抗VEGF单抗耐药及停药反跳的分子学解释和应对策略

尽管血管内皮生长因子（VEGF）中和抗体已经在结直肠癌的治疗中应用，但临床前期报告提示出现抗血管生成治疗抗性。近期发表在《Int J Cancer》的一项研究评估了抗VEGF抗体对结直肠癌异种移植物生长和恶性行为的影响，为抗-VEGF抗体临床疗效有限提供了一种可能的分子学解释。

Figure 1. Effects of anti-VEGF antibody therapy on growth and angiogenesis of orthotopic human colon cancer xenografts. TK-4, a solid tumor strain derived from a colon cancer patient, was orthotopically implanted into the cecal walls of nude mice and treated with anti-VEGF antibodies or control IgG for 35 days.

研究简介

肿瘤血管生成在结直肠癌进展中发挥关键作用。最近的随机临床试验结果显示，贝伐单抗（一种抗血管内皮生长因子（VEGF）-A的人源化单克隆抗体）对改善转移性结直肠癌生存率的常规化疗具有附加效应。然而，许多临床前期报告提示出现抗血管生成治疗抗性。在这项研究中，我们研究了抗-VEGF抗体对大肠癌细胞的生长和恶性行为的影响。

Figure 2. Microarray analysis of orthotopic human colon cancerxenografts treated with anti-VEGF antibodies or control IgG.

TK-4，结肠癌患者来源的一种实体瘤株，经皮下或原位植入裸鼠体内。给药后14天，抗-VEGF抗体短期给药可通过抑制有丝分裂抑制盲肠肿瘤的生长，但治疗35天显示，长期治疗可引起细胞增殖的恢复并抑制细胞凋亡。抗-VEGF抗体治疗引起的肿瘤内缺氧，可导致缺氧诱导因子-1α蛋白质活化和醛脱氢酶1阳性肿瘤细胞数量增加。微阵列分析显示，STC2（STC2）是抗-VEGF抗体治疗的肿瘤中上调最高的基因。体外分析表明，缺氧条件下，敲除STC2基因可明显抑制SW48 -结肠癌细胞的生长和迁移。体内连续TK- 4移植显示，当移植到二次受体小鼠后，抗-VEGF抗体长期治疗可增加结肠癌的致瘤性并加速肿瘤生长。我们的数据为抗-VEGF抗体临床疗效有限提供了一个可能的分子学解释。

Figure 3. Effects of anti-VEGF antibody therapy on stanniocalcin (STC)2 expression in orthotopic human colon cancer xenografts.

讨论

TK-4是一种人类结肠癌异种移植物，是一种来源于人类结肠癌的实体瘤，其仍保持着原始的组织学特性。我们的模型能更好地代表结直肠癌，其与基质有关，病理上存在异质性。为了排除传统化疗的特殊效应，发现VEGF抗体自身的效应，我们在本研究中选择了单药治疗策略。

如图1所示，血管内皮生长因子(VEGF)抗体治疗抑制了肿瘤的生长和血管生成，然而，延长治疗时间会导致有丝分裂恢复，细胞凋亡受到抑制。临床上，曾经有过结直肠癌肝转移和高分化胶质瘤复发患者停用贝伐单抗后肿瘤快速生长的报道。持续应用抗血管生成的药物能通过激活血管生成因子（碱性成纤维细胞生长因子和血管生成素）来促进胰岛肿瘤的血管再生或通过感知肿瘤缺氧来引起肿瘤侵袭性生长。另外，抗血管生成药物可致乳腺癌异种移植物瘤内缺氧，导致癌干细胞增加。

抗血管生成治疗抵抗至少有2种不同的机制：(1)通过改变血管生成的过程来促进血管形成；(2)通过改变肿瘤的微环境来增加肿瘤细胞的恶性行为。肿瘤内缺氧似乎在这两种机制中都起到了重要的作用。

Figure 5. Effects of long-term administration of anti-VEGF antibodieson tumor igenicity of colon cancers xenografts in the in vivo serialimplantation model. TK-4 was subcutaneously implanted into nude mice andtreated with bevacizumab or control antibodies (5 mg/kg/day) for 84 days.

STC2是一种糖蛋白激素，缺氧或人类癌症未折叠蛋白反应可以刺激STC2表达。体外实验证实，STC2与卵巢癌、乳腺癌和肝细胞癌的侵袭性癌症表型有关。还有研究报道人类STC2是一种缺氧诱导因子-1靶向基因，STC2的上调表达可以刺激人类卵巢癌和乳腺癌细胞的生长。本研究中，缺氧时两个结肠癌细胞系(SW480 和HCT116)STC2的mRNA表达增加，与之前其他癌细胞系的报道一致。

为了测试持续VEGF抗体治疗是否影响肿瘤的发生，我们在TK-4皮下移植的小鼠中进行了贝伐单抗长期治疗试验。皮下移植和原位异种移植时肿瘤的微环境不同。本研究中，贝伐单抗治疗后，连皮下肿瘤的STC2 mRNA表达都有提高。因此，长期应用贝伐单抗治疗会加快结肠癌异种移植小鼠模型中肿瘤的发生。

已有报道显示，抗血管生成药物能使人类乳腺癌异种移植物缺氧，从而增加癌干细胞的数量。癌干细胞有促进肿瘤生成和自我复制的能力，能够调控癌症化疗后的复发。原始异种移植的小鼠皮下肿瘤应用贝伐单抗预治疗后，能加速二次移植到小鼠盲肠的肿瘤的生长速度。貌似，致肿瘤发生的能力在长期应用VEGF抗体治疗后得到了加强，这可能与醛脱氢酶1阳性癌干细胞数量的增加有关。皮下肿瘤应用贝伐单抗治疗后，肿瘤基质的区域在56天后开始增加，这可能增加癌干细胞的数量，并增加其恶性程度。

最后，免疫组化分析显示，结直肠癌肝转移患者（不论肝切除前用或未用贝伐单抗）的坏死组织周围比较容易缺氧，STC2蛋白的表达会显著增多。另外，应用过贝伐单抗治疗的结直肠癌肝转移患者的坏死区域的比例也明显增加，这与之前Loupakis等的报道一致。

总结起来，我们的数据为血管内皮生长因子(VEGF)抗体治疗的临床疗效有限和停用贝伐单抗后的反跳现象找到了一种可能的解释。如果是这样，提高VEGF抗体的疗效就需要与癌干细胞靶向药物联用。此外，应该在合适的时间窗内进行抗血管生成治疗来避免肿瘤内缺氧的出现。

来源：医脉通