腫瘤新生血管生成及其抑制劑研究進(jìn)展.ppt

腫瘤新生血管生成及其抑制劑的研究進(jìn)展,中國(guó)科學(xué)院 上海藥物所 腫瘤藥理組,腫瘤新生血管生成概念的提出,本世紀(jì)70年代，根據(jù)Folkman本人以及其他一些科學(xué)家如Algire, Chalkley, Greenblatt，Shubik 和 warren等的研究結(jié)果，F(xiàn)olkman提出了一個(gè)新的假說，認(rèn)為血管生成在腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移過程中是必不可少的，阻斷血管生成可以成為一種新的治療腫瘤的手段或途徑,腫瘤新生血管生成概念的證實(shí),Folkman等人把腫瘤組織種入兔角膜中，發(fā)現(xiàn)越靠近腫瘤組織的部位，產(chǎn)生的血管越多，呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)生長(zhǎng)狀態(tài)。而且當(dāng)新長(zhǎng)出的血管進(jìn)入腫瘤組織，腫瘤組織也呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)的生長(zhǎng)。證明血管生成是腫瘤發(fā)展所必需的。,腫瘤新生血管生成概念的擴(kuò)充,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，血管生成不光在腫瘤發(fā)展中存在，在其他的一些疾病如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，牛皮癬等以及某些生理過程如新生兒發(fā)育，傷口愈合等，血管生成也具有很重要的作用。 血管生成過多或者不足都是導(dǎo)致疾病發(fā)生的原因。為更好的研究這一生理現(xiàn)象，科學(xué)家們提出了一個(gè)新的概念新生血管生成（Angiogenesis）,新生血管生成,血管生成是指組織中從既存的成熟血管形成新的毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)的過程。 這個(gè)過程與從血管內(nèi)皮前體細(xì)胞分化形成血管不同。,新生血管生成過程,疾病中的新生血管生成,Angiogenesis,Disease/indication,Disease/indication,Cancer AIDS Complications Psoriasis Blindness Rheumatoid arthritis,Stroke Heart Disease Infertility scleroderma,腫瘤新生血管生成,絕大多數(shù)實(shí)體瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移是血管依賴的，即腫瘤組織在其生長(zhǎng)過程中，會(huì)誘導(dǎo)新的血管的生成，以提供腫瘤生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)和氧氣，同時(shí)通過血管向其他組織輸送轉(zhuǎn)移細(xì)胞，并在機(jī)體的其它部位繼續(xù)生長(zhǎng)和誘導(dǎo)血管形成，導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移。,新生血管生成的主要調(diào)控因子,Angiogenesis,新生血管生成的促進(jìn)因子,bFGF,80年代中期，發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)促血管生成的生長(zhǎng)因子堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）,bFGF的特性,為不含糖的分子量為16Kda的肽類。bFGF分布較廣泛，是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的促血管生長(zhǎng)因子。至少有4種高親和FGF的酪氨酸激酶受體，其分子量為110150 Kda。,bFGF的功能,可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移；可促進(jìn)具有降解基底膜作用的蛋白激酶釋放；可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞形成管狀結(jié)構(gòu)。很多研究表明，bFGF同生理和病理性的血管生成都是密切相關(guān)的。bFGF缺陷的老鼠表現(xiàn)出神經(jīng)方面的缺陷和傷口愈合延緩。大多數(shù)實(shí)體瘤可分泌bFGF, 因此認(rèn)為它同實(shí)體瘤的血管生成是密切相關(guān)的。,VEGF,90年代初，發(fā)現(xiàn)了血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）家族,VEGF的特性,VEGF又稱血管通透因子（VPF），由Senger等于1993年報(bào)道。它是一種結(jié)合型糖蛋白，由兩個(gè)具有相同N端序列且分子量相同的亞單位通過二硫鍵連接而成，分子量3442 Kda，等電點(diǎn)大于7.5，因其表面有許多陽離子而呈弱堿性，遇熱、遇酸穩(wěn)定。VEGF家族有六個(gè)成員，包括VEGF-A(VEGF),VEGF-B,VEGF-C,VEGF-D,VEGF-E,PIGF。VEGF同位基因的缺失會(huì)導(dǎo)致胚胎不能正常發(fā)育，這說明VEGF是血管系統(tǒng)形成所必須的,VEGF的功能,在體外，VEGF可以導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞基底膜的降解，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，遷移和血管構(gòu)建的作用，并且導(dǎo)致MMP，uPA，PAI-1等蛋白的分泌38-41。此外，VEGF能增加血管通透性，是已知最強(qiáng)的血管滲透劑。VEGF通過增加內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)囊泡的功能發(fā)揮滲透作用，形成一個(gè)有利于大分子滲透的通道，這對(duì)于血管形成前的腫瘤營(yíng)養(yǎng)以及血管發(fā)生是極其重要的,新生血管生成的抑制因子,Angiostatin,Angiostatin是一個(gè)38 KDa的纖維蛋白溶酶原片段，是OReilly等于1994年從荷Lewis肺癌小鼠的尿中抽提出來的,Angiostatin的特性,氨基酸序列的分析發(fā)現(xiàn)Angiostatin與纖維蛋白溶酶原的內(nèi)源性片段有超過98%的同源性。Angiostatin的N末端起始于纖溶酶原的第98位氨基酸，C末端終止于第440位氨基酸處，并包括有纖溶媒原5個(gè)Kringle區(qū)（即含有3對(duì)二硫鍵的區(qū)域）的前4個(gè)。Kringle 13區(qū)有抗血管內(nèi)皮細(xì)胞增生功能，最近發(fā)現(xiàn)Kringle 5區(qū) 能抑制bFGF誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)和遷移，Kringle 4區(qū)無此功能。用豬彈性蛋白酶水解下Kringle 4區(qū)后，Angiostatin抗血管內(nèi)皮細(xì)胞增生的功能增強(qiáng)。,Angiostatin的功能,Angiostatin可特異地抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖。在小鼠中1.5mg/kg即可抑制Lewis肺癌的轉(zhuǎn)移，并且在100mg/kg可以抑制原發(fā)腫瘤的生長(zhǎng)。,Endostatin,OReilly 和Folkman 等在培養(yǎng)鼠內(nèi)皮細(xì)胞瘤（EOMA）細(xì)胞過程中，發(fā)現(xiàn)一種新蛋白質(zhì)對(duì)體外內(nèi)皮細(xì)胞具有明顯的抑制增殖活性，即Endostatin,Endostatin的特性,分子量為20 Kda，序列分析顯示其為膠原蛋白18 C末端片段，一級(jí)結(jié)構(gòu)有184個(gè)氨基酸，其中酸性氨基酸16個(gè)，堿性氨基酸29個(gè)，疏水性氨基酸占42。,Endostatin的功能,較小劑量的Endostatin即可特異性地抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖活性。 Endostatin對(duì)在體血管的作用表現(xiàn)出抑制作用，而對(duì)靜息狀態(tài)血管組織的正常功能無影響。 Endostatin對(duì)多種動(dòng)物性移植腫瘤有抑制作用，其機(jī)制在于其特異性抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖，抑制新生血管生成，實(shí)體瘤無法獲得充足的營(yíng)養(yǎng)而進(jìn)入特殊的休眠狀態(tài),新生血管生成抑制劑,新生血管生成抑制劑在抗腫瘤中 的優(yōu)勢(shì),血管內(nèi)皮比腫瘤組織易于被藥物作用。 切斷一條血管可殺死一片腫瘤組織，其結(jié)果具有放大作用。 內(nèi)皮細(xì)胞基因相對(duì)穩(wěn)定，產(chǎn)生耐藥的機(jī)會(huì)小。 阻斷血管可以阻止腫瘤轉(zhuǎn)移。,新生血管生成抑制劑研發(fā)進(jìn)展,超過100個(gè)研究組織大約發(fā)現(xiàn)了300多個(gè)具有新生血管生成抑制活性的化合物。 超過30個(gè)已經(jīng)進(jìn)入臨床到期。 它們主要是: 金屬基質(zhì)蛋白酶抑制劑；抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖的抑制劑；酪氨酸激酶抑制劑；作用機(jī)制不明的抑制劑。,特異和非特異的兩大類TAI,通常通過血管生成機(jī)制篩選得到，具有特異的作用機(jī)制,Marimastat, Prinomastat, S3304, SU5416, PTK-787, Endostatin, Angiostatin,SU8886, CAI, Suramin, Interleukin-12, Conventional antitumor drugs,特異非特異TAI的優(yōu)勢(shì)和不足,進(jìn)入臨床TAI的主要介紹,MMP Inhibitors,Marimastat Bay129566 AG3340,Marimastat,Marimastat 是British Biotech公司第二個(gè)進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)的廣譜MMPs抑制劑，對(duì)MMP1、MMP2、MMP3、MMP7和MMP9的抑制作用較強(qiáng),BAY129566,屬于第二代的MMP抑制劑，Bay129956與其他MMPI的結(jié)構(gòu)顯著不同，對(duì)MMP2、MMP9有選擇性抑制作用，對(duì)MMP1則毫無作用。在臨床前效果較好，但是進(jìn)入臨床后，沒有取得預(yù)期的效果，而且在期臨床中，竟然發(fā)現(xiàn)它比安慰劑的效果還差。這可能是由于BAY129566抑制了MMP2的活性，從而抑制了Angiostatin的產(chǎn)生，促進(jìn)了腫瘤生長(zhǎng)。,AG3340,該藥是一種新的MMP合成抑制劑。其分子量較小(Mr 423.5), 對(duì)MMP2、MMP3和MMP9的抑制作用很強(qiáng)，對(duì) MMP1、 MMP7的抑制作用相對(duì)較弱。在早期的臨床實(shí)驗(yàn)中取得了較好的結(jié)果，但在/期臨床中，由于對(duì)耐激素的膀胱癌以及轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌無效，終止臨床實(shí)驗(yàn)。,通過抑制酪氨酸激酶活性起作用的小分子化合物,SU 5416 SU 6668 PTK787/ZK222584,SU 5416,SU5416是一個(gè)特異性地抑制VEGF受體2的小分子抑制劑，可以抑制VEGF的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。在裸小鼠神經(jīng)原性肉瘤移植瘤實(shí)驗(yàn)中，SU5416抑制腫瘤生長(zhǎng)達(dá)54.8%；該作用與其減少腫瘤血管生成，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡有關(guān)。SU5416期臨床試驗(yàn)治療Kaposis肉瘤和多發(fā)性膠質(zhì)瘤，期臨床試驗(yàn)用于治療轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌。,SU6668,SU6668是SU5416的衍生物，與SU5416不同的是，它是一個(gè)針對(duì)VEGFR-2，F(xiàn)GFR-1，PDGFR廣譜生長(zhǎng)因子受體酪氨酸激酶抑制劑，但對(duì)EGFR和MET的激酶活性并無影響。它具有抑制血管生成和直接細(xì)胞毒雙重作用。每日口服給藥一次，能阻止各種腫瘤模型的生長(zhǎng),PTK787/ZK222584,PTK787/ZK222584 具有很強(qiáng)的VEGFR酪氨酸激酶抑制作用。在較高的濃度下它也抑制其他三類酪氨酸激酶如 PDGFR-，c-KIT和c-Fms，但對(duì)其他酪氨酸激酶無作用。此化合物在細(xì)胞水平可抑制內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、增殖。,內(nèi)源性的血管生成抑制劑,Angiostatin Endostatin,抗體類的血管生成抑制劑,VEGF 單抗 VEGFR-2 單抗,不太特異的TAI,Suramin CAI Taxanes Thalidomide,Suramin,Suramin能結(jié)合于一些生長(zhǎng)因子上，如bFGF等。它的其他機(jī)制包括腎上腺樣作用，蛋白激酶C和拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制。在臨床上用于雄激素不依賴性的前列腺癌，腦瘤，多重骨髓瘤，淋巴結(jié)Castleman病的治療。最近完成對(duì)460個(gè)雄激素失調(diào)的前列腺癌病人的期臨床實(shí)驗(yàn)中， Suramin顯示了很好的療效。但在兩個(gè)臨床期試驗(yàn)中，對(duì)成人星型細(xì)胞瘤和乳腺癌轉(zhuǎn)移患者的療效不理想。,CAI,CAI（碳氧氨咪唑）是一種非壓力依賴性的鈣介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制劑，能阻斷配體激活的鈣離子的流入，以及釋放第二信使花生四烯酸和肌酸多聚磷酸鹽；從而改變包括內(nèi)皮細(xì)胞在內(nèi)的多種細(xì)胞的生物學(xué)行為，如運(yùn)動(dòng)、侵襲、酶解和構(gòu)建血管等，在體內(nèi)外抑制血管生成。CAI口服利用度好、毒性低。49例晚期腫瘤患者經(jīng)CAI治療后，49病人的病情得到穩(wěn)定和改善。1999年期臨床試驗(yàn)治療雄性激素非依賴性前列腺癌15例,無臨床效果；但有27%的患者血VEGF水平下降?，F(xiàn)期臨床試驗(yàn)治療膀胱癌和晚期腎細(xì)胞癌，CAI與紫杉醇等合用效佳。,Thalidomide,Thalidomide（反應(yīng)停）最初是50年代在歐洲和加拿大推出的一個(gè)具有鎮(zhèn)靜，和抑制嘔吐的藥物。在1961年退出市場(chǎng)，原因是它有很強(qiáng)的致畸作用。但1994年卻發(fā)現(xiàn)了它的一個(gè)特異性作用抗血管生成。Thalidomide及其類似物EM-12可明顯抑制bFGF誘發(fā)的兔角膜新生血管生成，其作用可能與其抑制新生血管生成因子VEGF、bFGF及調(diào)控TNF-a活性有關(guān)。Thalidomide期臨床試驗(yàn)治療卵巢癌19例，腎癌18例，乳腺癌12例，黑色素瘤17例，每天口服100 mg，持續(xù)6個(gè)月。其中，以腎癌患者的療效最好，3例/18例的病情穩(wěn)定，18例/18例的病情部分緩解；其它類型腫瘤患者的腫瘤無明顯縮小，但睡眠和食欲明顯改善；所有患者未發(fā)生嚴(yán)重毒性反應(yīng)。期臨床試驗(yàn)用于治療非小細(xì)胞性肺癌和非轉(zhuǎn)移性前列腺癌已經(jīng)開始。,在傳統(tǒng)中草藥和天然產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了一