàn)有的抗腫瘤血管生成藥物做一簡要總結(jié)。
單抗類藥物
單抗類藥物可直接靶向于特定的與血管生成相關(guān)的配體及受體，也是最直接的中和病理性信號通路的方法。盡管基于蛋白的藥物開發(fā)面臨諸多挑戰(zhàn)，但目前已有很多單克隆抗體類藥物獲得美國FDA批準(zhǔn)上市。對于高度特異性的單靶點抗血管生成藥物而言，最大的挑戰(zhàn)是如何找到與之相輔的靶向其他促血管生成信號通路的藥物。
Bevacizumab
貝伐珠單抗由基因泰克(羅氏的子公司)研發(fā)，于2004年2月26日獲得FDA批準(zhǔn)，2005年1月12日獲得歐洲EMA批準(zhǔn)，2007年8月18日獲得日本PMDA批準(zhǔn)，2010年2月26日獲得中國CFDA批準(zhǔn)上市，并由羅氏(美國的基因泰克、日本的中外制藥)在美國、歐洲、日本和中國市場銷售，商品名為Avastin®。
貝伐珠單抗是一種人源化IgG1型單克隆抗體，能與血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)特異性結(jié)合，從而阻斷VEGF與其在內(nèi)皮細(xì)胞表面的受體(Flt-1和KDR)結(jié)合，以抑制腫瘤血管生成。該藥批準(zhǔn)的適應(yīng)癥為轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌、非鱗狀非小細(xì)胞肺癌、宮頸癌、卵巢癌、轉(zhuǎn)移性乳腺癌和惡性膠質(zhì)瘤。
Ramucirumab
Ramucirumab的開發(fā)基于Dyax(已被Shire收購)的抗體噬菌體展示文庫，該藥于2014年4月21日獲得美國FDA批準(zhǔn)，2014年12月19日獲得歐洲EMA批準(zhǔn)，2015年3月26日獲得日本PMDA批準(zhǔn)上市。2003年ImClone公司(已被禮來收購)獲得Dyax抗體噬菌體展示文庫的非獨家專利權(quán)，該藥目前由禮來研發(fā)并在美國、歐洲和日本市場銷售，商品名為Cyramza®。
Ramucirumab是一種全人源IgG1單克隆抗體，靶向于血管內(nèi)皮生長因子受體(VEGFR)2，可通過抑制配體刺激的VEGFR2活化，阻止血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移。該藥批準(zhǔn)的適應(yīng)癥為晚期胃癌或胃食管結(jié)合部腺癌、轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌和EGFR或ALK基因突變腫瘤。
Olaratumab
Olaratumab由禮來(Lilly)研發(fā)，于2016年10月19日獲得美國FDA加速批準(zhǔn)，2016年11月9日獲得歐洲EMA批準(zhǔn)上市，并由禮來在美國和歐洲市場銷售，商品名為Lartruvo®。
Olaratumab是一種全人源IgG1κ型單克隆抗體，能結(jié)合血小板直接生長因子受體α (PDGFR-α)，并阻斷PDGF-AA和-BB配體誘發(fā)的受體激活和PDGFR-α下游信號。該藥批準(zhǔn)用于軟組織肉瘤(STS)成年患者的治療，這些患者應(yīng)適用蒽環(huán)霉素方案，且不適用于放療和手術(shù)型治療。Olaratumab是在40多年前阿霉素獲批之后，第一個用于無法手術(shù)和放療的STS初始治療新藥。以前對于此類患者，最常用的治療方法是阿霉素單藥或聯(lián)合其他藥物。
其他單抗類藥物
其他作用與血管生成相關(guān)信號通路的配體/受體的單抗類藥物也有很多處于不同的臨床研究階段，如Cetuximab (EGFR抗體)，Volociximab (integrin-αvβ1抗體)，MEDI3617 (Ang-2抗體)，REGN910 (Ang-2抗體)及GAL-F2 (FGF-2抗體)等。上述抗體很大一部分的設(shè)計理念為希望能夠克服腫瘤細(xì)胞對于VEGF信號通路單抗類藥物的耐藥性。
競爭性受體類藥物
競爭性受體類藥物為特定的膜結(jié)合受體的可溶性形式，同原有受體具有相同的配體親和力。通過競爭性結(jié)合過程，抑制膜結(jié)合受體信號向下游分子傳導(dǎo)。
Aflibercept
由再生元(Regeneron)和拜爾(Bayer)聯(lián)合研發(fā)，于2011年11月18日獲得美國FDA批準(zhǔn)，2012年11月22日獲得歐洲EMA批準(zhǔn)，2012年9月28日獲得日本PMDA批準(zhǔn)上市，并由再生元在美國市場銷售、拜爾在歐洲市場銷售、參天制藥和拜耳在日本市場共同銷售，商品名為Eylea®。
Aflibercept是一種融合蛋白，由血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)1型和2型受體部分胞外區(qū)和人IgG1Fc區(qū)融合而成，能與VEGF-A和胎盤生長因子(PlGF)結(jié)合，從而抑制其結(jié)合和激活VEGF受體。該藥批準(zhǔn)的適應(yīng)癥為新生血管(濕性)年齡相關(guān)性黃斑變性、視網(wǎng)膜阻塞型黃斑水腫和糖尿病性黃斑水腫。2012年，美國FDA批準(zhǔn)Aflibercept用于治療在奧沙利鉑治療方案后產(chǎn)生耐藥性或進(jìn)一步發(fā)展的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者。
Trebananib
一種血管生成素抑制劑，由生物活性肽同F(xiàn)c片段融合而成，可以破壞Ang-1和Ang-2同受體Tie-2之間的相互作用，從而抑制血管生成的過程。曾進(jìn)行過輸卵管癌、卵巢癌和腹膜癌的臨床三期研究，但該研究已于2014年終止。該藥由安進(jìn)(Amgen)和武田制藥(Takeda)共同研發(fā)。2013年，Trebananib被美國FDA和歐洲EMA認(rèn)證為治療卵巢癌的孤兒藥。
其他競爭性受體類藥物
目前很多抗血管生成的競爭性受體用于抑制腫瘤組織新生血管的生成。FGFR-2的胞外區(qū)域同F(xiàn)c片段的融合蛋白可以捕獲FGF-2，從而阻止FGFR-2下游信號的傳導(dǎo)。與此相似，Dll4同F(xiàn)c片段的融合蛋白可破壞Notch受體同Dll4配體間的相互作用，從而發(fā)揮抑制腫瘤血管生成的作用。另外，EphA2的胞外結(jié)構(gòu)域同F(xiàn)c融合蛋白能夠破壞EphA2 / ephrinA1間的相互作用而在腫瘤異源移植模型中表現(xiàn)出抑制血管生成的活性。
受體酪氨酸激酶小分子抑制劑類藥物
Receptor tyrosine kinases
酶偶聯(lián)受體轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號通常與細(xì)胞的生長、增殖、分化、生存有關(guān)。人類目前已知58種受體酪氨酸激酶，覆蓋的基因包括DDR1、TP53、EGFR、ERBB2、TGFB1、KRAS、AKT1、BRAF、PTEN、MTOR、MET、IGF1R、ALK和ABL等多種與腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)的基因，部分基因發(fā)生突變而導(dǎo)致信號通路的異常，異常活化的信號通路促進(jìn)腫瘤生長、增殖并維持腫瘤惡性特征。常見的受體酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)包括胞外結(jié)構(gòu)域(與配體結(jié)合部分)、單次跨膜的疏水α螺旋區(qū)和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域含有RTK活性)，如上圖所示。小分子酪氨酸激酶抑制劑的作用部位為胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域。
受體酪氨酸激酶小分子抑制劑是最常見，也是最經(jīng)過合理化設(shè)計的一類抑制血管生成的抗腫瘤藥物。第一款RTKI設(shè)計于1996年，可抑制VEGFR胞內(nèi)酪氨酸激酶活力，從而產(chǎn)生抗腫瘤血管生成的活性。隨后，計算化學(xué)開始被用于設(shè)計此類小分子化合物。事實上，這類藥物可抑制與血管生成相關(guān)的諸多受體胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的酪氨酸激酶活性，包括VEGFR、FGFR、PDGFR、Tie受體、RET、c-MET及Eph受體等。有些RTKI只特異性作用于一種受體酪氨酸激酶，而有些則會作用于多種靶點。非特異性的RTKI由于其作用靶點的多樣性往往可作為單獨治療方案使用；事實上，由于其作用于不止一條腫瘤血管生成相關(guān)的信號通路，故產(chǎn)生耐藥性的概率相對較低。
FDA批準(zhǔn)的受體酪氨酸激酶小分子抑制劑
迄今為止，美國FDA批準(zhǔn)了很多的受體酪氨酸激酶抑制劑類藥物用于多種實體瘤的治療。其中，Sorafenib和Sunitinib為多種酪氨酸激酶的抑制劑，靶向于VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3、PDGFR-β及RET受體。索拉非尼是一種激酶抑制劑，能同時抑制多種存在腫瘤細(xì)胞并參與腫瘤細(xì)胞信號傳導(dǎo)，血管生成和細(xì)胞凋亡的細(xì)胞內(nèi)激酶(c-CRAF， BRAF和突變型BRAF)和細(xì)胞表面激酶(KIT，F(xiàn)LT-3，RET，RET/PTC，VEGFR-1，VEGFR-2，VEGFR-3和PDGFR-ß)。該藥適用于治療不能切除的肝細(xì)胞癌、晚期腎細(xì)胞癌以及局部復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移性、漸進(jìn)性、分化型并且難以用放射性碘治療的甲狀腺癌。舒尼替尼是小分子多靶點受體酪氨酸激酶(RTKs)抑制劑，具有抑制腫瘤血管生成和抗腫瘤細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移的多重作用。該藥用于治療胃腸道間質(zhì)瘤(GIST)，晚期腎細(xì)胞癌(RCC)和胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(pNET)。其他類別的受體酪氨酸激酶抑制劑，諸如axitinib，nintedanib，regorafenib，pazobanib，cabozantinib及vandetanib等分別抑制不同的血管生成相關(guān)的受體信號。另外，獲得FDA批準(zhǔn)上市的該類別藥物還可治療其他一些類型的實體瘤，如晚期腎細(xì)胞癌，轉(zhuǎn)移性甲狀腺髓樣癌，軟組織肉瘤，非小細(xì)胞肺癌，轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌和肝癌等。
在研受體酪氨酸激酶小分子抑制劑
伴隨著為數(shù)眾多的RTKI類藥物獲批上市，更多的RTKI候選藥物正處于不同研發(fā)階段用于實體瘤的治療。類似的，這些新型化合物往往會抑制多種腫瘤血管生成相關(guān)的受體。這其中，brivanib、cediranib、dovitinib及l(fā)infanib已完成或正在開展三期臨床研究，用于治療如肝癌、轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌、晚期非小細(xì)胞肺癌、轉(zhuǎn)移性腎癌及甲狀腺癌等在內(nèi)的實體瘤。
非受體酪氨酸激酶抑制劑類小分子藥物
絕大多數(shù)的天然產(chǎn)物及其衍生物可以歸至此類。這組化合物是通過傳統(tǒng)的藥物篩選程序發(fā)現(xiàn)的，后來發(fā)現(xiàn)這些化合物具有抗血管生成活性。在許多情況下，其抗血管生成的確切分子基礎(chǔ)尚未完全被理解。此外，研究人員還設(shè)計和合成了一些小分子，除了抑制酪氨酸激酶基序外，還阻斷了血管生成所必需的某些特定信號通路。
Cilengitide
由默克雪蘭諾和美國國家癌癥研究所(NCI)聯(lián)合開發(fā)，該化合物用于治療膠質(zhì)細(xì)胞瘤的研究已經(jīng)進(jìn)入臨床三期，但該研究已被終止。Cilengitide最初是由德國默克與慕尼黑技術(shù)大學(xué)合作研發(fā)，于2005年獲得FDA治療神經(jīng)膠質(zhì)瘤的孤兒藥。Cilengitide是一種有效的選擇性integrin αvβ3和αvβ5受體抑制劑，抑制離體的αvβ3和αvβ5結(jié)合到玻璃粘連蛋白，IC50分別為4和79 nM。
Thalidomide
沙利度胺由新基(Celgene)研發(fā)，首先于1998年7月16日獲美國FDA批準(zhǔn)上市，之后于2008年4月16日獲歐洲EMA批準(zhǔn)上市，于2008年10月16日獲日本醫(yī)藥品醫(yī)療器械綜合機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)上市，由新基在美國上市銷售，商品名為Thalomid®。
沙利度胺是一種血管生成抑制劑，能抑制由bFGF或VEGF誘導(dǎo)的體內(nèi)血管生成，進(jìn)而抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。該藥與地塞米松聯(lián)用，用于治療新診斷的多發(fā)性骨髓瘤(MM)，同時用于中重度麻風(fēng)結(jié)節(jié)性紅斑(ENL)的皮膚表面癥狀的急性治療。作為單藥，用于治療上述ENL伴隨中重度神經(jīng)炎，也可作為預(yù)防和抑制ENL皮膚癥狀復(fù)發(fā)的維持治療。
Combretastatin (CA4-P)
Fosbretabulin (CA 4DP；CA 4P)二鈉是微管去穩(wěn)定劑，能靶向損傷血管?？灯杖鸲×姿岫c聯(lián)合單抗及化療治療鉑類耐藥卵巢癌、輸卵管癌、腹膜癌、肺癌、肝癌和宮頸癌的研究目前處在臨床三期。該化合物由亞利桑那州立大學(xué)發(fā)現(xiàn)，OxiGene (OxiGene于2016年6月17日改名為Mateon Therapeutics)于1997年獲得全球權(quán)利授權(quán)。2011年，Azanta公司從OxiGene獲得該藥在加拿大和歐洲的授權(quán)。2006年9月，西南合成制藥股份有限公司在中國提交康普瑞丁磷酸二鈉的臨床試驗申請(化藥1.1)，2008年獲得臨床試驗批件。2009年3月，成都恒基醫(yī)藥科技有限公司和西藏恒星醫(yī)藥科技有限公司在中國提交康普瑞丁磷酸二鈉的臨床試驗申請(化藥1.1)，2010年8月獲得臨床試驗批件。2012年3月，上海華理生物醫(yī)藥有限公司在中國提交康布斯汀的臨床試驗申請(化藥1.1)，2012年12月獲得臨床試驗批件。
Vadimezan
又名DMXAA，是一種競爭性DT-diaphorase抑制劑， Ki值為20μM。Vadimezan是諾華公司和Antisoma研發(fā)的小分子化合物。治療非小細(xì)胞肺癌的臨床研究，曾經(jīng)進(jìn)入三期。但是，諾華由于沒有得到滿意的試驗結(jié)果，于2010年終止了此項研究。
Vinblastine
是一種針對各種癌癥類型的有細(xì)胞毒性的生物堿。 長春花堿可抑制微管的形成，抑制nAChR的IC50值為8.9μM。硫酸長春堿由禮來研發(fā)，并于1965年11月5日獲美國FDA批準(zhǔn)上市銷售，商品名為Velban®。硫酸長春堿是有抗腫瘤作用的長春花生物堿，通過和紡錘體微管蛋白的結(jié)合，阻止細(xì)胞中期的有絲分裂，特異作用于細(xì)胞周期M期，干擾氨基酸的代謝，可能干擾核苷酸的合成，有免疫抑制活性，可發(fā)生多藥耐藥性。長春堿通常和其他抗腫瘤藥同時使用治療霍奇金病和其他淋巴瘤，不能手術(shù)的惡性腫瘤包括乳腺、膀胱和腎的腫瘤以及非小細(xì)胞肺癌、絨毛膜癌和卡波西肉瘤；長春堿還用于治療朗格罕斯細(xì)胞組織細(xì)胞增生癥和晚蔁樣肉芽。
Vincristine
Vincristine sulfate是一種微管聚合抑制劑，能夠與微管蛋白結(jié)合，IC50值為32μM。硫酸長春堿由禮來(Lilly)研發(fā)并于1963年9月14日獲得美國FDA批準(zhǔn)上市銷售，商品名為Oncovin®。硫酸長春堿主要用于治療急性和慢性白血、淋巴瘤，包括霍奇金病、非霍奇金淋巴瘤和多發(fā)性骨髓瘤。也用于治療乳腺、費和頭頸腫瘤，還可以治療軟組織肉瘤和小兒實體瘤，包括Ewing肉瘤、橫紋肌肉瘤、成神經(jīng)細(xì)胞瘤、Wilms瘤、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤和髓母細(xì)胞瘤。長春新堿還可以用于其他治療抵抗的特發(fā)性血小板減少性紫癜。
Paclitaxel
紫杉醇由National Institutes of Health研發(fā)并于1992年12月29日獲美國FDA批準(zhǔn)上市銷售，商品名為Taxol®。紫杉醇是一種紫杉烷最初從太平洋紫杉短葉紫杉屬(紅豆杉科)Taxus brevifolia樹皮中提取，現(xiàn)在從歐洲紫杉Taxus baccata的針葉中提取的紫杉烷前體通過半合成得到。紫杉醇的抗腫瘤作用是通過誘導(dǎo)微管生成和穩(wěn)定微管，繼而使細(xì)胞周期G2和M期正常的細(xì)胞分裂中斷。
Curcumin/ferulicacid
Curcumin是一種天然的酚類化合物，具有顯著的抗氧化作用，通過激活Nrf2來起到化療作用。Curcumin目前處于臨床三期，用于治療結(jié)腸直腸癌，由Tel-Aviv Sourasky Medical Center研發(fā)。用于預(yù)防兒童化療期間口腔黏膜炎的實驗同樣處于臨床三期，由Hadassah Medical Organization研發(fā)。該化合物用于治療Leber氏遺傳性視神經(jīng)萎縮的實驗也處于臨床三期，由瑪希隆大學(xué)研發(fā)。此外，該化合物也有兩項適應(yīng)癥處于臨床二期，用于治療胰腺癌和結(jié)直腸癌，由M.D. Anderson癌癥中心與賓夕法尼亞大學(xué)研發(fā)。Curcumin的抗腫瘤血管生成活性分子機(jī)制尚不明確，可能歸因于姜黃素代謝物阿魏酸和香蘭素的內(nèi)皮細(xì)胞殺傷作用。
Resveratrol
是多種植物中發(fā)現(xiàn)的多酚類化合物之一，作用于多種靶點，作用于分別是腺苷酸環(huán)化酶，IKKβ，DNA聚合酶α和δ，IC50分別為0.8，1，3.3和5μM。Resveratrol由Department of Veterans Affairs研發(fā)，處于臨床二期，用于治療阿爾茨海默病(AD)。該化合物由奧胡斯大學(xué)研發(fā)，處于臨床一期，用于治療肥胖癥。該化合物也由默多克兒童研究所研發(fā)，處于臨床一期，用于治療佛萊德立希共濟(jì)失調(diào)。但該項研究已被終止。Resveratrol可以抑制ECM及血管再生過程所必須的內(nèi)皮細(xì)胞增殖及MMP-2活力。除此之外，resveratrol可通過抑制src激酶活力及隨后的VE-cadherin磷酸化過程而破壞VEGF依賴性的血管生成過程。更讓人感興趣的是，resveratrol還可抑制HIF-1α的累積、VEGF的分泌及VEGFR-2的磷酸化過程。
Quercetin
槲皮素屬于天然化合物黃酮醇家族，廣泛發(fā)現(xiàn)于可食用植物中，如洋蔥、覆盆子、葡萄、櫻桃和其他一些綠葉植物。Quercetin是一種天然黃酮類化合物，能夠刺激SIRT1，同時為PI3K的抑制劑，IC50值為2.4-5.4μM。槲皮素由Quercegen研發(fā)，處于臨床二、三期，用于治療血栓栓塞。該化合物可通過抑制或下調(diào)VEGF，MMPs及FGFR等信號通路而具有很強(qiáng)的抗血管生成活性；而在實驗性異源抑制模型中，quercetin可抑制VEGFR-2依賴性的Akt/mTOR信號通路活化。