血管生成医学知识讲座培训课件.ppt

1、LOGO血管生成医学知识讲血管生成医学知识讲座座 前言 抗肿瘤血管生成治疗 问题和展望肿瘤血管生成的细胞分子机制内容2血管生成医学知识讲座生理情况生理情况 传统的定义：血管生成：从已存在的血管床产生新血管的过程。血管发生：在没有血管存在情况下，内皮前体细胞移行和分化，从头产生新血管的过程，通常发生在胚胎期。3血管生成医学知识讲座肿瘤与血管生成肿瘤与血管生成4血管生成医学知识讲座pJudah Folkman Judah Folkman 教授（教授（1933-20081933-2008）l肿瘤血管生成理论之父肿瘤血管生成理论之父l原波士顿儿童医院医疗中心外科研究室主任原波士顿儿童医院医疗中心外科研

2、究室主任l原美国国家艺术和科学院以及国家科学院原美国国家艺术和科学院以及国家科学院(NAS)(NAS)院士院士pFolkmanFolkman认为认为l肿瘤的生长依赖于新生血管生成肿瘤的生长依赖于新生血管生成Folkman:肿瘤血管生成理论肿瘤血管生成理论5血管生成医学知识讲座第一节第一节 肿瘤血管生成的细胞分子机制肿瘤血管生成的细胞分子机制肿瘤血管的生成过程肿瘤血管的结构组成与特征肿瘤血管生成的分子机制6血管生成医学知识讲座一、肿瘤血管生成过程一、肿瘤血管生成过程7血管生成医学知识讲座一、肿瘤血管生成过程一、肿瘤血管生成过程-经典芽生方式经典芽生方式第一步第一步第二步第二步第三步第三步微血管周

3、围基微血管周围基底膜及细胞外底膜及细胞外基质局部降解基质局部降解（MMP、尿激酶纤溶酶原激活因子）内皮细胞表面内皮细胞表面的黏附分子表的黏附分子表达上调达上调 内皮细胞侵入内皮细胞侵入周围基质周围基质新的血管环形新的血管环形成，外形重塑成，外形重塑并形成管腔样并形成管腔样结构，血管周结构，血管周围支持细胞重围支持细胞重新包绕血管新包绕血管8血管生成医学知识讲座Multiple origins of tumor-induced neovascularization意义？9血管生成医学知识讲座n针对单一途径的效应是短暂的，抑制一条途径激活其他途径n确定下游共同通路非常重要，尤其是特异性激活与血管生

4、成相关肿瘤细胞、基质细胞、骨髓来源细胞等10血管生成医学知识讲座二、肿瘤血管的结构组成与特征二、肿瘤血管的结构组成与特征1、血管结构紊乱、官腔高度无序、迂曲、膨胀、粗细不均、分支过多 正常血管的结构 肿瘤血管的结构1、血管结构排列整齐、官腔有序、分支适当、粗细均匀结构结构11血管生成医学知识讲座二、肿瘤血管的结构组成与特征二、肿瘤血管的结构组成与特征2、管壁可完全由肿瘤细胞构成（血管拟态），或肿瘤细胞间以内皮细胞构成（血管镶嵌）正常血管的结构 肿瘤血管的结构2、管壁完全有内皮细胞构成结构结构12血管生成医学知识讲座13血管生成医学知识讲座二、肿瘤血管的结构组成与特征二、肿瘤血管的结构组成与特征

5、1、肿瘤血管具有高度的血管渗透性（渗透性低：高表达Ang-1、低表达VEGF及P1GF；渗透性高：高表达Ang-2）2、肿瘤细胞及其内的免疫细胞分泌细胞因子，调节内皮细胞表面的黏附分子和其他分子的表达。VEGF及TNF-a（上调黏附分子表达），FGF-a及TGF-（下调黏附分子表达）3、肿瘤组织内缺乏正常的淋巴管结构（可能源于机械压力原因）特征特征14血管生成医学知识讲座三、肿瘤血管生成的分子机制三、肿瘤血管生成的分子机制抗血管生成：抗血管生成：血管抑素、内皮血管抑素、内皮抑素抑素促血管生成促血管生成：直接作用：VEGF及受体家族成员，Ang及受体家族成员及Notch信号途径间接作用：bFGF

6、、PDGF、TGF-a、HGF及IL-6、IL-8通过刺激VEGF发挥作用。PDGF主要通过血管周细胞起作用肿瘤血管生成肿瘤血管生成 平衡平衡15血管生成医学知识讲座（一）（一）VEGF与与VEGF受体受体VEGF及其受体酪氨酸激酶是最重要促血管生成因子。VEGF成员:VEGF-A(5种异构体）、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E及PlGFVEGFR成员:VEGFR-1(Flt-1)、VEGFR-2(Flk-1/KDR)、VEGFR-3(Flt-4)及Neuropilin-1、Neuropilin-2.成员成员16血管生成医学知识讲座（一）（一）VEGF与与VEGF受体受体

7、17血管生成医学知识讲座（一）（一）VEGF与与VEGF受体受体VEGF作用方式作用方式肿瘤细胞产生的VEGF通过旁分泌的方式作用于内皮细胞（内皮细胞高表达VEGF-R）VEGF也可通过自分泌方式促进肿瘤细胞生长：血液系统的肿瘤同时表达VEGF-R和VEGFVEGF可通过胞内分泌机制促进肿瘤细胞：乳腺癌细胞其VEGF-R存在于细胞内18血管生成医学知识讲座（二）（二）Ang与与Tie-2受体受体Tie-2受体是血管内皮细胞表达的另一种酪氨酸激酶受体，在血管生成中发挥重要作用Tie-2的配体主要有Ang-1和Ang-2 Ang-1是激活配体，Ang-2是拮抗配体，但能与VEGF协同，促进血管成熟

8、19血管生成医学知识讲座（二）（二）Ang与与Tie-2受体受体Ang-1和Ang-2的功能是稳定新生血管，增强内皮细胞的存活，增加周细胞覆盖新生血管，促进血管成熟Ang-1和Ang-2受多因子调控：HIF、Her-2以及VEGF由于Tie-2受体作用机制复杂，研发特异性靶向Tie-2受体或血管生成素的药物较困难作用作用20血管生成医学知识讲座（三）（三）Notch信号途径信号途径Notch受体位于多种细胞表面，主要传递细胞分化抑制信号Notch受体成员：Notch1、Notch2、Notch3、Notch4配体成员：跨膜蛋白jagged1、jagged2、Dll(delta-like lig

9、and)1、Dll2、Dll4Notch-Dll4途径是血管生成的一个主要刺激信号成员成员21血管生成医学知识讲座（三）（三）Notch信号途径信号途径22血管生成医学知识讲座（四）骨髓来源细胞的促血管生成作用（四）骨髓来源细胞的促血管生成作用骨髓能动员多种细胞，归巢到血管生成的部位，放大血管生成反应一类是CD45+造血细胞，可表达内皮细胞标记物（钙粘素、VEGF-R1、VEGF-R2及Tie-2受体），还可表达趋化因子受体（CXCR4）另一类是CD45-非造血细胞（内皮前体细胞），它可融入新生血管的管壁分化为内皮细胞分类分类23血管生成医学知识讲座24血管生成医学知识讲座（四）骨髓来源细胞的

10、促血管生成作用（四）骨髓来源细胞的促血管生成作用内皮前体细胞是热点 采用血管破坏药物治疗后内皮前体细胞在存活肿瘤细胞带定植，造成肿瘤迅速复发 肿瘤形成时，只要植入少量的内皮前体细胞（只需大约12%）就能明显促进肿瘤生长 大剂量的环磷酰胺能动员外周血的内皮前体细胞，促进肿瘤复发 密集、规律的给予小剂量化疗药物就能防止外周血的内内皮前体细胞动员还能杀灭内皮前体细胞和肿瘤新生血管中分化的内皮细胞 粒细胞集落刺激因子（G-CSF）不仅能动员内皮前体细胞，也能动员CD11+Gr1+髓样抑制细胞（MDSC）促进血管生成作用作用25血管生成医学知识讲座第二节第二节 肿瘤的抗血管生成治疗肿瘤的抗血管生成治疗常

11、见化疗药物的缺点 1、靶向性差，产生严重的毒副作用 2、因肿瘤细胞的不均一性及基因组的高度不稳定性应用 范围极大受限 3、肿瘤细胞易于获得耐药性 4、肿瘤组织血管机构异常及间质压力的升高，药物局部 浓度较低，影响疗效26血管生成医学知识讲座第二节第二节 肿瘤的抗血管生成治疗肿瘤的抗血管生成治疗抗血管生成的肿瘤治疗优势 1、血管内皮细胞的基因组较为稳定，不易耐药 2、相对正常内皮，肿瘤血管内皮细胞增殖活跃有较多特异性标记分子，可避免 对正常血管内皮细胞的损伤 3、药物易于到达并在局部形成较高浓度 4、针对血管内皮细胞比直接针对肿瘤细胞更为有效 5、具有抗瘤的广谱性，适合多种肿瘤的治疗27血管生成

12、医学知识讲座一、肿瘤抗血管生成治疗药物一、肿瘤抗血管生成治疗药物1234抑制肿瘤细胞释放血管形成因子抗体介导的阻断血管形成因子和受体结合抑制内皮细胞分裂和迁移干扰内皮细胞分化成完整的毛细细胞及防止新生血管与宿主血管间的吻合形成作用于调控因子及关键步骤作用于调控因子及关键步骤28血管生成医学知识讲座靶向靶向VEGF及及VEGF-R信号通路信号通路29血管生成医学知识讲座（一）临床应用的抗血管生成治疗药物（一）临床应用的抗血管生成治疗药物1、单克隆抗体类药物2、小分子靶向药物3、蛋白类药物4、化疗药物分分 类类30血管生成医学知识讲座1、单克隆抗体类药物、单克隆抗体类药物靶向VEGF及VEGF-R

13、信号通路抗VEGF单克隆抗体贝伐单抗（bevacizumab）：人源化的VEGF中和抗体，IgG1型，第一个获准进入临床的抗血管生成类药物31血管生成医学知识讲座贝伐单抗效应贝伐单抗效应nFDA目前批准贝伐单抗联合5-Fu为基础化疗一线或二线治疗转移的结直肠癌、联合紫杉醇和卡铂一线治疗不能切除的局部晚期或转移、复发的非鳞癌的NSCLC、既往单药化疗后进展的胶质母细胞瘤以及联合干扰素治疗转移性肾癌32血管生成医学知识讲座贝伐单抗治疗晚期转移性结直肠癌贝伐单抗治疗晚期转移性结直肠癌33血管生成医学知识讲座贝伐单抗治疗晚期转移性结直肠癌贝伐单抗治疗晚期转移性结直肠癌34血管生成医学知识讲座Sandl

14、er,et al.NEJM 200606121824304.56.21.00.80.60.40.20无进展生存期(月)无进展生存率HR=0.66,p0.001(95%CI:0.570.77)贝伐珠单抗+卡铂/紫杉醇(n=417;374 个事件)卡铂/紫杉醇(n=433;405 个事件)贝伐单抗治疗晚期转移性非小细胞肺癌贝伐单抗治疗晚期转移性非小细胞肺癌35血管生成医学知识讲座Sandler,et al.NEJM 20061.00.80.60.40.2006121824303642生存期(月)总生存率HR=0.79,p=0.003(95%CI:0.670.92)10.312.3贝伐珠单抗+卡铂/

15、紫杉醇(n=417;305 个事件)卡铂/紫杉醇(n=433;344 个事件)贝伐单抗治疗晚期转移性非小细胞肺癌贝伐单抗治疗晚期转移性非小细胞肺癌36血管生成医学知识讲座贝伐单抗治疗晚期转移性非小细胞肺癌贝伐单抗治疗晚期转移性非小细胞肺癌37血管生成医学知识讲座2、小分子靶向药物、小分子靶向药物机制38血管生成医学知识讲座舒尼替尼舒尼替尼具有抑制肿瘤细胞增值及抑制肿瘤血管生存的双重效应的口服多靶点的酪氨酸激酶抑制剂，主要是靶向VEGFR1-3,PDGFR/,c-kit，FLT3,RET,CSF-1R等FDA批准舒尼替尼治疗转移性肾癌及伊马替尼失败的胃肠道间质瘤，胰腺神经内分泌瘤。39血管生成医

16、学知识讲座40血管生成医学知识讲座41血管生成医学知识讲座42血管生成医学知识讲座0510152025300.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0Time(Months)Progression-free survival probabilityHazard Ratio=0.53895%CI(0.439,0.658)p0.000001SunitinibMedian:11.0 months(95%CI:10.7-13.4)IFN-Median:5.1 months(95%CI:3.9-5.6)舒尼替尼一线治疗舒尼替尼一线治疗mRCCNo.at RiskSunitinib:

17、375 240 156 54 10 1IFN-:375 124 46 15 4 0 43血管生成医学知识讲座舒尼替尼一线治疗舒尼替尼一线治疗mRCC44血管生成医学知识讲座舒尼替尼治疗神经内分泌治肿瘤舒尼替尼治疗神经内分泌治肿瘤45血管生成医学知识讲座46血管生成医学知识讲座索拉非尼（Sorafenib）：是另一种具有抑制肿瘤细胞增值及抑制肿瘤血管生存的双重效应的口服多靶点的酪氨酸激酶抑制剂，一方面抑制RAF激酶直接抑制肿瘤生长，另一方面抑制VEGF和PDGF受体而阻断肿瘤新生血管的形成FDA批准索拉非尼治疗转移性肾癌及原发性肝癌范德替尼：靶向VEGFR2、3，EGFR及RET（胶质细胞源性神

18、经营养因子受体）激酶的抑制剂FDA批准治疗髓样甲状腺癌47血管生成医学知识讲座3、蛋白质药物、蛋白质药物内源性抗血管生成物，细胞外基质来源和非基质来源细胞基质来源：内皮抑素、肿瘤抑素及Arresten等难点：体外表达纯化的蛋白质生物学活性不足此类药物需要反复、持续静脉给药，用药不方便作用机制复杂48血管生成医学知识讲座3、蛋白质药物临床应用、蛋白质药物临床应用人血管内皮抑制素（endostatin）是体内天然的抗新生血管的活性分子，它是胶原的降解产物，为胶原 羧基末端非胶原区内的氨基酸片段,分子量为20KD左右大肠杆菌作为蛋白表达体系，生产出重组人血管内皮抑制素，命名为恩度，是国家I类新药，目

19、前已获准治疗非小细胞肺癌，并被写入NCCN非小细胞肺癌（中国版）治疗指南难点难点49血管生成医学知识讲座50血管生成医学知识讲座4、化疗药物、化疗药物一些肿瘤化疗药物研发的初期并不是作为抗血管生成药物，后来发现具有抗血管生成的活性沙利度胺和来那度胺最初抑制孕妇的妊娠反应（止吐等反应），后柳叶刀杂志上报告“反应停”能导致婴儿畸形，即“海豹畸形”后来发现其有抗抑制血管生成及抗肿瘤作用种类种类51血管生成医学知识讲座4、化疗药物、化疗药物作用机制：直接作用于肿瘤血管中分裂增殖的内皮细胞或杀伤外周学中骨髓来源的内皮前体细胞及其他具有促血管生成活性的细胞一些建议：节拍式化疗 原因：一次性大剂量化疗能诱导

20、肿瘤血管血管内皮细胞的凋亡，但化疗间歇期骨髓来源的细胞迅速归巢到肿瘤部位，引起肿瘤血管重新生成。采用小剂量持续给药，缩短化疗间歇期，提高抗肿瘤疗效作用作用52血管生成医学知识讲座（二）试验阶段的抗血管生成治疗（二）试验阶段的抗血管生成治疗1、肿瘤的抗血管生成治疗机制：将肿瘤免疫治疗与抗血管生成治疗结合起来，利用机体的免疫机制达到抗肿瘤血管生成的目的方式：被动免疫治疗、主动免疫治疗 被动免疫治疗：贝伐单抗 主动免疫治疗：DNA疫苗、蛋白质疫苗、肽疫苗、DC 细 细胞免疫53血管生成医学知识讲座（二）试验阶段的抗血管生成治疗（二）试验阶段的抗血管生成治疗2、抗血管生成基因治疗机制：通过将有“毒性”

21、的基因如自杀基因或免疫、放化疗致敏基因导入肿瘤细胞治疗肿瘤分类：离体基因治疗、体内基因治疗 离体基因治疗：将目标细胞在体外分离纯化，进行基因修 饰，然后输回体内 体内基因治疗：将遗传物质于体内导入目标细胞54血管生成医学知识讲座（二）试验阶段的抗血管生成治疗（二）试验阶段的抗血管生成治疗常见抗肿瘤血管生成药物的特点：1、需要长期给药，2、生产工艺复杂 3、技术要求高 4、价格昂贵抗血管生成基因治疗：将抗血管生成蛋白的编码基因导入机体细胞或肿瘤细胞，将体内细胞作为产生这些蛋白的“工厂”，源源不断的产生抗血管生成物质55血管生成医学知识讲座二、抗血管生成与其他治疗的联合二、抗血管生成与其他治疗的联

22、合早前推测：抗血管生成不宜与其他抗肿瘤治疗方式联合原因：抗血管生成治疗减少了肿瘤血供，肿瘤氧气减少，而组织缺氧是导致化疗、放疗失败的主要原因研究：抗血管生成与其他抗肿瘤治疗方式联合有协同 作用例子：贝伐单抗与化疗联合能提高化疗对大肠癌及非小细、胞肺癌的疗效57血管生成医学知识讲座二、抗血管生成与其他治疗的联合二、抗血管生成与其他治疗的联合1、肿瘤血管的“正常化”机理：抗血管生成能暂时使肿瘤血管机构“正常化”，从而局部血流灌注增加，肿瘤缺氧得到缓解，肿瘤细胞增殖。此外还可提高血管通畅性，有利于药物经过血流更好地为肿瘤细胞摄取原原 因因58血管生成医学知识讲座二、抗血管生成与其他治疗的联合二、抗血

23、管生成与其他治疗的联合2、肿瘤细胞的再增殖受抑制化疗间歇期间，骨髓来源的细胞归巢到肿瘤血管分化成为新的血管血管生成促进了肿瘤细胞的加速再增殖抗血管生成药物能抑制肿瘤血管生成，抑制肿瘤细胞的再增殖59血管生成医学知识讲座二、抗血管生成与其他治疗的联合二、抗血管生成与其他治疗的联合3、肿瘤干细胞受抑制机理：抗血管生成破坏肿瘤干细胞赖以生成的小环境，从而抑制肿瘤 干细胞增殖，造成肿瘤对化疗等治疗敏感 性增加原原 因因60血管生成医学知识讲座二、抗血管生成与其他治疗的联合二、抗血管生成与其他治疗的联合4、化疗药物的直接血管损伤作用机理：化疗药物也能直接作用于肿瘤新生血管的活化内皮 细胞，损伤分裂增殖的

24、内皮细胞，与抗血管生成药 物联用增强化疗药物的血管损伤作用5、阻止VEGF对肿瘤细胞的生长促进作用机理：肿瘤细胞既分泌VEGF，又表达VEGF-R，因此阻 断细胞内的VEGF信号通路，能使肿瘤细胞对化疗 药物更敏感原原 因因61血管生成医学知识讲座第三节第三节 问题问题 和和 展望展望1234促血管生成因子的冗余性肿瘤细胞对缺氧产生耐受正常组织器官血管的协同作用血管重塑一、肿瘤抗血管生成治疗的耐药问题耐药机制耐药机制62血管生成医学知识讲座第三节第三节 问题问题 和和 展望展望标记物标记物二、肿瘤血管生成的标记物疗效预测标记物：在治疗前用于识别哪些患者可能有效的标记物疗效指示标记物：治疗开始后

25、质或量发生改变的标记物，这种改变可 以反映治疗的有效性临床应用方法：酶联免疫吸附法测定外周血中VEGF、可溶性VEGF-R或其他细胞黏附分子浓度测定外周血中的内皮细胞或内皮前体细胞作为血管生成的标志物采用MRI或CT扫描检测肿瘤局部的血管网63血管生成医学知识讲座第三节第三节 问题问题 和和 展望展望综合治疗综合治疗临床实验临床实验基础研究基础研究概念概念展展 望望新的新的希望希望64血管生成医学知识讲座课外阅读课外阅读Angiogenesis as a therapeutic target.NATURE，438：967-974，2005Tumor angiogenesis:molecular

26、 pathways and therapeutic targets.NATURE MEDICINE，17:1359-1370,2011www.ncbi.nlm.nih.gov.65血管生成医学知识讲座LOGO66血管生成医学知识讲座 血管生成与肿瘤的关系血管生成与肿瘤的关系。67血管生成医学知识讲座 正正 常常 血血 管管抗血管生成：抗血管生成：血管抑素、内皮血管抑素、内皮抑素抑素促血管生成促血管生成：直接作用：VEGF及受体家族成员，Ang及受体家族成员及Notch信号途径间接作用：bFGF、PDGF、TGF-a、HGF及IL-6、IL-8通过刺激VEGF发挥作用。PDGF主要通过血管周细胞起作用肿瘤血管生成肿瘤血管生成 平衡平衡68血管生成医学知识讲座（一）（一）VEGF与与VEGF受体受体作用通路作用通路69血管生成医学知识讲座70血管生成医学知识讲座（四）骨髓来源细胞的促血管生成作用（四）骨髓来源细胞的促血管生成作用71血管生成医学知识讲座