抗血管生成学：现状与未来展望

血管生成（Angiogenesis）是指通过一种称为“萌芽”的过程，从已有的血管中生长出新的血管，这是癌症的特征之一。血管生成是一个由多种生长因子及其受体调节的多阶段过程。40多年前，Judah Folkman首次提出将血管生成作为肿瘤治疗的目标[1]. 在所有导致血管形成的已识别分子中，血管内皮生长因子A（VEGF-A）似乎是肿瘤血管生成的主要分子驱动因素。事实上，VEGF-A在大多数实体瘤中过度表达，因此是抗血管生成药物的主要靶点[2]. 主要信号酪氨酸激酶受体是VEGF受体2（VEGFR2）；其他2种VEGFR包括VEGFR1（也称为FLT1）和VEGFR3（也称为FLAT3）。

已经开发了三种靶向VEGF信号通路的方法：

阻断VEGF配体与受体结合的配体结合剂（例如，单独与VEGF-A结合的贝伐单抗和与VEGF-A、VEGF-B和胎盘生长因子（PLGF）结合的aflibercept）；通过VEGFR阻断信号传导的抗体（例如，与VEGFR2结合的ramucirumab）；和酪氨酸激酶抑制剂（TKIs），其阻断VEGFR1、VEGFR2和VEGFR3的激酶活性（例如索拉非尼、舒尼替尼、帕佐帕尼）（表1). TKI通常抑制一些其他受体酪氨酸激酶的激酶活性，如血小板衍生生长因子受体（PDGFR）、c-KIT和FLT3。

VEGF在绝大多数实体肿瘤中过度表达，被广泛认为是介导肿瘤血管生成的关键因素[2, 3]. 因此，在过去的几十年里，抗血管生成药物的发展主要集中在VEGF/VEGFR抑制剂的开发上。临床前证据表明，VEGF阻断剂的单一疗法抑制了多种癌症类型的皮下人类异种移植瘤的生长。抗VEGF治疗甚至导致转移显著减少，特别是在临床前结直肠癌模型中[4].

Ferrara等人[5, 6]设计并开发了第一种抗血管生成抑制剂贝伐单抗，这是一种阻断VEGF-a的重组人源化单克隆抗体（mAb）。静脉注射贝伐单单抗会耗尽血流和灌注组织中的VEGF，抑制VEGF和VEGFR之间的相互作用[三]. 贝伐单抗联合化疗的几项临床试验表明，转移性结直肠癌（mCRC）的总生存率（OS）和/或无进展生存率（PFS）增加（一线和二线）[7, 8, 9]以及宫颈癌、非小细胞肺癌（NSCLC）、卵巢癌和间皮瘤[10, 11, 12, 13, 14]. 贝伐单抗和干扰素-α联合免疫治疗是治疗转移性肾细胞癌（mRCC）延长PFS的标准之一[15].

迄今为止，贝伐单抗已被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于治疗CRC、NSCLC、胶质母细胞瘤、RCC、宫颈癌、卵巢癌、输卵管癌和腹膜癌（表1). 然而，在大多数癌症中，贝伐单抗未能提高生存率，包括乳腺癌、黑素瘤、胰腺癌和前列腺癌[16]. 目前尚不清楚为什么抗血管生成药物对某些转移性癌症有效，而对其他癌症无效。可以想象，这些癌症的血管生物学上的重要差异可能是这种方法在不同肿瘤中的不同结果的基础。

值得注意的是，抗血管生成治疗在转移性乳腺癌治疗中的历史具有重要意义。2008年2月，根据FDA的加速批准计划，贝伐单抗与紫杉醇联合治疗HER2阴性转移性乳腺癌获得FDA批准。贝伐单抗联合化疗治疗HER2阴性转移性乳腺癌（AVADO、RIBBON-1和RIBBON-2）的3项进一步III期试验表明，与单独化疗相比，PFS延长，但对OS没有影响[17, 18, 19]. 由于这些结果，FDA于2011年11月撤销了对贝伐单抗在该适应症中的批准。

最近，2项III期研究评估了ramucirumab的作用，这是一种干扰VEGFs与其受体结合的VEGFR2单克隆抗体。REGARD研究评估了在晚期、无法切除的胃食管肿瘤患者的一线化疗方案中，在疾病进展后使用ramucirumab作为二线治疗[20]. ramucirumab组的OS中位数为5.2个月，安慰剂组为3.8个月（p=0.047）。还报告了更长的PFS（ramucirumab为2.1个月，安慰剂为1.3个月）。总的来说，这项研究确定了ramucirumab作为第一种单一药物的生物治疗，对一线化疗后进展中的晚期胃食管腺癌患者显示了生存益处。第二项III期研究（RAINBOW）研究了在一线化疗后进展的转移性胃癌患者中，以ramucirumab联合紫杉醇作为二线治疗[21]. 拉莫昔单抗加紫杉醇组的OS明显长于安慰剂组（9.6个月对7.4个月）。此外，ramucirumab联合紫杉醇显著延缓了疾病进展（PFS 4.4 vs.2.9个月），提高了缓解率（28 vs.16%）。基于这些结果，美国食品和药物管理局（FDA）和欧盟委员会（European Commission）批准了在使用含氟嘧啶或铂的方案治疗进展期胃和胃食管交界癌或转移性癌患者后，使用ramucirumab作为单一药物或与紫杉醇联合治疗。当与多西紫杉醇联合用于转移性非小细胞肺癌的二线治疗时，Ramucrumab也显示OS增加[22]和mCRC[23]这也使得FDA批准了这些适应症。

Aflibercept是一种新型融合蛋白，可与3种VEGF家族配体结合：VEGF-a、VEGF-B和PLGF。在一项随机II期临床试验中，阿非利西普联合化疗作为mCRC患者的二线治疗，显示出较小的OS（阿非利西普组为13.5个月，对照组为12个月；p=0.0032）和PFS（阿非利西普组为6.9个月，而对照组为4.7个月；p<0.05）获益[24]. 根据这些数据，阿非西普最近被批准用于mCRC联合化疗的治疗。此外，实验模型表明阿魏西普是治疗肝细胞癌（HCC）的一个有希望的候选药物[25]是一种高血管性肿瘤，新生动脉的发育与肿瘤的生长平行。

除了单克隆抗体外，TKI还被开发用于抑制VEGFR及其下游靶点，以抑制内皮细胞增殖并中断营养和氧气的血管供应。在III期试验中，基于OS或PFS的改善，多个TKI已被批准作为特定适应症的单一疗法。这些药物包括索拉非尼、舒尼替尼、阿西替尼、雷戈拉非尼，帕佐帕尼、万德替尼、卡波佐丁尼和来伐替尼（表1).

在这类药物中，最早的药物是索拉非尼和舒尼替尼。随后，其他药物出现了类似的作用模式，但毒性更好。这种第二代多激酶抑制剂显示出更好的靶亲和力和更少的靶外效应。

其中四种FDA批准的药物，即索拉非尼、舒尼替尼、帕佐帕尼和阿西替尼，在mRCC中被证明非常成功，并且在这种情况下获得FDA批准。一项比较舒尼替尼和帕佐帕尼的III期试验表明，这两种药物具有相似的疗效[26]现在，使用这两种药物的单药治疗被推荐为mRCC的一线护理标准。TKIs在晚期HCC（索拉非尼）和晚期胰腺神经内分泌肿瘤（PNET）（舒尼替尼）中也表现出单药活性。关于mCRC，尽管贝伐单抗或阿维贝西普联合化疗有好处，但将抗血管生成性TKIs与化疗相结合的努力迄今为止在改善OS方面取得了令人失望的结果[27、28]. 然而，与安慰剂组（6.4个月vs.5.0个月；p=0.0052）和PFS组（1.9个月vs 1.7个月；p<0.05 0.0001）相比，TKI雷戈拉非尼单药治疗的mCRC患者的OS有适度延长[29]. 现在，在欧洲和美国，Regorafenib被批准用于治疗mCRC。值得注意的是，2016年3月，拜耳在联邦联合委员会（G-BA）认定雷戈拉非尼对CRC治疗没有附加价值，其弊大于利后，将雷戈拉非尼撤回德国市场。该公司将G-BA的决定描述为“无法理解”，尤其是因为雷戈拉非尼的这些额外好处之前已经得到认可。然而，欧洲的批准并未受到影响，雷戈拉非尼在其他欧洲国家仍然有效。雷戈拉非尼最近也获得了胃肠道间质瘤（GIST）和HCC额外适应症的批准。雷戈拉非尼是第一个也是唯一一个证明二线HCC患者OS显著改善的治疗方法[30].

在第二代多激酶抑制剂中，帕佐帕尼、卡博扎丁尼、伦伐替尼、阿西替尼和万德替尼也被批准作为特定适应症的单一疗法（表1).

最近，根据第三阶段LUME-Lung 1试验的结果[31]欧洲药物管理局（EMA）（而非FDA）批准使用尼替达尼（nintedanib）作为非小细胞肺癌二线治疗药物，尼替达尼布是一种口服多激酶抑制剂，靶向VEGFR1-3、FRGFR1-3，PDGFRa-b、RET、FLT3和Src家族激酶。

塞迪拉尼是一种泛血管内皮生长因子受体抑制剂，在联合以铂为基础的化疗治疗复发的铂敏感卵巢癌时，显示出延长的PFS[32]. 目前正在分析本临床试验的OS终点；然而，该试验达到了终点，因此该药物可能会得到FDA的批准。

在胃癌的抗血管生成药物中，阿帕替尼是一种口服VEGFR2抑制剂。在一项III期试验中，正在进行二线治疗的患者被随机分为阿帕替尼或安慰剂组。中位OS（安慰剂组4.7个月vs.阿帕替尼组6.5个月）和PFS（1.8 vs.2.6个月）显著改善[33].

如上所述，靶向过量血管生成诱导剂的抗血管生成疗法，包括贝伐单抗或阿维菌素，与细胞毒疗法相结合时，显示出临床益处。相比之下，TKI在使用标准疗法时没有表现出任何临床改善。在mCRC和转移性乳腺癌中，将抗血管生成性TKIs与化疗相结合的尝试并没有改善PFS。事实上，VEGFR TKIs表现出单药活性，作为单药治疗有效，同时与化疗相结合显示出毒性[34].

从影响生存率的角度来看，抗血管生成药的总体益处还有很多需要改进的地方，这表明需要开发更有效的治疗方案。

特别是，免疫检查点抑制现已被临床验证为对各种肿瘤的有效治疗，具有良好的效果，并且免疫治疗药物与传统癌症治疗相结合的潜力巨大。

程序性死亡蛋白1（PD-1）、其配体程序性死亡配体1（PD-L1）和细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）是T细胞免疫功能的负调节因子。用PD-1、PD-L1和CTLA-4抗体直接刺激免疫系统，对多种癌症产生了巨大的临床疗效，导致FDA批准了以下免疫检查点靶向免疫疗法：ipilimumab（Yervoy®，Bristol-Myers Squibb GmbH&Co.KGaA，Munich，Germany），pembrolizumab（Keytruda®，MSD Sharp&Dohme GmbH，德国慕尼黑）、nivolumab（Opdivo®，Bristol-Myers Squibb）、atezolizumab（Tecentriq®，Roche Pharma AG，Grenzach-Whylen，德国）、avelumab（Bavencio®，Merck/Pfizer Pharma-GmbH（德国柏林））和durvalumab（Imfinzi®，AstraZeneca，Wedel，德国）。

值得注意的是，VEGF被认为是免疫抑制的关键分子之一。VEGF抑制树突状细胞分化和活性[11]并扩张T调节细胞和髓样抑制细胞。此外，在CRC患者中，贝伐单抗抑制VEGF可提高循环树突状细胞的抗原提呈能力[35]揭示了贝伐单抗在检查点封锁背景下对免疫功能的另一种机制。联合阻断血管生成素-2（Ang-2）可以进一步增强通过抑制VEGF途径获得的免疫反应的积极作用[36, 37]. 除VEGF外，Ang-2在血管生成中也起着重要作用。在许多临床前模型中，与单一阻断剂相比，结合VEGF-A和Ang-2的双特异性抗体显示出更好的效果，并与PD-1阻断剂协同作用[36, 38].

最近，一项临床前研究提供了证据，证明抗PD-1或抗PD-L1治疗使抗血管生成治疗的疗效增敏并延长，相反，抗血管生成治疗通过支持血管变化（如高内皮微静脉形成和血管正常化）改善抗PD-L1治疗，促进细胞毒性T细胞浸润和随后的肿瘤细胞破坏[39]. 此外，Tian等人[40]还提出通过免疫检查点阻断激活CD4+T淋巴细胞可以增加血管正常化，这表明周细胞覆盖率增加，肿瘤血管灌注改善，血管通透性降低，导致肿瘤进展改变。

基于这些支持抗血管生成药和免疫治疗之间协同作用的临床前和转化数据，目前正在进行多种VEGF靶向治疗和检查点抑制剂联合试验。针对许多不同适应症的临床试验，如黑色素瘤、结直肠癌、肾癌、非小细胞肺癌和胶质母细胞瘤，正在进行评估，例如，i）贝伐单抗联合依普利单抗、阿替佐单抗、尼沃单抗或pembrolizumab，ii）阿夫西普联合pembrolizumab，或iii）TKIs舒尼替尼、阿西替尼或卡波坦尼联合nivolumab，pembrolizumab或阿维鲁单抗(临床试验.gov).

最近，一项使用抗CTLA4抗体ipilimumab和抗VEGF抗体bevacizumab联合治疗晚期黑色素瘤的临床研究报告称，对于导致中位OS超过2年的患者，疗效良好[41]. 无论单独使用哪种药物，高级别毒性都比预期的更常见，但可以控制。有趣的是，这种组合导致CD8的积累⁺肿瘤微环境中的T细胞和树突状细胞-表明免疫治疗效应机制的协同作用，并保证对这种组合进行进一步研究。

此外，基于纳米技术的方法可以改善抗血管生成药物的当前药代动力学特征，并有利于其在肿瘤中的选择性积累[42]. 最近，产生了人源化三特异性纳米体BI 836880，该纳米体包含两个阻断VEGF和Ang2的单变量结构域，以及一个用于体内半衰期延长的额外白蛋白模块。这种新型VEGF/Ang2阻断纳米体在体内外均显示出良好的性能，这有力地支持了该分子在临床上的评估。目前，正在利用该纳米体对晚期实体瘤患者进行2项I期剂量递增研究（NCT02689505，NCT02674152）。

抗血管生成治疗的临床开发取得了成功，并导致许多肿瘤的OS和PFS增加。这与肿瘤血管生成是癌症的标志这一概念是一致的。然而，其益处是有限的，并且这类药剂的预测生物标志物仍然难以捉摸。令人失望的结果的一个解释是，肿瘤细胞和基质细胞介导的抗血管生成治疗存在固有或后天的耐药性。鉴于免疫治疗最近取得的成功，以及VEGF促进免疫抑制肿瘤微环境的形成，将抗血管生成药物与检查点阻滞剂相结合已成为一种有吸引力的策略。靶向血管生成的药物治疗的其他新兴方向是结合VEGF和Ang-2的双特异性抗体以及纳米技术方法。此外，了解基质细胞介导肿瘤耐药的机制将有助于提高抗血管生成治疗的疗效和持久性。

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