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抗肿瘤血管形成基因治疗研究进展

2010-06-24 18:12:18 作者：新特药房来源：中国医药论坛报浏览次数：56 文字大小：【大】【中】【小】

简介： 提要　肿瘤血管形成是肿瘤生长和转移的基本条件，抑制肿瘤血管形成可以达到治疗肿瘤的目的。本文结合近年来抗肿瘤血管形成基因治疗的研究进展作一综述。　　关键词：肿瘤　新生血管化　病理性　基因疗 ...

提要　肿瘤血管形成是肿瘤生长和转移的基本条件，抑制肿瘤血管形成可以达到治疗肿瘤的目的。本文结合近年来抗肿瘤血管形成基因治疗的研究进展作一综述。

　　关键词：肿瘤　新生血管化　病理性　基因疗法

　　肿瘤生长和转移是一个依赖于血管生成的过程。肿瘤血管形成是由肿瘤细胞和（或）肿瘤浸润炎症细胞如巨噬细胞或肥大细胞产生的促血管形成因子所介导的。近5年来，随着基因转移技术的成熟，基因治疗被广泛应用于肿瘤治疗中。目前抗肿瘤血管形成基因治疗主要是通过以下三个途径进行：①下调促血管形成因子的表达；②诱导抗血管形成因子的生成；③合成重组的可溶性受体，以竞争性抑制促血管形成因子与相应的血管内皮细胞受体结合。

　　1.下调促血管形成因子的基因治疗

　　促血管形成因子是肿瘤生长所必需的，不少细胞因子与肿瘤血管形成密切相关，其中最重要的是血管内皮细胞生长因子（VEGF）（1）。VEGF是一种选择性的内皮细胞分裂原，它能增加微血管的通透性，选择性刺激内皮细胞分裂。业已发现，在乳腺癌、肺癌、卵巢癌、胃癌、结肠癌等患者中VEGF的表达水平与肿瘤病理分期及患者的预后密切相关。故VEGF成为目前抗肿瘤血管形成治疗最为成熟的靶分子。Saleh等（2）设计了反义VEGF cDNA，经真核表达载体pEF-BOS包装后转染大鼠C6神经胶质细胞株，发现该细胞株的VEGF表达水平明显下降。将转染了反义VEGF的C6细胞株种植于裸鼠皮下后观察肿瘤的生长情况，结果显示肿瘤生长明显滞后于对照组（未转染的C6细胞株），且肿瘤的血管分布较少，肿瘤组织出现坏死的情况也较多见。最近Im等（3）也进行了类似的实验，合成反义VEGF165cDNA并加入巨细胞病毒（CMV）启动子，以重组腺病毒为载体注入裸鼠模型U-87MG恶性胶质瘤细胞株瘤体内，发现肿瘤生长明显受到抑制。上述两项实验说明VEGF反义核酸技术能有效下调肿瘤细胞VEGF的表达，抑制肿瘤血管的形成。

　　研究表明，c-Src基因介导的信号传导通路参与VEGF表达的调控（4）。Ellis等（5）用c-Src的反义核酸转染人类结肠腺癌细胞株HT29，使Src酪氨酸激酶的表达和活性大大降低，VEGFmRNA的表达也随之明显降低，且与Src酪氨酸激酶活性的降低成比例。实验说明Src酪氨酸激酶的活性调节结肠肿瘤细胞VEGF的表达，反义核酸技术下调Src酪氨酸激酶的表达有助于抑制肿瘤血管的形成。

　　参与VEGF表达调控的另一个基因是抑癌基因p53。以往的研究发现野生型p53基因抗肿瘤的作用主要是通过诱导肿瘤细胞凋亡来实现的，而Mukhopadhyay等（6）的实验表明，野生型p53基因的过度表达能明显抑制U-87MG细胞株的VEGF启动子的活性（抑制80%以上）。Bouvet等（7）用野生型p53基因的复制缺陷型载体Ad5/CMV/p53转染p53基因突变型的人结肠癌细胞株KM12L4和SW620后，发现这两种细胞株的VEGFmRNA表达明显下降。上述两个研究提示野生型p53基因可通过抑制肿瘤促血管形成因子的表达而起到抗肿瘤血管形成的作用。研究还发现，野生型p53基因治疗肿瘤具有旁观者效应，虽然仅不到5%的肿瘤细胞转染了野生型p53基因，肿瘤组织血管数目却减少了60%（8）。

　　2.诱导抗血管形成因子的生成

　　其方法系采用含有抗血管形成因子基因片段的载体转染肿瘤细胞或血管内皮细胞，直接诱导肿瘤细胞或内皮细胞产生抗血管形成因子，达到使肿瘤消退或休眠的目的。

　　血小板反应素-1（TSP-1）存在于血液中和许多细胞外基质，纯化的TSP-1具有抑制血管形成的作用。Zabrenetzky等（9）发现，人的乳腺癌和肺癌细胞株TSP-1的表达与细胞株的侵袭性呈负相关。基于上述研究，他们将TSP-1的基因THBS-1导入人乳腺癌细胞株MDA-MB-435，发现在裸鼠模型中转染后的肿瘤细胞生长明显受限，肺转移的发生率降低，且肿瘤毛细血管密度也低于未转染者（10）。基质金属蛋白酶抑制剂TIMP-2也是一种血管形成抑制因子。将TIMP-2cDNA转染大鼠黑色瘤细胞株B16F10后种植于大鼠皮下，肿瘤的血管形成明显减少，肿瘤生长减缓，内皮细胞的转移和侵袭能力下降（11）。

　　1994年，O`Reilly等（12）首先描述了一种重要的血管形成抑制因子—血管抑素。血管抑素是纤维蛋白溶酶原的一个多肽片段，具有较强的抑制血管内皮细胞增殖的作用。转染了血管抑素基因的内皮细胞有丝分裂明显受到抑制，直接将该基因导入C6胶质瘤细胞株和MDA-MB-231乳腺癌细胞株后，肿瘤细胞凋亡现象增多，肿瘤生长减缓，新生血管减少（13）。在大鼠肿瘤模型中，血管抑制基因转染后的纤维肉瘤细胞株T241肿瘤原发灶生长明显受抑制，而肺的转移瘤也处于长期休眠状态（14）。

　　尿激酶（uPA）的氨基末端片段（ATF）也具有抑制血管形成的作用。ATF可与细胞膜上的uPA受体（uPAR）结合，但缺乏uPA的蛋白酶活性。uPA不仅具有激活纤维蛋白溶酶原的作用，而且与uPAR结合后可诱发细胞内的信号传导。已证实上调肿瘤细胞和内皮细胞uPAR的表达导致新生血管形成。故阻断 uPA/uPAR复合体的激活可抑制肿瘤血管形成。Lin等（15）采用带有大鼠ATF的腺病毒载体AdmATF直接注入乳腺癌细胞株MDA-MB-231和肺癌细胞株C57/BL6大鼠模型瘤体内，发现肿瘤生长受抑制，注射部位及周围的血管形成明显减少，而在原发灶或静脉注射AdmATF对抑制肿瘤播散也起一定的作用。

　　3.诱导可溶性受体的产生

　　促血管形成因子是通过与位于肿瘤组织微环境的内皮细胞的相应受体结合而产生促使肿瘤血管形成的作用的。目前一些抗血管形成基因治疗方案采用基因重组方法以诱导可溶性受体的产生，竞争性结合促血管形成因子，使促血管形成因子与内皮细胞的相应受体结合机会大大降低，达到抑制肿瘤生长的目的。

　　内皮细胞表达的VEGF的受体为FLT-1和KDR/FLK-1。可溶性FLT-1（sFLT-1）不仅与VEGF有较高的亲和力，还可与跨膜受体FLT-1和KDR/FLK-1的细胞外配体结合区形成二聚体，抑制酪氨酸激酶受体的磷酸转移过程和紧随的信号传导的激活（16，17）。因而，sFLT-1对治疗VEGF依赖性的肿瘤具有一定的价值。Goldman等（18）报道将转染了sFLT-1基因的人纤维肉瘤细胞株HT-1080种植于大鼠皮下，短暫表达sFLT-1的细胞株开始一周内生长明显受抑制，同时还发现sFTL-1基因转染肿瘤细胞后可显著抑制肺转移结节的生长，并明显延长实验动物的生存期。

　　尽管阻断VEGF/VEGF受体通路可以抑制不少肿瘤的生长，但仍有一些肿瘤不受影响，说明存在其他通路调控肿瘤的生长（19）。Tie2是新发现的内皮细胞特异性酪氨酸激酶受体，在胚胎血管发育中起着重要的作用。已发现在乳腺癌中，Tie2的表达明显高于正常乳腺组织或乳腺良性病变（20）。而Tie2配体血管生成素Angiopoietin-1、Angiopoietin-2在肿瘤组织中的表达也高于正常组织（21、22）。局部注射重组的可溶性Tie2能抑制肿瘤血管形成和肿瘤的生长，说明Tie2/Tie2配体通路在肿瘤血管形成中扮演重要角色（23）。Lin等构建了含有重组Tie2 cDNA的腺病毒载体AdExTek，单次静脉注射这种载体后血液循环8天内维持较高水平的可溶性Tie2受体蛋白，两种不同的原发肿瘤生长明显受抑制，而肺部转移肿瘤的生长和血管形成几乎完全被抑制。

　　组织因子（TF）是一种跨膜糖蛋白，可激活凝血酶原Ⅶ成为活化的Ⅷa，在凝血过程中起重要的作用。同时TF也是一种细胞因子受体，与其特异性配体Ⅷa结合后能诱发细胞内的信号传导。TF是胚胎血管生成不可缺少的成分，而在肿瘤组织的血管内皮细胞上也有表达。大鼠纤维肉瘤细胞过度表达TF能上调VEGF基因和下调血小板反应素基因的表达，肿瘤血管形成更为显著（25）。再者，通过TF/Ⅶa通路诱发细胞内信号传导也使uPAR基因表达增加，导致癌细胞的侵袭性增强（26）。故通过基因治疗手段减少肿瘤细胞TF的表达或诱导Ⅶ的拮抗剂，可抑制TF/Ⅶa复合体的激活，从而达到抑制肿瘤的血管形成和浸润的目的。

　　4.抗肿瘤血管形成基因治疗的前景

　　抗血管形成是肿瘤治疗的一个全新的领域。其中抗肿瘤血管形成基因治疗的研究更具前景。通过基因转移技术可使肿瘤组织局部在相当长的时期内稳定表达目的因子，而不需经常注射以维持有效的浓度；另外，直接以肿瘤组织内皮细胞为靶细胞的抗血管形成基因治疗则可以避免长期使用肿瘤血管形成抑制因子或促血管形成因子抗体可能诱导肿瘤出现的“耐药现象”，且基因治疗策略的靶向性更为明确，因而对正常组织血管形成的影响较小。

　　由于抗肿瘤血管形成基因治疗不受肿瘤细胞周期的影响，故而是化疗、放疗和其他基因治疗方案的良好补充。当然，抗肿瘤血管形成的基因治疗至今还处于体外和动物实验阶段，不少问题仍有待于解决。

　　参考文献

　　1.Deroanne CF,et al.Cancer Res 1997;57:5590-5597.

　　2.Saleh M,et al.Cancer Res 1996;56:393-401.

　　3.Im SA,et al.Cancer Res 1999;59:895-900.

　　4.Mukhopadhyay D,et al.Nature 1995;375;577-581.

　　5.Ellis LM,et al.J Biol Chem 1998;273:1052-1057.

　　6.Mukhopadhyay D,et al.Cancer Res 1995;55:6161-6165.

　　7.Bouvet M,et al.Cancer Res 1998;58:2288-2292.

　　8.Xu M,et al.Hum Gene Ther 1997;8:177-185.

　　9.Zabrenetzky VS,et al.Int J Cancer 1994;59:191-195.

　　10.Weinstat-Sashow DL,et al.Cancer Res 1994;54:6504-6511.