李菲 李培義 李寧

(遵義市遵義醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院 貴州遵義 563000)

針對腫瘤微環(huán)境為靶標的治療策略

李菲 李培義 李寧

(遵義市遵義醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院 貴州遵義 563000)

過去長時間里治療腫瘤的方法都關(guān)注以殺死腫瘤細胞本身為主，但些年對腫瘤微環(huán)境的研究成為熱點，其組成成分及機制復(fù)雜，本文針對腫瘤微環(huán)境中各種環(huán)節(jié)治療的新靶點進行綜述。

腫瘤微環(huán)境;靶向治療;策略

上世紀以來人們的研究思路重點集中在腫瘤細胞本身，使得人類對腫瘤的治療進入瓶頸。腫瘤微環(huán)境在調(diào)控腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移上有著重要地位。它是一個由乏氧、低PH值、高壓、和各種免疫細胞等構(gòu)成的一個復(fù)雜三位空間結(jié)構(gòu)［1］。腫瘤微環(huán)境對腫瘤細胞有著重要的支持和促進作用，使得人們假設(shè)改變這個"土壤"(腫瘤微環(huán)境)，可以阻止"種子"(腫瘤)的生長活性，從而探索一條治療腫瘤的新途徑。本文主要就目前針對腫瘤微環(huán)境中各個靶點的治療及發(fā)展進行總結(jié)和介紹。

1.腫瘤微環(huán)境中的環(huán)境的特點

1.1 缺氧環(huán)境

1.1.1 針對缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)靶點的治療：腫瘤細胞的新陳代謝旺盛、生長迅速，在這種無限增殖過程中氧耗量增加導(dǎo)致腫瘤細胞的生長環(huán)境出現(xiàn)局部的缺氧狀態(tài)。HIF-1α能夠感受腫瘤微環(huán)境的缺氧狀態(tài)并對其產(chǎn)生應(yīng)答效應(yīng)。有研究報道通過CoCl2模擬低氧后，人乳腺癌MCF-7細胞的HIF-1α在mRNA和蛋白水平表達上調(diào)并呈現(xiàn)時間和濃度依賴性［2］。并且HIF-1α在實體腫瘤細胞中表達相當廣泛［3］，因此其成為目前一個抗腫瘤微環(huán)境治療靶點之一。目前研究HIF-1α抑制劑類型有：①抑制HIF-1α轉(zhuǎn)錄：HIF-1αmRNA的轉(zhuǎn)錄水平影響HIF-1α蛋白合成水平即可抑制HIF-1α途徑，此類抑制劑有aminofluorene。②抑制HIF-1α合成：最早的HIF-1α抑制劑為拓撲替康，現(xiàn)臨床已經(jīng)將其作為小細胞肺癌及卵巢癌的二線抗腫瘤藥物，還有PI3K、HER2neu、EGFR等抑制劑。③增強HIF-1α降解：目前主要有熱休克蛋白(HSP90)抑制劑和組蛋白脫乙酰基酶(HDAC)，HSP90是通過PVHL依賴的蛋白酶體降解途徑使得HIF-1α降解;HDAC是通過乙酰化作用影響HIF-1的轉(zhuǎn)錄活性。④抑制HIF-1結(jié)合到DNA：主要是妨礙HIF-1結(jié)合到低氧反應(yīng)元件區(qū)域，從而不能激活下游靶基因。⑤抑制HIF-1α反式激活：具有代表性的是硼替佐米為美國FDA批準用于多發(fā)性骨髓瘤和外套細胞淋巴瘤的治療，通過增強FIH與HIF-1α結(jié)合而抑制p300與HIF-1α結(jié)合［4］［5］。利用HIF-1為靶點的基因治療：反義RNA、核酶RNA、RNA干擾等方法可以抑制HIF-1α的表達及活性。國外報道轉(zhuǎn)染包含反義HIF-1α的質(zhì)?？梢韵抡{(diào)HIF-1α、VEGF的表達和腫瘤微血管的密度，反義HIF-1α單獨使用可以消除直徑為0.1cm的腫瘤，若反義HIF-1α與B7-1共同作用于腫瘤細胞，可以激活NK細胞和CD8細胞介導(dǎo)的殺傷腫瘤效應(yīng)，消除直徑為0.4cm的腫瘤。通過低氧的信號通路：HIF是由受缺氧調(diào)控的α亞基與穩(wěn)定表達的β亞基組成的異源二聚體，在氧含量正常情況下脯氨酸羥化酶(PHD)會將HIF-α蛋白上關(guān)鍵的脯氨酸羥化，使其可被PVHL識別結(jié)合并降解，但是在缺氧狀態(tài)下，PHD受到抑制使得HIF-α無法羥基化則無法被PVHL識別結(jié)合降解，HIF-α大量聚集。針對這一通路國外研究發(fā)現(xiàn)可溶性鎳可以調(diào)節(jié)A549細胞中PHD的羥化功能及PHD與HIF的作用，從而穩(wěn)定了HIF［6］。

1.2 針對高壓環(huán)境的靶標：腫瘤細胞有著強大的營造適合自己生長的外部環(huán)境的功能，其中一項重要的病理生理學(xué)特征是高壓環(huán)境。腫瘤內(nèi)組織間壓力(interstitial fluid pressure，IFP)增高與間質(zhì)中淋巴管和腫瘤血管的功能異常相關(guān)，也有研究證實腫瘤內(nèi)組織壓力也與腫瘤體積大小直接相關(guān)［7］。微環(huán)境中腫瘤細胞對淋巴管和血管進行了機械性的擠壓，擠壓淋巴管造成具有正常淋巴管功能引流障礙，有研究將腫瘤微環(huán)境中植入人造功能淋巴管可使IFP降低。Hompland［8］等通過動態(tài)磁共振觀察發(fā)現(xiàn)，腫瘤IFP與其中體液流速呈正相關(guān)，在宮頸癌盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者中其組織間液的流速比無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的流速高，此外有研究報道IFP與VEGF成正比關(guān)系，但是又有研究表明在腫瘤IFP為0～20mmHg時HIF-1α和VEGF-A的表達隨著IFP的增高而受到抑制。

1.3 針對低PH環(huán)境的靶向治療：腫瘤細胞通過異常的能量代謝和對特定蛋白的自身調(diào)節(jié)，形成適合并保證腫瘤細胞自身生長、侵襲及轉(zhuǎn)移。有研究證實腫瘤的酸性微環(huán)境能夠上調(diào)干細胞比例，維持腫瘤干細胞特征、增加腫瘤細胞遷移能力［9］。針對酸性微環(huán)境治療的策略：①從維持這種酸性環(huán)境的功能蛋白上著手：它包括鈉氫交換蛋白(NHE)、Na+/K+ -ATPase、囊泡型H+-ATPase(V-ATPase)、碳酸酐酶Ⅸ(CAⅨ)、及H +/Cl-共輸送體積單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白(MCT)等。在動物實驗中應(yīng)用NHE抑制劑可以顯著延遲腫瘤的發(fā)生發(fā)展［10］;也有研究證明CAⅨ特異性單克隆抗體在腎癌治療中的應(yīng)用已經(jīng)進入臨床試驗階段。②通過改善腫瘤酸性微環(huán)境中的PH值：有研究顯示給小鼠口服NaHCO3可以增加其癌周的PH值，從而有效地抑制腫瘤生長及局部浸潤［11］。③改變腫瘤酸性環(huán)境改變腫瘤細胞的耐藥性關(guān)系，在大鼠前列腺癌細胞中，胞外酸化通過P38依賴的方式刺激了P-gp的活化，因此抑制P38活性可以改善腫瘤耐藥細胞的耐藥性及化療藥物的細胞毒效應(yīng)。④從腫瘤酸性微環(huán)境這一特點出發(fā)，研發(fā)出更易于這種環(huán)境吸收的抗腫瘤藥物，這是腫瘤治療的新思路。

2.針對腫瘤微環(huán)境中血管生成的治療

腫瘤血管生成前，腫瘤細胞體積生長不超過2～3mm3。腫瘤血管的生成包括血管內(nèi)皮細胞增殖、細胞基質(zhì)的降解、細胞間基質(zhì)活化、內(nèi)皮細胞向腫瘤組織內(nèi)遷移、新生血管管腔的形成等一系列精細而復(fù)雜的細胞、分子機制，并且這些機制也受到許多調(diào)控因子和信號通路的影響。目前抑制腫瘤血管生成的治療靶點主要包括：①抑制內(nèi)皮細胞增生，主要有血管抑素、內(nèi)皮抑素;②抑制腫瘤血管生成因子信號傳導(dǎo)通路，例如堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、血管內(nèi)皮因子(如VEGF)及轉(zhuǎn)化生長因子-α(TGF-α);③促進腫瘤血管生成抑制因子(血小板因子-4，PF-4)的表達;④抑制胞外基質(zhì)金屬蛋白酶MMP的活性。本文就臨床應(yīng)用較多的VEGF、MMP、及bFGF這幾個促進血管生成的調(diào)控因子進行闡述。①血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)：針對其靶點的有人緣化單克隆抗體貝伐單抗和酪氨酸激酶抑制劑索拉非尼、舒馬替尼、帕唑替尼及阿西替尼等在臨床上證明使得腫瘤患者受益［12］。并有十多個VEGFR和(血小板源性生長因子受體)PDGFR雙靶點抑制劑已進入Ⅲ期臨床試驗階段，如伐他替尼、西地拉尼、特拉替尼等。②基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)：能夠降解細胞外基質(zhì)，導(dǎo)致腫瘤細胞和內(nèi)皮細胞發(fā)生遷移。針對MMP抑制劑(MMPI)的研究有兩代，第一代以Batimastat(BB-94)代表藥物，能在低濃度時抑制間質(zhì)膠原酶、明膠酶和基質(zhì)溶解素活性，在不同腫瘤模型中顯示了良好的抑瘤和腫瘤轉(zhuǎn)移的效應(yīng);第二代MMPI主要有Marimastat、Tanomastat等，其中Marimastat已經(jīng)進入Ⅲ期臨床試驗。③堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)：是血管內(nèi)皮細胞中很強的促分裂因子和趨化因子，并且與VEGF及PDGF有協(xié)調(diào)作用。通過和不同的內(nèi)皮細胞表面受體結(jié)合激活其血管原性。由此靶向于抗bFGF抗體、FGFR拮抗劑及bFGF/FGFR信號通路抑制劑成為抗腫瘤微環(huán)境治療的新途徑。此外bFGF/FGFR信號通路可以避開VEGF通路抑制來促進血管生成，因此對貝伐單抗治療失敗的腫瘤可以通過干擾bFGF/FGFR信號通路來抑制腫瘤血管生成。Loi等研究顯示使用小分子FGFR酪氨酸激酶抑制劑可以通過阻斷FGFR1表達逆轉(zhuǎn)對內(nèi)分泌治療失敗的乳腺癌。VEGFR/bFGF復(fù)合多肽抗體(VBP3)顯著抑制FGFR和VEGFR下游信號通路中Erk1/2和Akt的磷酸化，可能作為一種多肽疫苗抑制腫瘤的生長［13］。

3.針對腫瘤微環(huán)境中非腫瘤細胞的靶向治療

腫瘤組織中除了腫瘤細胞外，還包括間質(zhì)細胞--成纖維細胞、巨噬細胞等免疫細胞、內(nèi)皮細胞及脂肪細胞等，它們對腫瘤的轉(zhuǎn)移、發(fā)展有重要的影響。

3.1 腫瘤相關(guān)成纖維細胞：腫瘤相關(guān)成纖維細胞(tumor-associatied fibroblasts，TAFs)是指從腫瘤組織中分離出的發(fā)生活化的成纖維細胞，它在腫瘤微環(huán)境中占大部分比例，可通過旁分泌產(chǎn)生的VEGF、趨化因子、生長因子及基質(zhì)降解酶等促進血管生成和基底膜破壞。以TAFs為靶向治療不僅可以干擾腫瘤進展和轉(zhuǎn)移，而且可以克服TAFs介導(dǎo)的抗VEGF型腫瘤細胞的耐藥性。其中直接以TAFs為靶標的治療策略是針對成纖維細胞激活蛋白(finroblast activation protein，F(xiàn)AP)，因其在高達90%以上的腫瘤間質(zhì)中高表達，并且靶位十分豐富。Lebeau等研究發(fā)現(xiàn)瘤內(nèi)注射激活的FAP強親和毒素可以抑制乳腺癌和前列腺癌。一種抑制FAP二肽酶的小分子抑制劑Talabostat進入Ⅱ期臨床試驗緩慢進行中。還有Kinoshita等從肺癌組織中分離出的TAF高表達PDGFRα和PDGFRβ，利用PDGFR抑制劑甲磺酸伊馬替尼可以使得TAF增殖減緩，并且對A549細胞株增殖有減弱作用［14］。由于腫瘤微環(huán)境中各個組成成分復(fù)雜，靶向FAP治療的臨床應(yīng)用還需大量研究工作。

3.2 腫瘤相關(guān)巨噬細胞：目前已知活化的巨噬細胞有兩種類型M1型(經(jīng)典活化的巨噬細胞)和M2型(選擇活化的巨噬細胞)。它是腫瘤微環(huán)境中數(shù)量最多的免疫細胞，約占30%～50%，腫瘤間質(zhì)中的巨噬細胞稱為腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAM)。M1型具有抗腫瘤作用，而M2型具有促進腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移侵襲，TAM在表型上是向M2型趨化的并且呈現(xiàn)出M2型巨噬細胞的特征，且M2型巨細胞(或M2/M1比值)與腫瘤患者生存期成負相關(guān)。故M2型巨噬細胞成為潛在腫瘤微環(huán)境治療的新靶點。針對TAM治療策略：①阻止TAM募集和向M2型巨噬細胞分化，如選用環(huán)氧化酶抑制劑抑制前列腺素E2、IL-6和STAT3活化通路。②直接將腫瘤微環(huán)境中TAM殺死，如選用氯磷酸鹽脂質(zhì)體或唑來膦酸等。③通過外源性干擾逆轉(zhuǎn)向M2型巨噬細胞活化或清除誘導(dǎo)TAM發(fā)生M2型活化的因素，可以恢復(fù)巨噬細胞的免疫原性和細胞毒作用。有研究顯示CpG DNA和IL-10受體的抗體可以實現(xiàn)M2型到M1型巨噬細胞的轉(zhuǎn)變;此外，唑來膦酸、CD40抗體及富含組氨酸蛋白等可以逆轉(zhuǎn)TAM表型而實現(xiàn)抗腫瘤效果。④利用其它免疫細胞改變M2型巨噬細胞的活化，例如CD4 +Th1細胞。⑤抑制M2型巨噬細胞功能，如糖皮質(zhì)激素抑制M2型巨噬細胞的促血管生成功能。

3.3 腫瘤相關(guān)的脂肪細胞(CAA)：許多研究表明，成熟的脂肪細胞可以促進腫瘤細胞的生存、分化、增殖和轉(zhuǎn)移。腫瘤細胞可以促進腫瘤相關(guān)脂肪細胞分泌IL-6、TNF-α等炎性因子、生長因子、VEGF、脂肪因子(瘦素和脂聯(lián)素)等。

4.結(jié)語

作為腫瘤細胞賴以生存的微環(huán)境，因其具有特殊的病理生理特征及理化性質(zhì)，成為現(xiàn)今研究治療腫瘤發(fā)展的關(guān)鍵靶標。如何有效的阻止腫瘤微環(huán)境與腫瘤細胞之間的聯(lián)系是人類長期即將面臨的難題。目前對腫瘤細胞與微環(huán)境之間相互作用的認識十分有限，還需深入研究微環(huán)境對腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移的調(diào)控機制從而研制出特異性及療效更佳的抗腫瘤藥物。

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