腫瘤血管生成的研究進(jìn)展.ppt

腫瘤血管生成的研究進(jìn)展2017年6月 腫瘤血管生成理論的背景 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤抗血管生成治療的不足 抗血管生成治療腫瘤的策略 1 4 3 2 腫瘤血管生成理論的背景 血管生成理論的提出與發(fā)展 最初描述血管生成byDrJohnHunter 1787 一些德國病理學(xué)家觀察到部分人類腫瘤高度血管化 從而提出新生血管可能在腫瘤進(jìn)展中重要致病作用1 1800 里程碑的發(fā)表 JudahFolkman提出腫瘤生長是血管生成依賴的 1971 腫瘤血管生成理論的背景 血管生成的概念 血管生成 angiogenesis 是指在原有血管的基礎(chǔ)上 內(nèi)皮細(xì)胞以發(fā)芽的模式形成新血管的過程 這個過程包括了原始血管網(wǎng)擴張 形成動脈 靜脈和毛細(xì)血管周細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞環(huán)繞形成完整的新生血管 腫瘤血管生成理論的背景 腫瘤血管生成理論的背景 胎兒期正常的血管生成 血管生成可發(fā)生于人體發(fā)育和生長的某些特殊階段子宮內(nèi)的胎兒產(chǎn)生初始的血管內(nèi)皮細(xì)胞網(wǎng)絡(luò) 并形成體內(nèi)的大血管 血管生成 angiogenesis 在這個網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上形成新的小血管或毛細(xì)血管 完成胎兒的循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)育 腫瘤血管生成理論的背景 女性每個月子宮內(nèi)膜脫落和修復(fù)此外 血管生成也發(fā)生于傷口愈合過程中的修復(fù)和重建 腫瘤血管生成理論的背景 成人正常的血管生成 WithoutAngiogenesis TumorGrowthStops Inearlyexperiments Scientistsremovedacanceroustumorfromaanimal injectedsomeofthecancercellsintoanormalorgan thesamestrainofanima l placedtheorganinaglasschamberpumpedintoanutrientsolutiontheorgantokeepitaliveforaweekortwo foundthecancercellsgrewintotinytumorsbutfailedtolinkuptotheorgan sbloodvessels Asaresult tumorgrowthstoppedatadiameterofabout1 2mm Withoutangiogenesis tumorgrowthstopped 腫瘤血管生成理論的背景 腫瘤血管生成理論的背景 腫瘤血管生成理論的背景 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤血管生成理論的背景 腫瘤內(nèi)部血管的形成對腫瘤的生長具有重要作用 腫瘤血管為腫瘤組織提供新陳代謝所必需的氧氣和營養(yǎng) 從而使腫瘤得以迅速的生長并同時為腫瘤的遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移提供轉(zhuǎn)運 血管生成是腫瘤生長轉(zhuǎn)移中基本的因素 腫瘤無血供 僅靠彌散獲取營養(yǎng)時 體積不超過2mm3 處于靜息期 腫瘤細(xì)胞分泌大量VEGF 促使供應(yīng)腫瘤的血管生成 擁有血供的腫瘤迅速生長并可發(fā)生侵襲 轉(zhuǎn)移 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤與血管生成的關(guān)系 腫瘤中的血管生成是腫瘤生長轉(zhuǎn)移中最基本的因素 腫瘤血管承擔(dān)血液與組織間氧 營養(yǎng)必需物質(zhì) 代謝產(chǎn)物和能量信息交換的功能 腫瘤血管參與一系列反饋調(diào)節(jié) 實體瘤大多起始于腫瘤血管生成 間質(zhì)細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子啟動腫瘤新生血管的編碼 從早期的異常增生開始 逐步進(jìn)展為腫瘤 并進(jìn)一步發(fā)生轉(zhuǎn)移 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤血管形成的特征 失控性 腫瘤新生血管出現(xiàn)迅速 生長快 并呈持續(xù)性 10 20 的腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞始終處于DNA合成狀態(tài) 這種持續(xù)的血管生成是由腫瘤組織血管生成生長因子持續(xù)高水平釋放造成的 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 結(jié)構(gòu) 1 復(fù)雜性的擴張 囊狀 彎曲血管 2 缺乏支撐細(xì)胞 pericyte 3 血管易漏功能 不具收縮功能 不受神經(jīng)體液調(diào)節(jié) 對正常血管有活性的物質(zhì)對該血管不起作用 乙酰膽堿 血管緊張素 溫度 2 腫瘤血管不成熟性 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 正常脈管系統(tǒng)與腫瘤脈管系統(tǒng) 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 正常脈管系統(tǒng)與腫瘤脈管系統(tǒng) Thurstonetal Science 1999 286 2511 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 血管異常生長腫瘤不同區(qū)域的血管有不同的形態(tài) 反映了腫瘤生長不同時間內(nèi)微血管變化狀態(tài)與癌細(xì)胞生長 增殖不均勻有關(guān) 新生的Cap從腫瘤外圍長入腫瘤中 并相互吻合形成外圍血管網(wǎng) 再進(jìn)一步分支進(jìn)入腫瘤深部 新生的Cap網(wǎng)直接進(jìn)入腫瘤中央 呈樹狀向外分支 腫瘤細(xì)胞分裂增殖直接形成腫瘤血管 隨腫瘤長大血管不斷地向外延伸 并與外圍Cap網(wǎng)相連 一般認(rèn)為外周血管豐富時 中央血管少 而中央血管豐富時 外圍血管則少 血管豐富區(qū) 熱點 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 癌細(xì)胞更新速度 內(nèi)皮細(xì)胞乏氧性壞死小鼠瘤細(xì)胞22小時更新一代 血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖是50小時更新一代 瘤內(nèi)約10 40 僅為內(nèi)皮細(xì)胞所構(gòu)成的血管 無相應(yīng)的營養(yǎng)血流 氧利用率很低 紅細(xì)胞常出現(xiàn)完全性脫氧癌細(xì)胞增生 癌內(nèi)缺乏淋巴管網(wǎng) 瘤體間流體靜脈壓升高 壓迫小血管 使瘤內(nèi)血流量僅為正常的1 10 瘤細(xì)胞無氧酵解產(chǎn)生大量H 使腫瘤中存在著不同程度的低營養(yǎng) 低PH值 低氧的三低細(xì)胞群 腫瘤微循環(huán)較腫瘤生長表現(xiàn)出低效和相對不足 腫瘤組織特別是中心部位常常因為缺血 缺氧而壞死 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤新生血管形成過程 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤血管生成的方式 出芽式血管生成 sproutingangiogenesis SA 套疊式血管生成 intussusceptiveangiogenesis IA 成血管細(xì)胞募集 血管生成擬態(tài) vasculogenicmimicry VM 鑲嵌體血管 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤血管生成的方式 套疊式血管生成 是通過間質(zhì)柱狀結(jié)構(gòu)插入已有血管的內(nèi)腔 導(dǎo)致原有血管腔的分割和新生血管的形成 出芽式血管生成 是指腫瘤血管起源于已存在的內(nèi)皮細(xì)胞 通過出芽的方式形成新的腫瘤性毛細(xì)血管 SA是最早被認(rèn)識的腫瘤血管形成方式 其主要步驟包括血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖 遷移及管狀血管結(jié)構(gòu)的形成 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 鑲嵌體血管 腫瘤細(xì)胞能夠嵌入腫瘤的血管壁 以便活化的自然殺傷細(xì)胞穿透并進(jìn)入腫瘤組織內(nèi)部 最近 Chang等詳細(xì)地描述了這種現(xiàn)象 并稱之為鑲嵌體血管 mosaicbloodvessels MBV 血管生成擬態(tài) 血管生成擬態(tài) vasculogenicmimicry VM 的概念是由Maniotis提出 侵襲性葡萄膜黑色素瘤僅在腫瘤的邊界存在血管生成 而腫瘤內(nèi)缺乏襯有內(nèi)皮細(xì)胞的血管 奇怪的是腫瘤并沒有出現(xiàn)壞死 腫瘤血管生成的方式 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤血管生成中主要要信號通路 VEGF VEGFR信號傳導(dǎo)系統(tǒng) VEGF能迅速刺激酪氨酸磷酸化并通過激活RAS RAF MEK ERK和P13激酶途徑 使轉(zhuǎn)錄因子激活或降解其mRNA使蛋白失活 從而表達(dá)其活性 VEGFRl還可以激活腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移 VEGFR2可促進(jìn)原有血管基礎(chǔ)上的有絲分裂 增加血管通透性 并在誘導(dǎo)血管生成等一系列活動中起首要作用 VEGFR3為是原發(fā)或繼發(fā)惡性腫瘤淋巴內(nèi)皮細(xì)胞的特異性標(biāo)記物 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 腫瘤血管生成中主要要信號通路 Dll4 Notch信號傳導(dǎo)系統(tǒng) Notch信號系統(tǒng)能增強血管穩(wěn)定性 并通過降低大動脈內(nèi)皮細(xì)胞對局部血管生長因子 如VEGF 的應(yīng)答增加大動脈內(nèi)徑 在胚胎發(fā)育中Dll4一Notch系統(tǒng)的缺失可導(dǎo)致胚胎的死亡 血管內(nèi)皮細(xì)胞的Notchl受體與Dll4配體結(jié)合后 發(fā)生級聯(lián)放大反應(yīng) 抑制細(xì)胞活化 防止過多的端細(xì)胞形成血管突起 Ang Tie 2信號傳導(dǎo)系統(tǒng) Tie 2是Ang 1的唯一受體 Ang l結(jié)合Tie 2后可引起酪氨酸磷酸化 然后通過一系列信號傳導(dǎo)途徑增強內(nèi)皮細(xì)胞存活率 細(xì)胞間的穩(wěn)定性以及毛細(xì)血管的形成 抑制毛細(xì)血管通透性 當(dāng)環(huán)境中VEGF濃度升高時 Ang一2促進(jìn)新生血管萌芽 當(dāng)環(huán)境中VEGF濃度降低時 Ang一2使血管退化 Ang 2和Tie 1可下調(diào)Ang 1介導(dǎo)的Tie 2信號傳導(dǎo) Ang的作用還進(jìn)一步被VEGF A和整合素調(diào)整 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 Positiveandnegativeregulatorsofangiogenesis 腫瘤血管生成研究現(xiàn)狀 抗血管生成治療腫瘤的策略 抗腫瘤血管生成的治療策略是對腫瘤血管調(diào)控因子及其作用環(huán)節(jié)進(jìn)行干預(yù) 治療方法有 1 抑制血管生成促進(jìn)因子的表達(dá)與釋放 2 促進(jìn)抑制血管生成因子的表達(dá)與釋放 3 誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡和直接抑制腫瘤血管的生成 抗腫瘤血管生成的策略 抗血管生成治療腫瘤的策略 近年來 許多種具有抗血管生成活性的物質(zhì)被鑒定出來 這些藥物如下 間接腫瘤血管生成抑制劑直接腫瘤血管生成抑制劑其他途徑腫瘤血管生成抑制劑 沙利度胺COX 2抑制劑 腫瘤血管生成抑制劑 抗血管生成治療腫瘤的策略 間接腫瘤血管生成抑制劑 作用于VEGF VEGFR信號通路的藥物 生物大分子抑制劑 小分子抑制劑 貝伐單抗 Aflibercept 索拉非尼 蘇尼替尼 抗血管生成治療腫瘤的策略 抗血管生成治療腫瘤的策略 腫瘤血管的灌注在抑制VEGF信號通路之后的改變 未治療的腫瘤VEGF高表達(dá) 抑制VEGF 腫瘤血管消退 整體灌注可能減少 腫瘤血管正?；?整體灌注可能增加 貝伐單抗 VEGF A VEGF A VEGFR VEGF VEGFR信號通路 大分子抑制劑 羅氏公司研發(fā)的貝伐單抗 Avastin 是一種抗VEGF的人源化抗體 IgG1 抗血管生成治療腫瘤的策略 索拉非尼 sorafenib 是一種雙芳基尿素類口服多激酶抑制劑 它具有雙重抗腫瘤作用 一方面通過抑制Raf MEK ERK信號傳導(dǎo)通路直接抑制腫瘤生長 另一方面通過抑制幾種與新生血管生成和腫瘤發(fā)展有關(guān)的酪氨酸激酶受體的活性 包括VEGFR 2 VEGFR 3 PDGFR 和c KIT原癌基因 阻斷腫瘤新生血管生成 間接抑制腫瘤細(xì)胞的生長 小分子抑制劑 抗血管生成治療腫瘤的策略 索拉菲尼 蘇尼替尼 sunitinibmalate SU11248 商品名Sutent 是一種新型的小分子多靶點酪氨酸激酶抑制劑 TKIs 對多種受體的酪氨酸激酶 RTKs 具有抑制作用 主要包括血小板衍生生長因子受體 PDGFR 血管內(nèi)皮生長因子受體1 2 3 VEGFR1 2 3 干細(xì)胞因子受體 c Kit 和胎肝激酶3 Flt3 小分子抑制劑 抗血管生成治療腫瘤的策略 蘇尼替尼 凡德它尼 ZactimaTM Vandetanib ZD6474 是一種合成的苯胺喹唑啉化合物 為口服的小分子酪氨酸激酶抑制劑 TKI 可同時作用于腫瘤細(xì)胞表皮生長因子受體 EGFR 血管內(nèi)皮生長因子受體 VEGFR 和RET酪氨酸激酶 抗血管生成治療腫瘤的策略 小分子抑制劑 凡德它尼 直接血管生成抑制劑 細(xì)胞毒性藥物 環(huán)磷酰胺氨甲喋呤 抑制內(nèi)皮細(xì)胞特異性整合素或生存信號的藥物 MEDI 522多肽cyclo 其他藥物 內(nèi)皮抑素成多肽 反義寡聚核苷酸復(fù)合物 PCAO 抗血管生成治療腫瘤的策略 中藥腫瘤血管生成抑制劑 抗血管生成治療腫瘤的策略 單味中藥抗腫瘤血管生成的研究1 白及提取物中含有較多的多糖類物質(zhì) 其主要成分為葡配甘露聚糖 白及提取物可能通過抑制腫瘤血管內(nèi)皮生長因子與其受體的結(jié)合而抑制腫瘤血管生成 2 川芎嗪可從植物川芎的根莖提取分離 也可人工合成 實驗發(fā)現(xiàn)川芎嗪能減少小鼠Lewis肺癌腫瘤體積 重量和肺轉(zhuǎn)移灶數(shù) 并能降低腫瘤微血管密度 抑制腫瘤細(xì)胞VEGF的表達(dá) 3 姜黃屬傳統(tǒng)的活血化瘀藥 是抗腫瘤復(fù)方常用組方 其主要有效成分姜黃素在防治腫瘤等方面有明顯作用 姜黃活性成分對人內(nèi)皮細(xì)胞增殖具有抑制作用 抗血管生成治療腫瘤的策略 復(fù)方中藥抗腫瘤血管生成的研究1 參麥注射液參麥注射液 紅參 麥冬 具有益氣養(yǎng)陰功效 研究發(fā)現(xiàn)參麥能抑制血管生成 抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移可能是參麥抗血管生成的機理之一 同時也證明參麥?zhǔn)且环N特異性血管生成抑制劑 2 固本消瘤膠囊固本消瘤膠囊由西洋參 冬蟲夏草 全蝎 水蛭 浙貝母等組成 溫而不燥 滋而不膩 共同起到益氣培本 活血散結(jié)之功效 調(diào)節(jié)陰陽平衡 維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定 實驗表明 固本消瘤膠囊對小鼠Lewis肺癌有明顯抑制作用 能夠抗腫瘤新生血管生成 抗血管生成治療腫瘤的策略 腫瘤抗血管生成治療的不足 血管生成抑制劑存在的問題1 如何看待血管生成抑制劑 血管生成抑制劑破壞腫瘤血管 杜絕氧氣與營養(yǎng)供應(yīng)抑制血管 血管正?；?腫瘤抗血管生成治療的不足 2 耐藥性內(nèi)源性耐藥 肺 腦和結(jié)腸等血管豐富的組織不依賴新生血管獲取氧氣營養(yǎng) 如星形細(xì)胞瘤 1 血管生成援救反應(yīng) 生成多種促血管生成因子 2 基因突變 內(nèi)皮細(xì)胞基因突變 腫瘤抗血管生成治療的不足 獲得性耐藥 二 腫瘤耐藥性產(chǎn)生 獲得性耐藥 基因突變 藥物不能結(jié)合代償性信號通路激活 EGFRT790M突變 導(dǎo)致藥物不能結(jié)合 NatureReviewsCancer 2011 EGFR二次突變 耐藥性突變 增敏性突變 EGFR酪氨酸790位點的突變 T790M 是EGFR抑制劑最重要的耐藥機制之一EGFR抑制劑耐藥的病人中約有50 具有該突變 c Met擴增導(dǎo)致EGFR抑制劑耐藥 McDermottetal JClinOncol 2009 Engelmanetal Science 2007 EGFR抑制劑耐藥的肺癌細(xì)胞中c Met擴增c Met通過ERBB3激活A(yù)KT從而產(chǎn)生耐藥 Johannessenetal Nature 2010Nazarianetal Nature 2010SolitandSawyers Nature 2010 COT激活MEK通路 導(dǎo)致BRAF抑制劑耐藥 40 患者使用8 12個月后產(chǎn)生顯著耐藥通過COT激活MEK通過PDGFR 代償MEK下游信號通路 僅關(guān)注基因突變 單一代償通路的激活不能揭示獲得性耐藥的復(fù)雜性 針對腫瘤藥物獲得性耐藥 激酶重編程是獲得性耐藥產(chǎn)生的重要原因 腫瘤中存在特定的 驅(qū)動激酶 突變 形成 癌基因依賴 特殊表型一旦驅(qū)動的突變激酶被抑制 原先不占主導(dǎo)地位的數(shù)個激酶被代償激活 且不同給藥時間 不同基因背景 激酶激活的類型不同 Cell 2012 149 307 MEK抑制后的激酶組變化藍(lán)色 抑制 紅色 激活 抑制MEK代償激活上游的數(shù)十個激酶 原發(fā)性耐藥 激酶下游分子突變?nèi)哂嗉っ傅耐郊せ畎┗虺聊?KRAS的突變原發(fā)IGF1R INSR的激活E cadherin基因沉默 腫瘤微環(huán)境 免疫系統(tǒng)抑制 成為耐藥產(chǎn)生 治療失敗的重要原因 NatureMedicine 2013CancerCell 2009OncoImmunology 2012CancerCell 2009 腫瘤細(xì)胞 微環(huán)境 腫瘤微環(huán)境釋放HGF 介導(dǎo)B RAF抑制劑原發(fā)性耐藥 2012年7月Nature報道 通過腫瘤微環(huán)境釋放內(nèi)源性HGF 介導(dǎo)B RAF抑制劑原發(fā)性耐藥 Nature2012 07 只關(guān)注腫瘤細(xì)胞 忽視腫瘤微環(huán)境 不可能達(dá)到預(yù)期治療效果 針對腫瘤靶向治療策略 免疫抑制系統(tǒng)成為腫瘤治療失敗的重要原因 SuzanneL Topalian2013AACR NCI EORTCMolecularTargetsandCancerTherapeutics PDGF T細(xì)胞抑制性受體 Immunecheckpoint 免疫抑制細(xì)胞免疫抑制細(xì)胞因子 血管生成的研究方法 離體培養(yǎng)血管內(nèi)皮細(xì)胞技術(shù)和血管生成實驗方法的進(jìn)步促進(jìn)了血管生成的研究進(jìn)程 體內(nèi)外血管新生模型的建立的技術(shù)關(guān)鍵 新血管形成可以大致分為三個階段 血管發(fā)生 vasculogenesis 血管延生 angiogenesis 血管重塑 remodeling 因此 建立離體 invitro 的血管培養(yǎng)模型對研究中藥及有效成分對血管生成的研究至關(guān)重