靶向VEGF重塑腫瘤微環(huán)境策略全面解析

腫瘤一直是困擾人類的重大疾病之一，腫瘤生長在由腫瘤上皮細胞、血管、淋巴管、細胞因子、趨化因子以及浸潤性免疫細胞組成的網(wǎng)絡中，這一復雜的多細胞環(huán)境被定義為腫瘤微環(huán)境（Tumor Microenvironment, TME）。如果把腫瘤比作種子，那么TME則是腫瘤賴以生存的土壤。

在大多實體瘤患者中，腫瘤微環(huán)境血管異常能幫助腫瘤來逃避免疫系統(tǒng)的攻擊。這些異常源于血管生成因子的升高，如VGEF。使用針對這些分子的藥物可以提高免疫治療的響應能力，使異常的腫瘤血管系統(tǒng)正�；�，增加免疫效應細胞的浸潤，從而改善TME。本文將針對VEGF在TME中的作用以及靶向VEGF重塑TME的新策略進行簡要闡述。

1. 腫瘤微環(huán)境
腫瘤微環(huán)境TME 通常包括免疫細胞，基質細胞（包括癌癥相關成纖維細胞、周細胞和間充質基質細胞），細胞外基質（Extracellular Matrix, ECM），細胞分泌分子（如生長因子、細胞因子、趨化因子和細胞外囊泡）以及淋巴管和血管網(wǎng)絡。這些組分相互之間以及與異質性的癌細胞之間進行著相互聯(lián)系和交流。

TME在動態(tài)調節(jié)癌癥進展和影響腫瘤治療結果中的重要性得到了廣泛的認可，如誘導增殖、抑制細胞凋亡、誘導血管生成、避免缺氧、抑制免疫系統(tǒng)以及遠處轉移等。因此，靶向腫瘤微環(huán)境可以預防轉移、克服獲得性耐藥和提高治療效果，具有廣闊前景。
 

圖1. 腫瘤微環(huán)境的組成成分^[1]

2. 腫瘤微環(huán)境中的血管系統(tǒng)
相對于正常細胞而言，癌細胞處于不斷的分裂增殖，不斷增殖的癌細胞需要更多的營養(yǎng)物質和氧氣，轉移入侵也需要養(yǎng)分，那怎么辦呢？修路——血管生成。

腫瘤血管是TME 的重要組成部分，與健康組織相比，腫瘤組織內的血管往往是形態(tài)扭曲的和功能失調的，并表現(xiàn)出異質的血管通透性，過度的血管增生以及血管壁層次的缺失。這是由于內皮細胞（Endothelial Cells，EC）的高增殖率、細胞緊密連接減少、周細胞覆蓋異常和ECM 沉積增加等形態(tài)和功能變化導致的。
 

圖2. 未成熟腫瘤血管的特征及后果^[2]

這種異常的血管系統(tǒng)會導致氧氣輸送效率低下，從而導致腫瘤組織內的缺氧環(huán)境和酸中毒，促進了腫瘤的生長、轉移和治療抵抗。同時，腫瘤血管的滲漏性使血液成分向周圍間質間隙外滲，導致TME 中自發(fā)出血和間質流體壓力升高。

上述這些因素共同阻礙了抗腫瘤藥物向腫瘤內的傳遞，從而限制了它們的抗癌活性。此外，功能失調的血管可以選擇性地阻斷特定免疫細胞類型（包括細胞毒性T 細胞）在腫瘤組織內的浸潤。

綜上所述，腫瘤血管的異常在很大程度上促進了腫瘤的惡性表型、免疫系統(tǒng)的逃避以及治療抵抗。

3. VEGF在腫瘤微環(huán)境中的作用
血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor, VEGF)是一種血管內皮細胞關鍵生存因子和有絲分裂原。VEGF家族由五種分泌蛋白組成：VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D和胎盤生長因子（placental growth factor, PlGF）。由于VEGF-A在調節(jié)血管生成和疾病中的主導作用，我們常說的VEGF通常是指VEGF-A。

VEGF家族成員通過與膜結合的酪氨酸激酶受體來實現(xiàn)細胞內的信號轉導：VEGF-A與VEGFR1和VEGFR2結合；VEGF-B和PlGF與VEGFR1結合；VEGF-C和VEGF-D與VEGFR3結合(與淋巴管生成有關)，但在蛋白水解性切割后可與VEGFR2結合。
 

圖3. VEGF家族成員及其受體^[3]

在癌癥中，VEGF可由腫瘤細胞和基質細胞（包括巨噬細胞、內皮細胞和成纖維細胞）分泌，在腫瘤微環(huán)境中具有多種功能，包括與表達在不同細胞類型上的VEGF受體相互作用的能力。VEGF可刺激內皮細胞的增殖和存活，導致新血管的形成。VEGF還可以增加血管通透性，導致臨時纖維蛋白基質的沉積，從而觸發(fā)促結締組織間質的形成。相比之下，腫瘤細胞分泌的VEGF具有自分泌功能，促進去分化和上皮-間充質轉化表型，從而增強腫瘤的侵襲和生存，并可促進癌癥干細胞的功能。

VEGF的作用并不局限于血管生成和血管通透性。內皮細胞和腫瘤細胞對自分泌和旁分泌血管VEGF信號有反應，而存在于TME中的其他類型的細胞，如免疫細胞，也可以表達VEGF受體。事實上，VEGF不僅調節(jié)內皮細胞上黏附分子的表達，從而調節(jié)白細胞的募集，而且還作為免疫細胞亞群的趨化因子，引導它們的募集到TME，并調節(jié)它們在TME中的活動�？偟膩碚f，無論是在系統(tǒng)性的還是在局部的TME中，VEGF信號都與促進TME中的免疫抑制有關。

由此可見，VEGF通過促進腫瘤組織血管的生成，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中具有重要作用。
 

圖4. VEGF在腫瘤中的作用^[4]

4. 靶向VEGF重塑腫瘤微環(huán)境
生理狀態(tài)下，正常組織中促血管生成因子與抑制血管生成的因子維持一個相對的平衡。然而，在癌變過程中，這種平衡通常傾向于血管生成，血管變得長期不成熟和異常。“血管正常化”假說認為，通過糾正這種不平衡有可能使腫瘤血管“正常化”，進而使TME正常化，最終控制腫瘤進展，提高對其他治療的反應。

抗血管生成藥物主要以VEGF和VEGFR為作用靶點，通過抑制其表達，阻斷信號轉導通路或耗竭腫瘤細胞產(chǎn)生的VEGF，進而抑制新生血管的生成，阻斷腫瘤血供，起到抑制腫瘤生長、發(fā)展和轉移的作用。
 

圖5. 基于抗VEGF的癌癥治療方法^[5]

4.1 單獨抗VEGF治療
代表性藥物貝伐單抗(Bevacizumab)，作為一種人源化抗 VEGFA 的單克隆抗體，是第一個獲批的應用于多種腫瘤的抗血管生成藥物，包括非鱗狀非小細胞肺癌(NSCLC)、腎細胞癌(RCC)、多形性膠質母細胞瘤、卵巢癌和宮頸癌。目前，已經(jīng)有200多萬患者接受了貝伐單抗的治療，這種藥物是腫瘤學中使用最廣泛的治療之一。

貝伐單抗的批準為其他血管內皮生長因子途徑抑制劑的開發(fā)鋪平了道路，這些藥物包括小分子血管內皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(TKIs)、針對VEGFR2(主要信號轉導的血管內皮生長因子受體)的抗體和嵌合的可溶性血管內皮生長因子受體。

南模生物斑馬魚平臺與瑞金醫(yī)院呼吸科高蓓莉課題組合作，首次利用斑馬魚血管模型全面快速評估了貝伐單抗-Bevacizumab的抗血管功效:貝伐單抗能夠有效抑制斑馬魚腸下血管 (SIV) 和視網(wǎng)膜血管的生長，為臨床試驗提供了新的可靠依據(jù)。
 

4.2  抗VEGF藥物與其他療法聯(lián)合治療
許多傳統(tǒng)抗癌療法的療效取決于腫瘤的微環(huán)境。藥物誘導或遺傳模型的腫瘤血管正�；�通過糾正異常血管引起的惡性微環(huán)境，提高了這些療法的療效。在目前的試驗中，抗血管生成藥物（如貝伐單抗）通常與化療在同一天使用。與臨床前數(shù)據(jù)一致，在化療之前某個時間安排抗VEGF 治療以提前開始血管正�；�，或許能得到更好的療效。此外，抗血管生成藥物的最佳劑量必須進一步研究，以在治療無效和過度的血管消退之間找到平衡，保證充分的藥物輸送。

迄今為止，抗血管生成藥物和放療聯(lián)合治療協(xié)同效益的臨床證據(jù)還很缺乏。關于小鼠的研究支持這一概念，這兩種療法不僅顯示出協(xié)同作用，也顯示出時間依賴性。Batchelor對西地尼布治療膠質母細胞瘤的研究表明，人類患者的正常化窗口在治療開始后24小時就打開了，并持續(xù)至少28天。雖然該研究沒有提供在此期間改善腫瘤氧合的直接證據(jù)，但為檢測聯(lián)合抗血管生成治療和放療在腦腫瘤治療中的作用提供了理論依據(jù)。

5. 抗VEGF/VEGFR藥物的研發(fā)進展
目前，VEGF靶向藥的開發(fā)多集中于腫瘤和眼科疾病兩大領域。
 

圖6. 全球VEGF靶向藥的主要研發(fā)領域

腫瘤作為VEGF靶向藥的第二大適應癥，已上市的藥物只有基因泰克的貝伐單抗，已被批準用于多種實體瘤的治療。國內緊追其后的有康方生物、復宏漢霖、先聲藥業(yè)和科望等眾多企業(yè)。除單抗外，VEGF多靶點藥物強勢入局，包括與PD-1、DLL4、ANGPT2和TGF-β等靶點組合。更多信息詳見下表：
 

6. VEGF靶點相關的小鼠模型
鑒于VEGF靶點在腫瘤治療中的重要作用，南模生物自主研發(fā)了一系列VEGF靶點相關的基因修飾小鼠模型，以解決該部分臨床前研究需求。此外，南模生物斑馬魚平臺可提供相關藥效學評價服務。(點擊此處，了解更多斑馬魚信息)

基因修飾小鼠模型的具體信息見下表：

*注：Flt1即mVEGFR1；
Kdr即mVEGFR2；
Flt4即mVEGFR3；hKDR即hVEGFR2。

部分驗證數(shù)據(jù)如下：
hKDR (NM-HU-00098)

圖7. RT-PCR檢測KDR的表達。
 

圖8. 人源化KDR純合子
 

(hKDR-HO)小鼠中鼠源KDR蛋白和人源KDR蛋白的表達。
 

圖9. KDR人源化小鼠 B16F1 荷瘤模型體內抗腫瘤藥效驗證。
 

圖10. KDR人源化小鼠 MC38 荷瘤模型體內抗腫瘤藥效劑量驗證。
 

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