腫瘤一直是困擾人類的重大疾病之一，腫瘤生長(zhǎng)在由腫瘤上皮細(xì)胞、血管、淋巴管、細(xì)胞因子、趨化因子以及浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞組成的網(wǎng)絡(luò)中，這一復(fù)雜的多細(xì)胞環(huán)境被定義為腫瘤微環(huán)境（Tumor Microenvironment, TME）。如果把腫瘤比作種子，那么TME則是腫瘤賴以生存的土壤。

在大多實(shí)體瘤患者中，腫瘤微環(huán)境血管異常能幫助腫瘤來(lái)逃避免疫系統(tǒng)的攻擊。這些異常源于血管生成因子的升高，如VGEF。使用針對(duì)這些分子的藥物可以提高免疫治療的響應(yīng)能力，使異常的腫瘤血管系統(tǒng)正常化，增加免疫效應(yīng)細(xì)胞的浸潤(rùn)，從而改善TME。本文將針對(duì)VEGF在TME中的作用以及靶向VEGF重塑TME的新策略進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

1. 腫瘤微環(huán)境
腫瘤微環(huán)境TME 通常包括免疫細(xì)胞，基質(zhì)細(xì)胞（包括癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞、周細(xì)胞和間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞），細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular Matrix, ECM），細(xì)胞分泌分子（如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、趨化因子和細(xì)胞外囊泡）以及淋巴管和血管網(wǎng)絡(luò)。這些組分相互之間以及與異質(zhì)性的癌細(xì)胞之間進(jìn)行著相互聯(lián)系和交流。

TME在動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)癌癥進(jìn)展和影響腫瘤治療結(jié)果中的重要性得到了廣泛的認(rèn)可，如誘導(dǎo)增殖、抑制細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)血管生成、避免缺氧、抑制免疫系統(tǒng)以及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等。因此，靶向腫瘤微環(huán)境可以預(yù)防轉(zhuǎn)移、克服獲得性耐藥和提高治療效果，具有廣闊前景。
 

圖1. 腫瘤微環(huán)境的組成成分^[1]

2. 腫瘤微環(huán)境中的血管系統(tǒng)
相對(duì)于正常細(xì)胞而言，癌細(xì)胞處于不斷的分裂增殖，不斷增殖的癌細(xì)胞需要更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，轉(zhuǎn)移入侵也需要養(yǎng)分，那怎么辦呢？修路——血管生成。

腫瘤血管是TME 的重要組成部分，與健康組織相比，腫瘤組織內(nèi)的血管往往是形態(tài)扭曲的和功能失調(diào)的，并表現(xiàn)出異質(zhì)的血管通透性，過(guò)度的血管增生以及血管壁層次的缺失。這是由于內(nèi)皮細(xì)胞（Endothelial Cells，EC）的高增殖率、細(xì)胞緊密連接減少、周細(xì)胞覆蓋異常和ECM 沉積增加等形態(tài)和功能變化導(dǎo)致的。
 

圖2. 未成熟腫瘤血管的特征及后果^[2]

這種異常的血管系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致氧氣輸送效率低下，從而導(dǎo)致腫瘤組織內(nèi)的缺氧環(huán)境和酸中毒，促進(jìn)了腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和治療抵抗。同時(shí)，腫瘤血管的滲漏性使血液成分向周圍間質(zhì)間隙外滲，導(dǎo)致TME 中自發(fā)出血和間質(zhì)流體壓力升高。

上述這些因素共同阻礙了抗腫瘤藥物向腫瘤內(nèi)的傳遞，從而限制了它們的抗癌活性。此外，功能失調(diào)的血管可以選擇性地阻斷特定免疫細(xì)胞類型（包括細(xì)胞毒性T 細(xì)胞）在腫瘤組織內(nèi)的浸潤(rùn)。

綜上所述，腫瘤血管的異常在很大程度上促進(jìn)了腫瘤的惡性表型、免疫系統(tǒng)的逃避以及治療抵抗。

3. VEGF在腫瘤微環(huán)境中的作用
血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor, VEGF)是一種血管內(nèi)皮細(xì)胞關(guān)鍵生存因子和有絲分裂原。VEGF家族由五種分泌蛋白組成：VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D和胎盤生長(zhǎng)因子（placental growth factor, PlGF）。由于VEGF-A在調(diào)節(jié)血管生成和疾病中的主導(dǎo)作用，我們常說(shuō)的VEGF通常是指VEGF-A。

VEGF家族成員通過(guò)與膜結(jié)合的酪氨酸激酶受體來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：VEGF-A與VEGFR1和VEGFR2結(jié)合；VEGF-B和PlGF與VEGFR1結(jié)合；VEGF-C和VEGF-D與VEGFR3結(jié)合(與淋巴管生成有關(guān))，但在蛋白水解性切割后可與VEGFR2結(jié)合。
 

圖3. VEGF家族成員及其受體^[3]

在癌癥中，VEGF可由腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞（包括巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞）分泌，在腫瘤微環(huán)境中具有多種功能，包括與表達(dá)在不同細(xì)胞類型上的VEGF受體相互作用的能力。VEGF可刺激內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和存活，導(dǎo)致新血管的形成。VEGF還可以增加血管通透性，導(dǎo)致臨時(shí)纖維蛋白基質(zhì)的沉積，從而觸發(fā)促結(jié)締組織間質(zhì)的形成。相比之下，腫瘤細(xì)胞分泌的VEGF具有自分泌功能，促進(jìn)去分化和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化表型，從而增強(qiáng)腫瘤的侵襲和生存，并可促進(jìn)癌癥干細(xì)胞的功能。

VEGF的作用并不局限于血管生成和血管通透性。內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞對(duì)自分泌和旁分泌血管VEGF信號(hào)有反應(yīng)，而存在于TME中的其他類型的細(xì)胞，如免疫細(xì)胞，也可以表達(dá)VEGF受體。事實(shí)上，VEGF不僅調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞上黏附分子的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)白細(xì)胞的募集，而且還作為免疫細(xì)胞亞群的趨化因子，引導(dǎo)它們的募集到TME，并調(diào)節(jié)它們?cè)赥ME中的活動(dòng)�？偟膩�(lái)說(shuō)，無(wú)論是在系統(tǒng)性的還是在局部的TME中，VEGF信號(hào)都與促進(jìn)TME中的免疫抑制有關(guān)。

由此可見，VEGF通過(guò)促進(jìn)腫瘤組織血管的生成，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中具有重要作用。
 

圖4. VEGF在腫瘤中的作用^[4]

4. 靶向VEGF重塑腫瘤微環(huán)境
生理狀態(tài)下，正常組織中促血管生成因子與抑制血管生成的因子維持一個(gè)相對(duì)的平衡。然而，在癌變過(guò)程中，這種平衡通常傾向于血管生成，血管變得長(zhǎng)期不成熟和異常。“血管正�；�”假說(shuō)認(rèn)為，通過(guò)糾正這種不平衡有可能使腫瘤血管“正常化”，進(jìn)而使TME正�；�，最終控制腫瘤進(jìn)展，提高對(duì)其他治療的反應(yīng)。

抗血管生成藥物主要以VEGF和VEGFR為作用靶點(diǎn)，通過(guò)抑制其表達(dá)，阻斷信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路或耗竭腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的VEGF，進(jìn)而抑制新生血管的生成，阻斷腫瘤血供，起到抑制腫瘤生長(zhǎng)、發(fā)展和轉(zhuǎn)移的作用。
 

圖5. 基于抗VEGF的癌癥治療方法^[5]

4.1 單獨(dú)抗VEGF治療
代表性藥物貝伐單抗(Bevacizumab)，作為一種人源化抗 VEGFA 的單克隆抗體，是第一個(gè)獲批的應(yīng)用于多種腫瘤的抗血管生成藥物，包括非鱗狀非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)、腎細(xì)胞癌(RCC)、多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、卵巢癌和宮頸癌。目前，已經(jīng)有200多萬(wàn)患者接受了貝伐單抗的治療，這種藥物是腫瘤學(xué)中使用最廣泛的治療之一。

貝伐單抗的批準(zhǔn)為其他血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子途徑抑制劑的開發(fā)鋪平了道路，這些藥物包括小分子血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體酪氨酸激酶抑制劑(TKIs)、針對(duì)VEGFR2(主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體)的抗體和嵌合的可溶性血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體。

南模生物斑馬魚平臺(tái)與瑞金醫(yī)院呼吸科高蓓莉課題組合作，首次利用斑馬魚血管模型全面快速評(píng)估了貝伐單抗-Bevacizumab的抗血管功效:貝伐單抗能夠有效抑制斑馬魚腸下血管 (SIV) 和視網(wǎng)膜血管的生長(zhǎng)，為臨床試驗(yàn)提供了新的可靠依據(jù)。
 

4.2  抗VEGF藥物與其他療法聯(lián)合治療
許多傳統(tǒng)抗癌療法的療效取決于腫瘤的微環(huán)境。藥物誘導(dǎo)或遺傳模型的腫瘤血管正�；�通過(guò)糾正異常血管引起的惡性微環(huán)境，提高了這些療法的療效。在目前的試驗(yàn)中，抗血管生成藥物（如貝伐單抗）通常與化療在同一天使用。與臨床前數(shù)據(jù)一致，在化療之前某個(gè)時(shí)間安排抗VEGF 治療以提前開始血管正�；�，或許能得到更好的療效。此外，抗血管生成藥物的最佳劑量必須進(jìn)一步研究，以在治療無(wú)效和過(guò)度的血管消退之間找到平衡，保證充分的藥物輸送。

迄今為止，抗血管生成藥物和放療聯(lián)合治療協(xié)同效益的臨床證據(jù)還很缺乏。關(guān)于小鼠的研究支持這一概念，這兩種療法不僅顯示出協(xié)同作用，也顯示出時(shí)間依賴性。Batchelor對(duì)西地尼布治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的研究表明，人類患者的正�；�窗口在治療開始后24小時(shí)就打開了，并持續(xù)至少28天。雖然該研究沒(méi)有提供在此期間改善腫瘤氧合的直接證據(jù)，但為檢測(cè)聯(lián)合抗血管生成治療和放療在腦腫瘤治療中的作用提供了理論依據(jù)。

5. 抗VEGF/VEGFR藥物的研發(fā)進(jìn)展
目前，VEGF靶向藥的開發(fā)多集中于腫瘤和眼科疾病兩大領(lǐng)域。
 

圖6. 全球VEGF靶向藥的主要研發(fā)領(lǐng)域

腫瘤作為VEGF靶向藥的第二大適應(yīng)癥，已上市的藥物只有基因泰克的貝伐單抗，已被批準(zhǔn)用于多種實(shí)體瘤的治療。國(guó)內(nèi)緊追其后的有康方生物、復(fù)宏漢霖、先聲藥業(yè)和科望等眾多企業(yè)。除單抗外，VEGF多靶點(diǎn)藥物強(qiáng)勢(shì)入局，包括與PD-1、DLL4、ANGPT2和TGF-β等靶點(diǎn)組合。更多信息詳見下表：
 

6. VEGF靶點(diǎn)相關(guān)的小鼠模型
鑒于VEGF靶點(diǎn)在腫瘤治療中的重要作用，南模生物自主研發(fā)了一系列VEGF靶點(diǎn)相關(guān)的基因修飾小鼠模型，以解決該部分臨床前研究需求。此外，南模生物斑馬魚平臺(tái)可提供相關(guān)藥效學(xué)評(píng)價(jià)服務(wù)。(點(diǎn)擊此處，了解更多斑馬魚信息)

基因修飾小鼠模型的具體信息見下表：

*注：Flt1即mVEGFR1；
Kdr即mVEGFR2；
Flt4即mVEGFR3；hKDR即hVEGFR2。

部分驗(yàn)證數(shù)據(jù)如下：
hKDR (NM-HU-00098)

圖7. RT-PCR檢測(cè)KDR的表達(dá)。
 

圖8. 人源化KDR純合子
 

(hKDR-HO)小鼠中鼠源KDR蛋白和人源KDR蛋白的表達(dá)。
 

圖9. KDR人源化小鼠 B16F1 荷瘤模型體內(nèi)抗腫瘤藥效驗(yàn)證。
 

圖10. KDR人源化小鼠 MC38 荷瘤模型體內(nèi)抗腫瘤藥效劑量驗(yàn)證。
 

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