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Nature综述:血管生成与肿瘤免疫之间的相互作用

Nature综述:血管生成与肿瘤免疫之间的相互作用
来源于:微信公众号·精诚智研 | 作者:纳米医学网 | 发布时间:2026-09-01 | 浏览:56
Nature综述:血管生成与肿瘤免疫之间的相互作用

免疫检查点阻断疗法已彻底改变了转移性和实体瘤的治疗,在一部分患者中实现了持久应答。然而,大多数患者对免疫检查点阻断疗法无响应,这凸显了深入理解治疗疗效决定因素的关键需求。抗肿瘤免疫反应的主要障碍之一是与肿瘤相关血管的结构与功能异常,它不仅阻碍免疫细胞浸润,还促进免疫抑制性肿瘤微环境的形成。当前研究表明,肿瘤微环境中血管生成与免疫活性呈负相关。在本综述中,我们将从肿瘤免疫视角探讨肿瘤血管的生成,分析其如何影响肿瘤进展和免疫治疗结果。我们详细阐述了血管生成与肿瘤免疫之间相互作用的分子机制,并讨论了具有联合治疗潜力的新兴抗血管生成调控因子。通过整合临床前与临床研究证据,展望未来的研究方向,旨在应对当前挑战,通过联合抗血管生成与免疫治疗策略优化癌症治疗方案。

肿瘤细胞的异质性是导致癌症患者治疗抵抗的主要因素。这种复杂性促使人们在泛癌水平上对肿瘤进行分类,以阐明耐药的不同机制并优化个体化治疗策略。与遗传不稳定、患者间及瘤种间异质性强的肿瘤细胞不同,肿瘤微环境(TME)的许多特征在不同癌症中相对稳定且保守。TME的这些稳定特征使其成为治疗干预的重要靶点,尤其是在其促进免疫逃逸和对免疫治疗及抗血管生成药物耐药方面。因此,靶向TME的策略可能对多种肿瘤类型具有广泛疗效。

TME是一个调控肿瘤生长与转移的复杂细胞生态位,它由多种免疫细胞、基质细胞(如内皮细胞和成纤维细胞)及细胞外基质组成。近年来的临床前研究揭示了肿瘤内血管功能障碍的关键影响。肿瘤血管本质上是扭曲且渗透的,受到肿瘤质量增加的机械压力,会导致血管不连续和灌注不均。这种血管异常阻碍了治疗药物的递送。此外,增殖性肿瘤细胞耗氧并产生代谢废物,加之氧气输送不足,形成了一个酸性、缺氧的微环境,进一步加剧了血管功能障碍。肿瘤血管的高通透性与不成熟性限制了细胞毒性T细胞的有效浸润及其对肿瘤细胞的靶向杀伤。低灌注相关的糖酵解适应进一步形成了酸性环境,损害了T细胞的效应功能。此外,肿瘤内皮细胞可表达死亡信号分子(如FASL),诱导细胞毒性T细胞凋亡。新兴研究强调了肿瘤血管生成与浸润免疫细胞之间的相互反馈回路。抑制肿瘤血管生成可增强肿瘤免疫,而肿瘤免疫反过来又促进血管正常化。相反,免疫抑制细胞刺激血管生成,进一步募集更多的免疫抑制细胞,维持肿瘤生长和转移。

在本综述中,我们将探讨肿瘤血管生成与肿瘤免疫之间的关系,论述抑制血管生成如何增强抗肿瘤免疫,并重点阐释二者相互作用的分子机制。此外,我们将介绍癌症治疗中抗血管生成与免疫治疗联合策略的最新进展,指出当前理解的不足,并概述未来的研究方向,更全面地阐明这些复杂的相互作用。通过更详尽、更细致地阐述肿瘤血管生成与免疫反应的相互作用,旨在深入揭示二者共同作用对癌症治疗的影响。

血管生成是一个涉及多种细胞类型、细胞外基质及促血管生成因子的复杂过程,可分为不同阶段:(1)蛋白酶降解已有血管的基底膜;(2)内皮细胞活化与迁移;(3)部分内皮细胞增殖;(4)形成管腔与管状结构,并与现有血管网络连接。成年个体的血管生成受到促血管生成因子与抑血管生成因子平衡严格调控,通常发生在女性生殖周期、组织再生及伤口愈合过程中。

早期微小肿瘤结节主要通过简单扩散完成营养与代谢废物交换。但当肿瘤体积增大至约2–3 mm³时,单纯扩散已不足以满足其增高的代谢需求。为应对肿瘤核心缺氧,缺氧诱导因子(HIF)诱导血管内皮生长因子(VEGF)表达,刺激邻近血管网络形成毛细血管芽,确保营养和氧气的持续供应,同时清除代谢废物和二氧化碳。这一关键转变被称为“血管生成开关”。若无此开关,肿瘤结节将面临坏死或凋亡风险,并可能长期处于休眠状态。

与生理性血管生成不同(后者受到严格调控并导致功能成熟的血管形成),肿瘤细胞和TME中免疫抑制细胞持续产生促血管生成因子,驱动持续的血管生成刺激。过度和持续的血管生成刺激导致异常血管形成,其特征为不成熟、扩张和结构缺陷,并且通常缺乏周细胞覆盖,最终形成功能失调的血管。这些异常、无功能的血管无法有效输送氧气和营养物质,形成一个缺氧和免疫抑制的TME,进一步促进肿瘤增长和治疗抵抗。它们的通透性增加,还通过促进肿瘤细胞进入循环系统而促进转移。在继发部位,微转移灶与原发性肿瘤类似,依赖于血管生成支持以持续生长。在20世纪70年代初,Judah Folkman开创性地提出肿瘤血管生成对实体瘤生长至关重要,并提出抑制血管生成作为一种潜在的治疗策略。此后,大量血管生成调控因子被发现,抗血管生成疗法已成为重要的癌症治疗策略。尽管前景广阔,但不加选择地抑制肿瘤血管生长通常会导致显著的副作用,且靶向血管生成已被证明不足以完全消除肿瘤生长。部分原因在于治疗药物的次优作用和对抗血管生成药物可能最有效的治疗情境的误判。肿瘤还可通过激活代偿通路来适应,当发芽血管生成被阻断时,会形成替代形式的血管生成(如套叠式血管生成、血管共选、血管模拟等)。

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血管生成调控因子:超越传统认知

促血管生成调控因子包括一系列生长因子、酶和信号分子,它们刺激血管形成以支持组织生长和存活。关键促血管生成因子包括:VEGF、FGF2、PDGF、TGFα与TGFβ、EGF、HGF、PIGF、MMPs、组胺、S1P、IL-8、APLN、ANG1与ANG2。这些因子与缺氧、营养缺乏、低pH、活性氧等代谢及机械应激共同作用,促进肿瘤血管生成。反之,一系列内源性血管生成抑制剂拮抗这些促血管生成信号,包括:血管抑素、内皮抑素、抑制蛋白、血管能抑素、肿瘤抑素、IL-12、TSP1与TSP2、TIMPs及IFNα、IFNβ、IFNγ。

值得注意的是,这些血管生成因子具有许多细微差别和功能双重性。例如,VEGF-A在所有条件下都是典型的血管生成因子,而VEGF-B是内皮细胞的关键生存因子,并被报道可抑制病理性血管生成;TGFβ在早期作为肿瘤抑制因子,通过抑制细胞周期进程和诱导凋亡,但在后期通过支持血管生成和诱导上皮-间充质转化促进肿瘤进展。ANG1促进新生血管的成熟和稳定,而ANG2诱导血管失稳、周细胞丢失、出芽和血管生成。

尽管大量研究聚焦于利用血管生成因子抑制肿瘤血管生成以有效“饿死”肿瘤,但许多促血管生成生长因子对维持血管稳态与功能是必需的。因此,治疗性抑制关键促血管生成因子可能导致严重不良反应,包括严重并发症如咯血和内穿孔。此外,血管生成因子还可独立抑制抗肿瘤免疫,促进TME内的免疫抑制。肿瘤细胞、基质细胞及肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)等免疫细胞产生的高水平VEGF,不仅促进血管生成,还促进MDSCs的迁移与分化、募集调节性T细胞(Tregs)、抑制DC成熟。PDGF通过多种途径影响DC,包括上调DC中CLEC2表达,从而诱导Treg细胞分化并抑制CD4⁺ T细胞增殖。经PDGF-BB亚型处理的DC还表现出细胞因子分泌改变(TNF减少、IL-10增加)。有趣的是,PDGF-DD亚型可作为NK细胞上NKp44受体的配体,刺激其分泌TNF与IFNγ,抑制胶质母细胞瘤生长。另外,TAMs来源的FGF2驱动TAM向促肿瘤表型重塑,并在头颈部鳞状细胞癌及人未成熟DC中强力诱导PD-L1表达;FGF信号小分子抑制剂可有效阻断PD-L1上调,并通过STAT1非依赖性途径抑制IFNγ介导的PD-L1表达。肿瘤分泌的FGF21还通过AKT-mTORC1-SREBP1信号通路重编程CD8⁺ T细胞中的胆固醇代谢,导致胆固醇合成增加与T细胞耗竭,从而破坏抗肿瘤免疫。这这些发现表明了血管生成因子是如何独立地促进免疫抑制和肿瘤增长。

肿瘤血管生成与肿瘤免疫之间的反馈调控

异常肿瘤血管负调控肿瘤免疫

内皮细胞在调控免疫细胞运输中的作用已得到充分证实。免疫细胞从循环系统外渗进入组织主要通过细胞间质旁路渗出或跨内皮迁移完成,通常发生在毛细血管后微静脉,依赖于内皮细胞与免疫细胞间黏附分子与趋化因子的相互作用。跨内皮迁移包含多个步骤:选择素介导的栓系和滚动、整合素依赖的黏附与牢固停滞、管腔内爬行,最终跨膜迁移。在正常生理条件下,免疫细胞迁移主要局限于特定组织,如初级和次级淋巴器官、胸腺和骨髓。在健康组织中,TNF、IFNγ、IL-1β等炎症细胞因子通过上调黏附分子并重组其分布,使内皮细胞准备好介导白细胞跨膜迁移。但在TME中,肿瘤内皮细胞常下调关键黏附分子,如ICAM1、ICAM2、VCAM1及Selectin(P-Selectin、E-Selectin),这种下调损害了免疫细胞的外渗和向肿瘤块的募集。

尽管上述粘附分子通常被认为参与免疫细胞渗出,但不同的粘附分子和趋化因子可能有助于不同免疫亚群的差异性募集。例如,肿瘤内皮表达stabilin-1(又称clever-1)时,它可促进单核细胞、巨噬细胞及Tregs向肿瘤浸润。肿瘤内皮表达ASK1时,促进单核细胞与巨噬细胞募集,但不影响T细胞募集。肿瘤内皮表达的CX3CL1优先调控表达CX3CR1的单核细胞与巨噬细胞向肿瘤浸润。肿瘤内皮细胞PLVAP的表达促进FOLR2阳性巨噬细胞的募集。相反,用MDA5激动剂刺激内皮细胞,可诱导I型干扰素及CXCL9、CXCL10等趋化因子释放,支持效应T细胞向肿瘤浸润。值得注意的是,在VEGF和FGF2等血管生成因子影响下,肿瘤内皮细胞对炎症刺激的反应性降低,进入“内皮细胞无反应性”状态,进一步损害白细胞-内皮细胞相互作用,加剧TME的免疫抑制特性。

除限制免疫细胞浸润外,肿瘤内皮细胞还积极参与形成免疫抑制环境。它们表达PD-L1、PD-L2、TIM3、IDO等抑制性蛋白,抑制细胞毒性T细胞活化与功能。此外,肿瘤内皮细胞通过分泌TGFβ、PGE2、IL-6、IL-10、IL-35等可溶性因子,以及上调RAE-1ε,形成选择性屏障。FASL、TRAIL等凋亡诱导配体主要诱导细胞毒性T细胞凋亡,而表达cFLIP等抗凋亡蛋白的Tregs则得以幸免。肿瘤内皮细胞中NOS2与NOS3的表达还可影响TAM向促肿瘤“M2样”表型重塑,强化免疫抑制。

异常肿瘤血管还可通过造成缺氧TME间接抑制肿瘤免疫。组织结构紊乱、功能失调的血管阻碍有效氧输送,导致肿瘤内出现缺氧区域。缺氧反过来通过降低T细胞受体信号强度促进MDSC的募集和分化,并抑制效应T细胞的活性。HIF-1α还促进CD39、CD73表达,增强浆细胞样DC浸润,最终通过Tregs抑制细胞毒性CD8⁺ T细胞。HIF-1α还可募集含有Tie2⁺、VEGFR1⁺、CD11b⁺、F4/80⁺亚群的骨髓来源CD45⁺髓系细胞及内皮/周细胞祖细胞,促进胶质母细胞瘤的新生血管形成;其中骨髓来源CD45⁺细胞的MMP9活性对通过增加VEGF生物利用度启动血管生成至关重要。此外,缺氧TME中稳定的HIF-1α维持Treg细胞适应性。血管异常还导致酸性TME,其特征为乳酸和其他酸性代谢物的积累。TME的低pH诱导浸润效应T细胞的无反应性。高水平的乳酸抑制细胞毒性T细胞释放IL-2、IFNγ、穿孔素和颗粒酶。此外,乳酸将TAM向促肿瘤M2型表型倾斜,并促进促肿瘤中性粒细胞的浸润。

免疫抑制细胞促进肿瘤血管生成

TME内的免疫反应由先天与适应性免疫系统的髓系、淋巴系细胞复杂互作塑造,大致可分为促肿瘤与抗肿瘤两类。简而言之,促肿瘤免疫反应通常由MDSCs、M2样巨噬细胞、促肿瘤中性粒细胞、调节性B细胞与Tregs细胞介导。而抗肿瘤免疫通常由DC、炎症(“M1样”)巨噬细胞、NK细胞及效应B细胞与T细胞主导。肿瘤进展的最终结果取决于这两股对立免疫过程的平衡,它们常同时发生于局部及远处肿瘤部位(如骨髓)。值得注意的是,MDSCs、Tregs和TAMs等免疫抑制细胞通过分泌VEGF、TGFβ、FGF2等促血管生成因子促进肿瘤血管生成。同时,这些免疫抑制细胞通过释放IL-10、TGFβ、精氨酸酶等细胞因子与信号分子,抑制效应T细胞与NK细胞活性,进一步帮助肿瘤不被免疫识别与清除。这些过程的累积效应是增强血管生成、维持免疫抑制性TME,从而支持肿瘤扩张及治疗抵抗。

血管正常化改善抗肿瘤免疫

在2001年,Rakesh Jain提出了“肿瘤血管正常化”的概念。与旨在彻底清除肿瘤血管的策略不同,血管正常化聚焦于改善血管结构与功能本身。该方法被认为可通过增强血液灌注、降低血管通透性、减轻肿瘤内缺氧,并促进细胞毒药物更有效递送,从而实现肿瘤控制。多个实验室观察到,合理使用现有抗血管生成药物可在不同程度促进血管正常化,为与放疗、化疗、免疫治疗的多种联合策略提供了机会。

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血管正常化上调内皮细胞的抗原提呈与加工

正常化的肿瘤内皮细胞尽管显示生长因子活性与血管生成减少,但上调参与抗原加工与提呈的通路。这引出了一个问题:肿瘤内皮细胞能否主动提呈抗原?若能,其在肿瘤背景下扮演何种角色?专职抗原提呈细胞(如DC、B细胞、巨噬细胞)对启动抗肿瘤免疫至关重要,但内皮细胞也在其表面表达MHC分子与共刺激蛋白。内皮细胞上MHC与共刺激分子的表达水平因物种与病理状态而异,但大量研究支持内皮细胞的抗原提呈能力,表明内皮细胞在调节免疫反应中具有更积极的作用。

在肿瘤背景下,淋巴内皮细胞已被证明在黑色素瘤模型中上调MHC II类和相关抗原加工机制以促进Treg细胞扩增。在LEC中特异性缺乏MHC II类的小鼠中,肿瘤生长减缓,肿瘤内效应CD4⁺ T细胞浸润增加。此外,LECs中的IFNγ信号增强其交叉提呈CTL介导的肿瘤细胞死亡后释放的肿瘤抗原的能力,导致CTL对LECs的抗原特异性杀伤。若在LECs中敲除IFNγ受体,该杀伤效应消失,证明IFNγ对减少肿瘤相关淋巴管密度与引流至关重要。肿瘤血管的单细胞转录组学分析揭示,具有抗原提呈表型的LECs(“apLECs”)富集了与抗原提呈相关的基因,且与出芽样LECs呈现不同特征。在肝细胞癌(HCC)患者中,apLECs比例较高与生存改善相关,而以出芽样LECs为主的患者预后较差。

这些发现表明,内皮细胞在某些条件下可以发挥超出其典型血管生成作用的免疫调节功能。然而,目前尚无研究报道肿瘤内皮细胞能否提呈肿瘤来源抗原,此外,这种抗原呈递如何影响整体肿瘤免疫尚不清楚,这使得其成为一个非常有趣的未来研究领域。血管生成内皮细胞与抗原提呈内皮细胞是否代表不同亚群,也是可能提供内皮异质性与功能特化重要洞见的迷人问题。

血管正常化增强免疫细胞跨内皮迁移

早期研究表明,通过干扰肿瘤血管生成过程可以逆转内皮细胞无反应性。值得注意的是,使用TKIs、VEGF靶向单抗、FGF2靶向单抗阻断血管生成,均已证明可改善白细胞黏附与向肿瘤组织的跨内皮迁移。PF4作为一种内源性血管生成抑制剂,被证明可逆转血管生成因子诱导的ICAM1下调,恢复肿瘤内皮对炎症刺激的反应性,并改善白细胞对内皮细胞的黏附。另一项研究中,肿瘤内皮细胞的ICAM1抑制归因于组蛋白去乙酰化与DNA甲基化,使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂与DNA甲基转移酶抑制剂可逆转该抑制。ICAM1表达恢复与体内黑色素瘤模型中白细胞黏附增加、向肿瘤核心浸润改善相关。在其他研究中观察到了类似的机制驱动的肿瘤内皮细胞无反应性逆转。

血管正常化还促进高内皮微静脉(HEVs)的诱导产生,HEVs是介导淋巴细胞高效运输的特殊血管,并可能促进三级淋巴结构(TLSs)形成。TLSs可作为抗原提呈与T细胞活化场所,进一步增强局部免疫反应。靶向LIGHT的血管导向治疗足以使肿瘤血管正常化、诱导HEV发育、增强CD8⁺ CTL募集并改善免疫检查点阻断应答。在多种小鼠癌症模型中,抗VEGFR2与抗PD-L1抗体联合治疗通过激活LTBR信号通路诱导HEV形成。

血管正常化减轻肿瘤缺氧,增强免疫细胞功能

肿瘤缺氧的逆转可以通过正常血管对微环境进行充分灌注来实现。事实上,使用几种不同的抗血管生成方法使肿瘤血管正常化已被证明可以恢复灌注并减少肿瘤内缺氧。自最初报道血管减压缓解肿瘤缺氧以来,多项临床前研究在血管密度高的肿瘤中观察到缺氧减轻。这些研究探索了传统抗血管生成靶点(如VEGF、VEGFR、FGF2)及新靶点(包括PDGF/PDGFR、内皮氧传感器、羟氯喹、致癌负荷降低),均提示其减少肿瘤缺氧的部分机制是血管正常化效应。

回顾性与前瞻性研究表明,在给予血管正常化药物后,肿瘤灌注增加、缺氧减轻。临床影像引导研究也显示,血管正常化药物可改善缺氧。例如,使用西地尼布(一种VEGF受体酪氨酸激酶的小分子抑制剂)治疗可改善胶质母细胞瘤患者的血液灌注并减少肿瘤内缺氧(通过MRI评估)。同样,乳腺癌患者接受贝伐珠单抗(抗VEGF单抗)新辅助治疗,¹⁸F-咪索硝唑PET/CT评估显示缺氧减轻。需注意,血管正常化减轻缺氧仅发生在血管密度高的肿瘤中。

血管正常化与免疫检查点阻断疗法的协同作用

癌症免疫治疗(尤其是ICB疗法)已成为靶向TME免疫组分的重要支柱。ICB疗法通过靶向PD1及其配体PD-L1等免疫检查点分子,打破促肿瘤免疫抑制机制。能够实现血管正常化的合理抗血管生成治疗方案,可与ICB疗法的免疫刺激效应产生协同。事实上,临床前研究显示,在胰腺癌、乳腺癌、肾癌、肺癌、黑色素瘤、卵巢癌、肝癌、结直肠癌等模型中,ICB与抗血管生成治疗联用改善了肿瘤负荷。其潜在机制可能包括:血管正常化减轻肿瘤缺氧、增加肿瘤内效应T细胞、减少耗竭T细胞、重编程TAM向更抗肿瘤的M1样表型转化、促进抗原提呈DC成熟,以及增强HEV形成。

联合治疗的疗效引发了一个问题:能否根据肿瘤的血管生成状态与T细胞免疫活性预测治疗结局?为此,我们分析了30种非血液系统实体瘤的血管生成状态与T细胞免疫活性,将患者分为3种独特的“血管-免疫”亚型:(1)高血管生成/低抗肿瘤免疫;(2)低血管生成/高抗肿瘤免疫;(3)中间型。有趣的是,尽管血管-免疫亚型在不同肿瘤类型中普遍存在,但其在不同实体瘤中的比例各异。在所有分析队列中,低病理性血管生成活动、高抗肿瘤免疫特征的亚型患者对ICB的应答良好,提示TME中这两个组分之间存在潜在的生物学相互作用,且该作用独立于个体肿瘤类型的异质性。临床上,这种协同关系最容易在先前已批准抗血管生成治疗或ICB治疗的肿瘤类型中进行探索。我们认为,即便存在潜在肿瘤异质性,该关系仍可加以利用。我们研究中的亚组分析提供了初步支持。肿瘤突变负荷被广泛认为是ICB应答的生物标志物,但有趣的是,我们的亚组分析发现,只有属于“低血管生成/高抗肿瘤免疫”血管-免疫亚型的患者,才从高突变负荷中获得生存获益。这表明,血管-免疫聚类所捕获的潜在生物学机制,为在肿瘤异质性复杂性中预测抗肿瘤应答提供了一个统一框架。我们建议,低血管生成、高抗肿瘤免疫的患者最可能从ICB单药获益,而高血管生成、低抗肿瘤免疫的患者,可能更受益于序贯抗血管生成治疗后接ICB;中间型血管-免疫亚型患者可能对这两种策略均耐药,值得未来深入研究。

当前联合抗血管生成与ICB疗法的临床试验已在肾癌、肝癌、非小细胞肺癌中显示出优越结果。在肾癌中,既往标准治疗为索拉非尼单药,而抗PD1联合多种TKIs(如阿昔替尼、乐伐替尼、卡博替尼)相比索拉非尼单药,在无进展生存期与总生存期上均有显著改善。

有证据表明,ICB单药耐药在转移灶中更为常见。事实上,对IMBRAVE-150试验的事后分析显示,联合治疗增加了CD8⁺ T细胞向肿瘤浸润边缘的浸润。尽管导致这种单药耐药的确切病理生理机制尚不清楚,但临床数据表明,与ICB单药相比,抗血管生成与ICB联合治疗改善了转移性疾病应答。这部分提示,转移灶中的血管-免疫串扰构成了ICB单药有效性的独特屏障。需进一步研究以明确这种串扰是否为转移灶独有,或与原发灶存在共有特性。

研究表明,ICB疗法除增强免疫刺激TME外,还可通过其他途径促进血管正常化。例如,ICB再激活的T细胞产生的IFNγ驱动单核细胞与巨噬细胞重编程,重塑TME以增强抗肿瘤免疫活性。除了髓系细胞区室外,内皮细胞似乎是ICB治疗诱导的IFNγ的主要靶点,因为它们在治疗后上调IFN反应基因。而且,内皮特异性敲除Ifngr1可消除ICB的抗肿瘤效应,表明内皮细胞中的IFNγ信号对有效治疗应答至关重要。已知IFNγ抑制血管生成,提示ICB再激活T细胞产生的IFNγ很可能有助于血管正常化。例如,IFNγ上调内皮黏附分子(如ICAM1、E-Selectin)及趋化因子(如CXCL9、CXCL10、CXCL11),促进包括Th1细胞在内的免疫细胞向肿瘤浸润。同时,IFNγ抑制内皮VEGF-A表达,拮抗促血管生成信号。此外,ICB治疗后增加的IFNγ产生性Th1细胞通过募集NG2⁺周细胞促进血管正常化。除对血管生成的影响外,ICB还增加了具有IFN刺激基因特征的粒细胞数量,进一步促进肿瘤细胞杀伤。明确ICB是否影响特定粒细胞亚群(如已被报道具有促血管生成特性的亚群)将是重要方向。

当前抗血管生成策略的局限性、挑战和未来展望

VEGF-A通路是癌症治疗中血管正常化研究最广泛的靶点之一。贝伐珠单抗是首个获FDA批准的抗血管生成药物,通过抑制VEGF-A阻止其与内皮细胞上VEGFR结合。雷莫芦单抗是一种设计用于阻断VEGFR2的单抗,也已获批用于治疗胃癌、肝癌、非小细胞肺癌、结直肠癌等多种癌症。尽管具有治疗前景,这些药物常伴随显著心血管副作用,如高血压、血栓栓塞事件、心功能不全。这些并发症源于VEGF-A通路在正常生理条件下对血管稳态不可或缺。临床前研究表明,VEGF-A对血管完整性至关重要,尤其在心脏等对稳定血流与内皮功能要求极高的器官。因此,长期抑制VEGF信号可损害心肌毛细血管密度、增加血管通透性并导致心脏应激,对已有心血管疾病的患者构成严重风险。

靶向VEGF-B更为复杂,虽然在心肌梗死、神经退行性疾病等退行性疾病中表现出促血管生成效应,但VEGF-B也被报道在肿瘤血管生成背景下发挥抗血管生成活性。此外,多种癌症类型中VEGF-B水平升高与患者不良预后相关。有趣的是,VEGF-B通过抑制FGF2-FGFR1通路防止肿瘤血管生成。鉴于这些数据,靶向VEGF-B的药物(如阿柏西普或其他同时靶向VEGF-B及其他VEGF家族成员的药物)可能无法实现对肿瘤血管生成的持久抑制,甚至可能导致治疗相关副作用。

除特异性VEGF与VEGFR2抑制外,小分子多靶点TKI(如舒尼替尼、索拉非尼、帕唑帕尼)也被广泛用于多种癌症。这些TKI最初开发用于靶向VEGFRs,但也抑制PDGFR、c-KIT、RET等其他酪氨酸激酶,因非特异性而导致脱靶效应与毒性。阿昔替尼是选择性更高的TKI,更强偏好VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3,但即便如此,其细胞毒性效应仍常与脱靶活性及VEGFR信号在正常与病理过程中的广泛生物学作用相关。

这些靶向VEGF通路的挑战突显了鉴定与肿瘤血管生成相关的新靶点的必要性,这可能有助于克服耐药性并提高抗血管生成治疗在癌症治疗中的有效性。近期的发现提供了更具选择性的抗血管生成治疗新靶点。例如,孤儿G蛋白偶联受体ELTD1的表达由VEGF与bFGF诱导、但被DLL4信号抑制,已被发现在人类癌症中高表达。沉默ELTD1损害内皮出芽与血管形成,减少肿瘤生长,表明其在肿瘤血管生成中的关键作用。类似地, APLNR与其配体APLN的联合阻断,与VEGFR2抑制在特定胶质母细胞瘤亚型中产生协同效应,通过限制侵袭性、控制血管生成、减少治疗相关毒性改善结局,提示了一种潜在的新治疗策略。此外,Myct1,一种对内皮细胞肿瘤血管生成至关重要、但对稳态血管功能非必需的基因,被确定为潜在治疗靶点。靶向Myct1的RNA干扰治疗在临床前小鼠模型中抑制血管生成、改善血管灌注、增加周细胞覆盖、减轻肿瘤内缺氧并限制肿瘤生长。同样,ZBTB46,一种以在经典DC中发挥作用而闻名的转录因子——已成为肿瘤血管生成与肿瘤免疫的新型负调控因子。肿瘤来源因子(如PGE2、VEGF、视黄酸)下调Zbtb46表达,促进血管生成并驱动髓系细胞向促肿瘤表型倾斜。纳米颗粒递送Zbtb46 mRNA在临床前小鼠模型中抑制血管生成、促进cDC1样细胞生成并抑制肿瘤生长。在内皮细胞中删除Myct1或强制表达Zbtb46,可促进ICAM1、VCAM1、E-Selectin、P- Selectin的表达,恢复肿瘤内皮细胞增强白细胞跨内皮迁移的能力。

值得注意的是,血管正常化方法与使用抗血管生成治疗完全抑制肿瘤相关血管生成是不同的。后者会停止灌注并诱导缺氧肿瘤灶,这些区域含有支持替代和适应性血管生成机制的骨髓来源细胞,最终导致对抗血管生成治疗的耐药性或无效。然而,抗血管生成药物作为血管正常化剂的确切和合理剂量方案尚未确定,这对临床实现血管正常化方法的前景构成了严重障碍。

此外,当前的血管正常化方法对肿瘤血管的结构和功能显示出短暂的影响,限制了其临床疗效。肿瘤通常通过激活替代的促血管生成途径或改变其微环境来适应,导致异常血管特征的复发。这种短暂的血管正常化使得抗癌药物的给药时机至关重要,因为通过正常化血管优化药物递送的治疗窗口通常很窄。未来策略可能包括将血管正常化药物与其他疗法联用、在血管正常化最佳窗口期安排给药、开发更持久的正常化方法。一个重要研究方向是探索靶向非VEGF通路是否能维持长期的血管正常化。

CAR-T细胞疗法在某些血液系统恶性肿瘤(如B细胞白血病、淋巴瘤)中显示出显著成功,使许多患者获得持久缓解。然而,其在实体瘤中的疗效仍然有限。在导致实体瘤治疗挑战的众多因素中,肿瘤血管生成及VEGF等血管生成因子介导的免疫抑制微环境,阻碍了CAR T细胞的浸润、功能与持久性。近期临床前研究表明,在胶质母细胞瘤、神经母细胞瘤、黑色素瘤等肿瘤模型中,抗血管生成药物与CAR-T细胞联合应用,增强了CAR-T细胞的浸润与疗效。

综上所述,抗血管生成与免疫治疗联合在多种癌症类型中显示出可观前景,尤其在改善无进展生存期方面。然而,总生存期的改善较不一致,且试验中不良反应与毒性发生率更高,引发了对此类方案安全性的担忧。此外,ICB虽能有效激活抗肿瘤免疫反应,但不幸的是也可能引发多器官系统的炎症性自身免疫样副作用(称为免疫相关不良反应)。这些副作用从较常见的结肠炎、皮疹、肝炎、肺炎,到较少见的脑炎、甲状腺炎、关节痛、肌痛等。为应对这些挑战,未来研究应聚焦于通过生物标志物指导的患者筛选与优化给药策略来完善联合治疗。探索非VEGF通路(如Myct1、Zbtb46)为抗血管生成疗法提供了有前景的方向。这些靶点对正常血管维持非必需,可在最小化脱靶效应的同时增强ICB疗效。利用肿瘤血管生成与免疫之间的相互作用可能揭示新的治疗协同效应,改善患者预后并克服对传统疗法的耐药性。

Ashraf Ul Kabir et al., Nature Reviews Immunology 26, 35–51 (2026): Linking tumour angiogenesis and tumore immunity.

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