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编号:10275341
以血管内皮细胞生长因子及其受体为靶点的抗肿瘤药物研究进展
http://www.100md.com 《中国新药杂志》 2000年第9期
     作者:徐晨 朱祯平 彭晖

    单位:中国医学科学院 中国协和医科大学 血液学研究所 实验血液学国家重点实验室,天津 300020

    关键词:血管内皮细胞生长因子;激酶受体;血管新生

    中国新药杂志000902 [摘要] 血管新生是实体瘤生长和转移的必要条件。血管内皮细胞生长因子及其受体在肿瘤新生血管形成中起重要作用,成为肿瘤治疗的新靶点。一批新生血管抑制物正处于临床或临床前试验的研究阶段。

    [中图分类号]R979.1 [文献标识码]A [文章编号]1003-3734(2000)09-0596-03

    Advance in anti-tumor agents targeting vascular

, 百拇医药     endothelial growth factor and its receptor

    XU Chen ZHU Zhen-ping PENG Hui

    (State Key Laboratory of Experimental Hematology,Chinese Academy of Medical

    Sciences and Peking Union Medical College,Tianjin 300020,China)

    [Abstract] Angiogenesis is the essential factor for tumor growth and metastasis.Vascular endothelial growth factor(VEGF)and its receptor play a critical role in tumor-associated angiogenesis and has become the new targets of anti-tumor therapy.As potential anti-tumor agents ,a list of angiogenesis inhibitors are currently undergoing clinical and pre-clinical study.They include anti-KDR/Flk-1 antibodies,small molecular inhibitors,and modified heterodimeric VEGF.
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    [Key words] vascular endothelial growth factor;fms-like tyrosine kinase and kinase insert domain-containing receptor;angiogenesis

    血管新生(angiogenesis)是一个受严格调控的多步骤过程,导致从已存在的脉管系统形成新的血管,对体积超过2mm3肿瘤的生长及转移均是必需的。通过抑制新血管生成,中断肿瘤的营养供给,达到治疗目的,这是近年来肿瘤治疗的新策略。

    血管内皮生长因子(VEGF)作为内皮细胞特异性的促分裂原是其重要调节因子,其生物活性被2种高亲和力的酪氨酸激酶受体,即fms样酪氨酸激酶(Flt-1,VEGFR1)和含激酶插入区的受体(KDR,VEGFR2)所介导。临床上包括实体瘤和血液系统肿瘤在内的大多数重要的人类肿瘤均有VEGF及其受体的过高表达[1,2]。VEGF及其受体作为靶点具有特异性高、易与药物接触、不易产生耐药性等优点。近年来,已有大量抑制VEGF及其受体功能的药物在体外和体内实验中获得预期结果,部分进入临床试验进行进一步观察。
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    针对VEGF及其受体的抑制血管新生药物,大致可分为3类,简介如下。

    1 抗KDR/Flk-1抗体的抑制血管新生作用

    抗体以其针对指定抗原的高度特异性而成为肿瘤治疗的独特方法。目前对于抗VEGF、抗KDR/Flk-1及抗VEGF及其受体复合物的抗体均有报道。

    RhuMAB VEGF是一种人源化的抗VEGF抗体[3],正处于Ⅱ/Ⅲ期临床试验,用于治疗肺癌、乳腺癌、前列腺癌和直肠结肠癌(Genentech,Inc.)。

    VitaxinTM是LM609的人源化形式[4],直接针对粘附分子αvβ3,正进行Ⅲ期临床试验,用于治疗各种实体瘤(Ixsys,Inc.)。这2种抗体的安全性和耐受性还需进行补充试验考察,以确定其临床应用价值。
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    c-plC11是针对KDR的嵌合抗体,正进行临床前的最后阶段研究[5,6],有望在近期进入I期临床试验(ImClone Systems Inc.)。

    我们利用传统的杂交瘤技术和抗体噬菌体显示技术已经制备了一批抗KDR单抗,其中几个具有对KDR的高亲和力,能有效阻止KDR/VEGF的相互作用。在KDR分子上分离出3个和抗体结合有关的表位,均位于受体氨基端前3个细胞外Ig区,而这3个Ig区恰好位于VEGF的结合区内。因此这些抗体可能通过直接与VEGF竞争受体或与受体结合产生空间位阻发挥其作用。

    c-p1C11是一种IgG1型小鼠/人嵌合抗体,来源于从噬菌体显示文库中分离出的小鼠单链抗体。ELISA和FACS分别证实,c-p1C11能有效地与放射性标记的VEGF竞争性结合细胞表面的KDR,阻断VEGF和KDR的相互作用, BIAcore结合动力学分析显示,c-p1C11对KDR的亲和力与VEGF相似,但其解离速率却比VEGF慢3~5倍,表明c-p1C11有可能较长时间的和KDR保持紧密结合,有效地阻止VEGF与受体的结合和激活。它还能有效阻止VEGF引起的KDR和MAP激酶p42/p44的磷酸化,抑制VEGF刺激的HUVEC的分裂。最后,尽管抗KDR抗体本身不能中和bFGF引起的HUVEC增殖,但能够大大抑制bFGF对VEGF促HUVEC增殖的协同作用。以一种移植人皮肤的SCID小鼠为模型,检测一种和c-p1C11体外特性相似的抗KDR的鼠源单抗Mab 6.64的抗血管新生作用,表明Mab 6.64能有效降低生长中的移植瘤的人血管密度。
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    2 KDR/Flk-1的小分子抑制物的抗血管新生作用

    几家制药公司正在开发多种针对KDR/Flk-1 RTK信号传导通路的小分子抑制物,其中,SUGEN公司通过对合成化合物库进行筛选,确定了一类全新结构的抑制剂。他们以氧化吲哚为母核设计了3类3-取代氧化吲哚化合物,采用定量构效关系分析法,指导合成了上百个化合物,从中筛选出特异性针对KDR/Flk-1 RTK的小分子抑制剂SU5416,而对EGF,Her-2和IGF-1RTK信号传导均无影响[7]。目前,SU5416已完成实体瘤的Ⅰ期和Kaposi肉瘤的Ⅰ/Ⅱ期临床试验。在近1年的Ⅰ期临床试验中,约100名患者接受了剂量逐渐增大的治疗,显示出良好的耐受性和较小不良反应,目前正在进行Ⅱ期临床试验,以治疗直肠结肠癌、肺癌和Kaposi肉瘤。生化实验表明,SU5416可能具有ATP模仿性,通过定位在RTK的ATP结合"口袋",以与ATP竞争的方式,抑制KDR/Flk-1的信号传导途径。由于3位取代乙烯基的存在,使分子内产生顺反几何异构体。晶体结构显示,顺式异构体是活性构型。NMR分析表明SU5416是100%顺式异构体。
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    SUGEN开发的另一个小分子SU6668是一个以KDR/Flk-1,PDGF受体和FGF受体为靶点的广泛的RTK抑制剂,它能同时作用于几个靶点,通过抗血管新生和抑制细胞生长两种机制发挥抗肿瘤作用,并在临床前实验中显示毒性较小。

    还有几种VEGF RTK抑制剂处于早期临床开发阶段:PTK787/ZK22584(Novartis)阻止VEGF受体的信号传导,正进行Ⅰ期临床试验,治疗晚期癌症和Kaposi肉瘤。ZD4190(Zeneca Pharmaceuticals,UK)在血管内皮细胞抑制VEGF的信号传导,并阻断VEGF诱导的HUVEC增殖[8]。在动物模型中用ZD4190长期治疗,能抑制多种人移植瘤的生长。ZD4190正处于临床开发阶段,用于治疗癌症及其他疾病。AngiozymeTM是Flt-1特异性的核酶,经静脉内和皮下注射给药,可抑制小鼠体内几种移植瘤生长,在动物实验中未显示毒性,并在Ⅰ期临床试验中显示志愿者耐受性良好。
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    3 其他选择性针对血管内皮及其生长因子的制剂

    针对在活化的内皮细胞上选择性表达的其他标志而开发的抗体也用于抗血管新生的治疗。例如癌胚纤连蛋白同型,只在血管新生过程中存在于新生物组织的血管,在成熟的血管组织不表达,因此针对该同型的ScFv已被成功地用于攻击侵袭性肿瘤。抗实验性的肿瘤血管表面标志的抗体用来特异性传递组织因子,在肿瘤部位引起血栓形成,导致肿瘤坏死。由去糖基化蓖麻毒蛋白A链连接抗endoglin(内皮细胞表面与增殖有关的抗原)抗体构成的免疫毒素,能在SCID小鼠的人乳腺癌模型上造成肿瘤的持续完全消退[9]

    另一种直接针对内皮表面分子的办法是阻止细胞与生长因子接近,如应用中和性抗生长因子受体或可溶性受体。抗VEGF抗体可抑制裸鼠体内多种人移植瘤的生长,其人源化形式正在临床Ⅱ/Ⅲ期试验中治疗肺癌、乳腺癌、前列腺癌、直肠结肠癌等多种实体瘤[3]。同样,一种嵌合的抗血管新生素抗体能抑制裸鼠人乳腺癌的形成。VEGF本身可能被修饰并作为特异性的抗血管新生抑制剂。VEGF是一个对称的同源二聚体,两极各有一个受体结合位点,各与一个受体单体结合引起后者的二聚体化和活化。重组的异源二聚体VEGF分子,即一个受体结合位点被保留,另一个造成突变,使其能与受体结合但不能使之活化,15倍的突变体能抑制VEGF促内皮细胞增殖活性50%。
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    目前开发的大多数抗血管新生制剂本质上是细胞抑制剂,与直接杀伤肿瘤细胞相比,它们更倾向于阻碍肿瘤的生长和转移,对肿瘤负荷小的患者更有效,其显著优势是使肿瘤长期处于休眠状态。临床前研究表明,联合应用抗血管新生制剂和细胞毒性化疗药物,如TNP-470和MMP抑制剂,能大大提高细胞毒性药物的活性。

    我们正处于研究血管新生抑制剂的早期阶段,对肿瘤的发生和血管新生的分子机制方面的认识还非常有限。至今尚没有血管新生抑制剂的临床试验提出关于疗效的结论性报道,对人体潜在的不良反应也需详加研究。尽管尚存在很多问题,但抗血管新生疗法为治疗肿瘤和其他疾病提出了一个新策略。

    作者简介:徐晨(1972-),女,1998年于中国医学科学院血液学研究所进行博士研究生课程学习。主要从事基因工程抗体方面的研究。联系电话:(022)27311753。

    参考文献
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    [1] Shibuya M,Yamaguchi S,Yamane A,et al. Nucleotide sequence and expression of a novel human receptor-type tyrosine kinase gene(flt-1) closely related to the fms family[J].Oncogene,1990,5(4)∶519-524.

    [2] Terman BI,Dougher-Vermazen M,Carrion ME,et al. Identification of the KDR tyrosine kinase receptor as a receptor for vascular endothelial growth factor[J].Biochem Biophys Res Commun,1992,187(3)∶1579-1586.

    [3] Kim J, Li B,Winer J,et al. Inhibition of vascular endothelial growth factor-induced angiogenesis suppresses tumor growth in vivo[J].Nature, 1993,362(29)∶841-844.
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    [4] Brooks PC,Clark RA,Cheresh DA,et al. Requirement of vascular integrin alpha v beta3 for angiogenesis[J].Science,1994,264(5158)∶569-571.

    [5] Zhu Z, Rockwell P,Lu D, et al. Inhibition of vascular endothelial growth factor induced receptor activation with anti-kinase insert domain-containing receptor single-chain antibodies from a phage display library[J].Cancer Res,1998,58∶3209-3214.

    [6] Zhu Z, Lu D,Kotanides H,et al. Inhibition of vascular endothelial growth factor induced mitogenensis of human endothelial cells by a chimeric anti-KDR receptor antibody[J].Cancer Lett,1999,136(2)∶203-213.
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    [7] Fong TA,Shawver LK,Sun L,et al. SU5416 is a potent and selective inhibitor of the vascular endothelial growth factor receptor(Flk-1/KDR) that inhibits tyrosine kinase catalysis,tumor vascularization ,and growth of multiple tumor types[J].Cancer Res,1999,59(1)∶99-106.

    [8] Ogilvie DJ. ZD4190: an inhibitor of signal tranduction with anti-tumor activity. IBC Fifth Annual International Conference[C].Boston,MA,1999.

    [9] Matsuno F, Haruta Y, Kondo M,et al. Induction of lasting complete regression of preformed distinct solid tumors by targeting the tumor vascular using two new anti-endoglin monoclonal antibodies[J].Clin Cancer Res,1999,5(2)∶371-382.

    收稿:2000-02-29

    修回:2000-06-15, 百拇医药