Kuluneen vuosisadan alkupuolella huomattiin,

Transkriptio

1 Katsaus Syöpäkasvaimet kuriin verisuonihoidolla? Juha Laurén ja Kari Alitalo Syöpäkasvaimen verisuonet kuljettavat pahanlaatuisiin soluihin happea ja ravinteita. Kasvaimen veri- ja imusuonitus mahdollistavat myös metastasoinnin. Kasvainta ylläpitävät verisuonet onkin nähty syövän mahdollisena akilleenkantapäänä. Toisaalta ne tarjoavat lääkeaineille väylän tuumoriin: syöpälääkkeet voitaneen kohdistaa spesifisesti syöpäsoluihin hyödyntämällä kasvaimien verisuonten ja normaalien verisuonten molekyylitason eroja. Syöpäsolujen erittämien verisuonikasvutekijöiden määrittämisellä saattaa olla diagnostista arvoa syövän pahanlaatuisuuden arvioinnissa. Tässä katsauksessa käsittelemme kasvainten vaskulaaribiologiaa molekyylibiologian näkökulmasta sekä alan kliinisiä mahdollisuuksia. Kuluneen vuosisadan alkupuolella huomattiin, että kasvaimet»houkuttelevat» verisuonia kasvamaan niihin. Myöhemmin Folkman (1971) esitti hypoteesin, että tuumorin kasvu riippuu sen kyvystä stimuloida verisuonten kasvua, angiogeneesiä. Folkmanin väitteelle, että tuumori ei kykene kasvamaan halkaisijaltaan 2 3 millimetriä suuremmaksi, ellei se käynnistä angiogeneesiä, on sittemmin kertynyt runsaasti todisteita. Elimistön normaalitkin solut ovat enintään noin kymmenen solunmitan päässä lähimmästä kapillaarista; tämän pitemmälle ei kulkeudu merkittäviä määriä happea diffuusion avulla (Folkman 1990). Vaikka kudosten verisuonitus voi olla huomattavan tiheä, on arvioitu, että kukin kapillaari voi ylläpitää jopa satakertaista määrää muita soluja kapillaarin seinämän endoteelisolumäärään nähden. Syöpäpesäkettä ravitsevien verisuonten seinämien solut ovat siksi houkutteleva kohde, kun kasvain yritetään tuhota. Endoteelisolut ovat perimältään normaaleja soluja, joten hoidon kohdistaminen verisuonistoon tuskin johtaisi samanlaisiin resistenssiongelmiin kuin kasvainsoluihin vaikuttavien solunsalpaajien käyttö. Kasvaimen verisuonituksen muodostuminen Verisuoni koostuu luumenia rajaavista endoteelisoluista, niitä ympäröivistä sileälihassoluista tai niitä muistuttavista perisyyteistä sekä välissä olevasta tyvikalvosta. Alkion ensimmäiset verisuonet muodostuvat, kun mesodermaalista alkuperää olevat hemangioblastisolut erilaistuvat in situ endoteelisoluiksi. Myös sikiön varhaisten verisolujen oletetaan muodostuvan hemangioblasteista. Myöhemmin alkio- ja sikiökaudella verisuonet muodostuvat versomalla jo olemassa olevista suonista (Risau 1997). Aiemmin oletettiin, että syöpäkasvaimen angiogeneesi tapahtuisi vain versovien uudissuonten kautta (kuva 1A), mutta hiljattain on todettu, että angiogeneesi on monimuotoisempi tapahtuma. Joissakin tapauksissa syöpäsolut voivat nimittäin levitä myös verisuonten ympäristöön siten, että kasvain hyödyntää jo olemassa olevia suonia: syöpäsolut hakeutuvat suonten ympärille, pikemminkin kuin suonet syöpäsolujen luo, ja voivat lopulta tuhota suonen rakenteen, jolloin syntyvä hypoksia käynnistää uudisverisuonten an- Duodecim 2000; 116:

2 giogeenisen versomisen ympäröivästä kudoksesta (kuva 1B) (Holash ym. 1999). Eräiden väitteiden mukaan kasvaimen verisuonet voivat olla jopa kasvainsolujen muodostamia kanavia, jotka eivät siis ole endoteelisolujen rajaamia (kuva 1C) (Maniotis ym. 1999). Verenkierrosta on myös löydetty mahdollisia endoteelisolujen kantasoluja, joita angiogeeninen vaskulaarinen endoteelikasvutekijä (Vascular endothelial growth factor = VEGF, kuva 2) kykenee mobilisoimaan luuytimestä (kuva 1D) (Asahara ym. 1999). Verisuonten versomisella tiedetään olevan keskeinen rooli kasvaimen angiogeneesissä, kun taas muiden angiogeneesin muotojen osuus erityyppisissä kasvaimissa on vielä epäselvä. Angiogeneesin viestinviejät»how is information transferred between the malignant tumor cell and the benign endothelial cells? Capillary endothelial cells, which normally exist in a non-renewal state are stimulated by neighboring malignant cells into high mitogenic activity» (Folkman 1972). Kuva 1. Angiogeneesi syövässä. Kasvaimen verisuonitus saattaa muodostua (A) versomalla olemassa olevista suonista, (B) jo olemassa olevia suonia hyödyntäen, (C) eräiden väitteiden mukaan joskus myös siten, että kasvaimen solut muodostavat verta kuljettavia putkia, tai (D) verenkierrosta endoteeliin siirtyvien endoteelisolujen kantasolujen avulla. Kymmenen viime vuoden aikana on löydetty useita kasvutekijöitä, jotka kykenevät stimuloimaan angiogeneesiä. Tyypillisesti nämä ovat tuumorisolujen erittämiä polypeptidejä, jotka sitoutuvat endoteelisolujen tyrosiinikinaasi-reseptoreihin. Tähän mennessä on tunnistettu viisi reseptoria, jotka ilmenevät liki yksinomaan verisuonten sisäpintaa verhoavissa endoteelisoluissa (taulukko 1) (Korpelainen ja Alitalo 1998). Rakenteen ja eri ligandien perusteella nämä on jaettu kahteen perheeseen: VEGF ja Tie-reseptoreihin. VEGFR-3:n kautta välittyvät signaalit kykenevät stimuloimaan myös lymfangiogeneesiä, imusuonten kasvua (Jussila ym. 1998). Taulukossa esitettyjen kahden signalointijärjestelmän lisäksi useilla muillakin polypeptideillä (esim. fibroblastikasvutekijät, hepatosyyttikasvutekijä) ja niiden reseptoreilla on muiden vaikutustensa lisäksi huomattava verisuonten kasvua edistävä vaikutus. Vielä ei ole selvää, mikä on kunkin kasvutekijän rooli in vivo. Mahdollisesti kukin tuumori ilmentää sille tyypillisiä kasvutekijöitä, mikä voidaan tulevaisuudessa huomioida potilaan hoidossa. 706 J. Laurén ja K. Alitalo

3 Taulukko 1. Endoteelille spesifiset kasvutekijäreseptorit, niiden ligandit sekä pääasialliset vaikutukset. Reseptori Ligandit Fenotyyppi poistogeenisessä Tunnetut vaikutukset hiirimallissa 1 endoteelisoluihin VEGFR-1 (Flt-1) VEGF, VEGF-B, PlGF Häiriintynyt vaskulogeneesi Endoteelisolujen erilaistuminen VEGFR-2 (Flk-1/KDR) VEGF, VEGF-C, VEGF-D Endoteelisolujen häiriintynyt muo- Migraatio, proliferaatio, apoptoosin dostuminen ja vaskulogeneesi esto, endoteelisolujen synty esiasteistaan VEGFR-3 VEGF-C, VEGF-D Verisuoniston ja sydämen puut- Migraatio, proliferaatio teellinen kehittyminen Tie-1 Ei tiedossa Verisuoniston puutteellinen Ei tiedossa versominen Tie-2 (Tek) Ang-1, Ang-2, Ang-4 Verisuoniston puutteellinen ver- Migraatio, apoptoosin esto sominen, endoteelisolujen ja perisyyttien väliset heikentyneet kontaktit 1 Kunkin reseptorin poisto hiireltä johtaa sikiöaikaiseen kuolemaan. VEGF = endoteelikasvutekijä; PlGF = istukkakasvutekijä; VEGFR-1, -2 ja -3 = VEGF:n ja VEGF:n kaltaisten kasvutekijöiden reseptorit 1, 2, ja 3; VEGF-B, -C ja -D = VEGF:n kaltaiset kasvutekijät; Ang-1, -2 ja -4 = angiopoietiinit 1, 2 ja 4; Tie-2 = angiopoietiinireseptoreja, Tie-1 = Tie-2:n kaltainen reseptori, jolla ei ole tunnettuja ligandeja; Flt1, Flk-1, KDR ja Tek ovat muita kyseisistä reseptoreista käytettyjä nimiä Verisuonikasvutekijän sitoutuessa tyrosiinikinaasireseptoriin tämä dimerisoituu ja reseptorin solunsisäisen kinaasiosan tietyt tyrosiini-aminohappotähteet fosforyloituvat, minkä jälkeen ne kykenevät sitomaan eräitä solunsisäisiä proteiineja. Tästä tapahtumasta käynnistyy solunsisäinen signalointijärjestelmä, jossa signaali voimistuu ja haarautuu eri vaikutuksiksi ja toisaalta integroituu muihin kasvutekijäsignaaleihin. Solutasolla angiogeeniset kasvutekijät vaikuttavat esimerkiksi lisäten endoteelisolujen migraatiota ja mitoottista aktiivisuutta, estäen apoptoosia, stimuloiden muiden kasvutekijöiden välityksellä suonta mahdollisesti ympäröivien perisyyttien vetäytymistä uuden verson tieltä sekä johtaen soluvälitilan proteiineja pilkkovien proteaasien aktivoitumiseen. Verisuonen kasvu on monen kasvutekijäsignaalin yhteispelin tulos, ja Kuva 2. Endoteelikasvutekijän (VEGF) rakenne. VEGF on dimeerinen molekyyli: kaksi kysteiini-aminohappotähteiden välille muodostunutta rikkisidosta sitoo monomeerit yhteen. VEGF:n tiukasti laskostunut rakenne perustuu kussakin monomeerissa oleviin kolmeen kysteiinien väliseen sidokseen. Kysteiinit muodostavat kaikilla VEGF- ja PDGF-perheen jäsenillä hämmästyttävän konservoituneen ns. kysteiini-solmurakenteen. Sekundaarirakenne on kuvattu väreillä: sininen = beetalevyrakenne, punainen = alfakierre. Rakenne perustuu Mullerin ym. (1997) esitykseen. Syöpäkasvaimet kuriin verisuonihoidolla? 707

4 eristyisesti endoteelisolujen sisäisen signaloinnin ja endoteelin ja perisyyttien välisen viestinnän mekanismit ovat vasta selviämässä. Angiogeneesi riippuukin useista eri molekyylimekanismeista, kuten soluadheesiota välittävistä integriinimolekyyleistä, joten sitä voidaan myös estää useilla tavoilla. Viime vuosina on löydetty useita endogeenisia angiogeneesiä estäviä proteiineja ja peptidejä. Jotkut näistä, kuten angiostatiini ja endostatiini ovat ilmeisesti kasvainsolujen tuottamia tai kasvainsolut stimuloivat välillisesti niiden muodostumista. Solujen mikroympäristö ja ekstrasellulaarimatriksin koostumus säätelevät angiogeneesiä; siten sekä angiogeneesiä stimuloivien että sitä estävien tekijöiden olemassaolo saattaa auttaa angiogeenisen vasteen paikan, ajoituksen ja voimakkuuden hienosäädössä (Hanahan ja Folkman 1996). Tämän mahdollisuuden puolesta puhuu sekin, että kasvainten angiogeneesissä tärkeälle Tie-2 reseptorille tunnetaan sekä sitä aktivoiva että estävä ligandi (Davis ym. 1996, Maisonpierre ym. 1997). Useiden angiogeneesia stimuloivien peptidien kuten VEGF:n puoliintumisaika verenkierrossa on muutamia minuutteja, joten ne kykenevät senkin takia vaikuttamaan kenties vain paikallisesti, kun taas angiogeneesiä estävien molekyylien puoliintumisaika on usein tunteja, mikä voi mahdollistaa vaikutuksen laajemmalle alueelle. Eräistä endoteelin kasvutekijäreseptorista tunnetaan myös liukoiset muodot, jotka pystyvät sitomaan reseptorien luonnollisia ligandeja ja siten heikentämään kyseisten kasvutekijöiden vaikutuksia endoteelisoluihin. Kliinisesti on havaittu primaarikasvaimen joskus estävän mikrometastaasien kasvua, ja tämän on väitetty olevan yhteydessä primaarikasvaimen erittämiin antiangiogeenisiin tekijöihin. Hypoksia ja onkogeenit aktivoivat angiogeneesia tuumoreissa Hypoksiasta kärsivissä soluissa aktivoituvat geenit, jotka käynnistävät angiogeneesin läheisissä verisuonissa. Keskeinen välittäjämolekyyli on HIF-1α-transkriptiotekijä (hypoxia inducible factor), jonka määrä lisääntyy riittämättömästi verisuonittuneissa hypoksisissa soluissa. HIF-1α kykenee indusoimaan geenejä, jotka tehostavat glykolyysiä, erytropoieesia sekä angiogeenisten kasvutekijöiden eritystä (Bunn ja Poyton 1996). Embryonaaliset kantasolut (ES-solut), joiden HIF-1α-geeni on poistettu, muodostavat hiiriin implantoituina huonosti verisuonittuneita tuumoreita (Carmeliet ym. 1998). Mielenkiintoista on, että nämä solut ovat ilmeisesti normaalia resistentimpiä apoptoosille. Kasvainsolujen mutatoituneet ja aktivoituneet onkogeenit kykenevät myös tehostamaan angiogeneesiä. Syöpäkasvaimen kehittyminen vaatii yleensä useita peräkkäisiä mutaatioita eri geeneissä. Eräänä tärkeänä osana syöpäkasvaimen synnyssä voidaankin pitää sellaisten mutaatioden kehittymistä, jotka kiihdyttävät angiogeneesiä. Kyky indusoida angiogeneesiä voi olla kasvainsoluille välttämätön mutta ei riittävä ominaisuus pahanlaatuisten tuumoreiden muodostumiselle (Chin ym. 1999). Hiiren eturauhasesta tehtyä elinviljelmää käytettäessä on voitu indusoida sekä angiogeneesi että dysplasia siirtämällä Ras-onkogeeni viljelmän soluihin (Thompson ym. 1989). Sittemmin useiden muidenkin onkogeenien on osoitettu lisäävän VEGF:n tuottoa sekä aktivoivan ekstrasellulaarimatriksia pilkkovia proteaaseja, jolloin sekä kasvutekijöiden vapautuminen että solujen invaasio tehostuvat (Arbiser ym. 1997, Okada ym. 1998). Kasvaimen verisuonet väylä lääkkeille Kasvaimen verisuonia voidaan ajatella sekä antiangiogeenisen terapian kohteena että myös lääkeaineiden väylänä syöpäsoluihin. Aikuisen elimistössä verisuonten kasvua tapahtuu vain haavojen paranemisen yhteydessä sekä fertiili-ikäisten naisten kohdussa ja munasarjoissa. Kasvaimen verisuonten endoteelisolut puolestaan jakautuvat hyvin kiivaasti. Tämä heijastuu myös angiogeenisten ja elimistön muiden verisuonten molekyylitason eroina. Erkki Ruoslahti Burnham-instituutista Kaliforniasta on kehittänyt menetelmän eristää kasvaviin verisuoniin hakeutuvia spesifisiä peptidejä. Ruoslahti tuotti bakteriofagien bakteerien virusten pinnalle eri- 708 J. Laurén ja K. Alitalo

5 laisia peptidejä. Tämän jälkeen bakteriofagit ruiskutettiin suonensisäisesti hiireen, jolla oli kasvain. Kun kasvaimen verisuoniin hakeutuneet bakteriofagit eristettiin ja rikastettiin uusimalla sama käsittely useita kertoja, voitiin määrittää niiden pinnalla olevan spesifisen peptidin aminohappojärjestys. Osa kasvaimen verisuoniin hakeutuneista bakteriofageista ilmensi pinnallaan RGD-peptidiä (arginiini-glysiini-aspartaatti), jonka tiedetään sitoutuvan mm. α v β 3 -integriiniin, joka puolestaan ilmenee kasvavissa verisuonissa. Kun löytyneeseen spesifiseen peptidiin liitettiin solunsalpaaja doksorubisiini, saatiin aikaan varsin tehokas hoitovaste pienemmillä pitoisuuksilla kuin pelkkää doksorubisiinia käytettäessä ja edullisemmalla sivuvaikutusprofiililla (Arap ym. 1998). Kasvaimen verisuonet syöpälääkkeiden kohde Taulukko 2. Eräitä angiogeneesiä estäviä lääkeaineita sekä niiden vaikutusmekanismi ja tuotekehityksen vaihe. Lääkeaineet on valittu siten, että ne kattavat mahdollisimman laajan vaikutusmekanismien kirjon. Kattavampi lista saatavissa lähteistä Brower 1999 ja table.html Lääkeaine Vaihe I SU6668 Kombretastatiini Endostatiini Vaihe II TNP-470 Talidomidi Vitaksiini Vaihe III Marimastaatti VEGF-vasta-aine Alfainterferoni Vaikutusmekanismi Estää mm. VEGF:n reseptorin toiminnan Estää endoteelisolujen mikrotubuluksia Lisää plasmiinin tuotantoa ja siitä riippuvaa proteolyysiä? Fumagiliinianalogi; estää endoteelisolujen proliferaatiota Tuntematon Integriinivasta-aine Estää matriksin proteaaseja Estää VEGF:n ja FGF:n tuotantoa VEGF = endoteelikasvutekijä, FGF = fibroblastikasvutekijä Yhdistelmä-DNA-tekniikan ja synteettisen kemian keinoin lienee mahdollista kehittää molekyylejä, jotka vaikuttavat endoteelisoluille spesifisten kasvutekijöiden ja niiden reseptorien interaktioihin ja siten estävät angiogeneesiä. Koeteltuja keinoja ovat mm. tiettyjen tyrosiinikinaasireseptorien kinaasiosan aktiivisuuden estävät pienimolekyyliset aineet, liukoiset reseptorimuodot, ligandi- ja reseptorivasta-aineet ja reseptoria salpaavien ligandien kehittäminen. Ruoslahden menetelmää on jo sovellettu esimerkiksi kokeessa, jossa RGD-peptidiin konjugoitiin toinen, apoptoosia endoteelisoluissa laukaiseva peptidi (Ellerby ym. 1999). Suurin osa endoteelisoluille spesifisiin reseptoreihin vaikuttavista lääkeaineista on vielä prekliinisissä kokeissa; kliinisissä kokeissa on sen sijaan useita, osin tuntemattomalla mekanismilla vaikutttavia lääkeaineita (taulukko 2). Antiangiogeeniset molekyylit voidaan saada kohteeseensa joko antamalla niitä suoraan verenkiertoon tai toimittamalla ne perille geeniterapian keinoin esimerkiksi adenoviruksen pohjalta kehiteltyjä vektoreita käyttämällä. On löydetty myös useita endogeenisia angiogeneesiä estäviä molekyylejä, joista osa on tuumorisolujen tuottamia. Hiirikokeissa nämä polypeptidit ovat antaneet lupaavia tuloksia. Vuonna 1994 Folkmanin tutkimusryhmän onnistui puhdistaa kasvaimen solujen erittämä proteiini, joka kykeni estämään angiogeneesia etäpesäkkeissä. Tutkijat nimesivät proteiinin angiostatiiniksi, ja se osoittautui plasminogeenimolekyylistä pilkkoutuneeksi fragmentiksi (O Reilly ym. 1994). Sittemmin lyödettiin samankaltainen kollageeni XVIII:stä pilkkoutunut, endostatiiniksi nimetty fragmentti, joka myös kykeni tehokkaasti estämään angiogeneesiä (O Reilly ym. 1997). Endostatiinin vaiheen I kliininen koesarja on hiljattain käynnistetty Yhdysvalloissa. Angiogeneesin estosta mahdollisesti aiheutuvien sivuvaikutusten tutkiminen on vasta alkuvaiheessa. On esitetty, että haavan paranemisessa tapahtuva angiogeneesi olisi erilaista kuin kasvaimen angiogeneesi. Fysiologinen angiogeneesi saattaakin olla niin monisäikeisesti koordinoitunutta, että yhden tekijän esto ei haittaisi sitä liiaksi. Kasvaimen angiogeneesi voi sen sijaan riippua vain muutamasta kasvutekijästä (Lin ym. 1997). Eri angiogeneesin estäjät vaikuttavat parhaiten eri vaiheissa syöpäkasvaimen kasvua (Bergers ym. 1999). Jos kasvainten angiogeneesin estossa päädytään yhdistelmähoitoi- Syöpäkasvaimet kuriin verisuonihoidolla? 709

6 hin, voi sivuvaikusten ja interaktioiden riski kasvaa. Mahdolliset sivuvaikutukset saattavat olla melko yllättäviäkin. Vastikään raportoitiin, että RGD-peptidit saattavat aktivoida solunsisäisen kaspaasi 3 -proteiinin ja voivat siten itsessään stimuloida apoptoosia (Buckley ym. 1999). Myös angiogeenisilla tekijöillä on todettu sivuvaikutuksia. Esimerkiksi VEGF kykenee stimuloimaan typpioksidin tuottoa sekä lisäämään verisuonten permeabiliteettia (VEGF tunnetaan myös nimellä vascular permeability factor, VPF). Siirtogeeniselle hiirelle, jonka keratinosyytit tuottavat suuria määriä VEGF:ää, muodostuu ihoon runsaasti verisuonia, joiden permeabiliteetti on lisääntynyt. Sen sijaan angiopoietiini 1:tä ihossa ilmentävien siirtogeenisten hiirten ihon kapillaarien permeabiliteetti on vähentynyt, eikä sen myöskään ole havaittu lisääntyneen tulehdusta aiheuttaville aineille altistumisen seurauksena (Thurston ym. 1999). Angiopoietiini 1:n permeabiliteettia estävä vaikutus on sinänsä kliinisesti merkittävä. Samalla se kuitenkin herättää kysymyksen, mitä muita vaikutuksia verisuonikasvutekijöillä on verisuonten kasvun edistämisen lisäksi. Ei juuri tiedetä, mitä näiden vaikutusten esto aiheuttaa. Eräs ongelma angiogeneesin estäjien kehittelyssä on, että angiogeneesille on useita in vivo ja in vitro -malleja eivätkä tulokset aina osu yksiin. Osa in vitro -malleista perustuu endoteelisolujen migraatioon ja putkenmuodostukseen solunulkoisessa matriksissa, osa migraatioon solumaljan pinnalla. Harvat näistä kuitenkaan vetävät vertoja in vivo -kokeille. Angiogeneesi ja metastasointi Kasvainten verisuonet poikkeavat huomattavan paljon elimistön muista verisuonista: endoteelisoluja normaalisti ympäröivät perisyytti- ja sileälihassoluista muodostuneet kerrokset ovat puutteellisia kasvainten verisuonissa. Lisäksi kasvainten verisuonten läpimitta vaihtelee ja monet ovat mutkittelevia ja epäsäännöllisesti haaroittuvia. Kasvainsoluista erittyvä VEGF kykenee lisämään verisuonten läpäisevyyttä. Nämä seikat helpottanevat syöpäsolujen joutumista verisuonen luumeniin ja siten etäpesäkkeiden muodostumista. Ei tarkalleen ymmärretä, mikä metastasoinnin vaihe on metastasointia rajoittava tekijä in vivo. Sellainen voisi olla syöpäsolujen siirtyminen verenkiertoon, selviäminen elossa verenkierrossa ja siirtyminen verenkierrosta kudokseen tai etäpesäkkeen kasvun alkaminen. Viimeksi mainittua vaihtoehtoa on pidetty todennäköisimpänä. Tiedetään, että syöpäpesäkkeestä saattaa siirtyä vuorokaudessa verenkiertoon miljoonia soluja, vaikka etäpesäkkeitä ei muodostuisikaan (esim. Andersson 1993). Äskettäin kuitenkin raportoitiin, että etäpesäkkeiden kasvu voi alkaa jo verisuonen sisällä, kunhan verenkierrossa olevat pahanlaatuiset solut ovat kyenneet adheroitumaan endoteelisoluihin (Al-Mehdi ym. 1999). On selvää, että veri- tai imusuonet ovat metastasoinnissa välttämätön väylä (ks. esim. Zetter 1998). Kokeellisesti metastasointia voidaan aiheuttaa mm. tuottamalla kasvainsoluissa imusuoniston kasvutekijää VEGF-C:tä (Mandriotan, Jussilan ym. julkaisematon havainto). On vielä epäselvää, voidaanko imusuonten kasvua stimuloivan VEGF-C-proteiinin (Jeltsch ym. 1997) tai sen reseptorin (VEGFR-3) vaikutuksia estämällä puuttua syövän metastasointiin imusuoniston kautta. Verisuonikasvutekijöiden ennustearvo syöpäpotilailla Verisuonikasvutekijöiden määrittämisen ennustearvosta eri syövissä on julkaistu kymmeniä raportteja viime vuosina. Seerumista voidaan määrittää pitoisuuksia mm. spesifisten vasta-aineisiin perustuvien menetelmien avulla. Toisaalta voidaan tutkia verisuonikasvutekijöiden ja niiden reseptorien ilmenemistä syöpäkasvaimesta saaduissa biopsianäytteissä. Eniten on tutkittu VEGF-kasvutekijää, ja jo nyt on selvää, että VEGF:n pitoisuus veressä on syöpäpotilailla usein suurentunut, ja monesti on havaittavissa selvä korrelaatio VEGF:n määrän, syövän pahanlaatuisuuden ja potilaan ennusteen välillä (esim. Dirix ym. 1997, Salven ym. 1998). Vielä on kuitenkin epäselvää, missä tilanteissa verisuonikasvutekijöiden määrittämisestä saadaan kliinisesti käyttökelpoista tietoa. 710 J. Laurén ja K. Alitalo

7 Lopuksi Verisuonistolle lankeaa luonnostaan keskeinen rooli pyrittäessä toimittamaan terapeuttinen määrä lääkeainetta kohdekudokseen: kaikki elimistön solut ovat vain muutaman solunmitan päässä lähimmästä kapillaarista. Verisuoniston molekyylitason ominaispiirteiden ymmärtäminen luo uusia mahdollisuuksia verisuoniston hyödyntämiseksi useiden sairauksien myös syövän hoidossa. Esimerkiksi lääkeaineiden ohjaaminen vain tiettyihin kudoksiin voi tulla mahdolliseksi. Vaikka kasvaimen erittämillä verisuonikasvutekijöillä on ennustearvoa syövässä, ei antiangiogeeninen terapia ole vielä lunastanut odotuksia syövän hoidossa. Hiirillä tehdyistä kokeista saadut tulokset ovat kuitenkin olleet poikkeuksellisen lupaavia. Tulokset säteilytyksen yhdistämisestä angiogeneesin estäjien kanssa ovat olleet niin ikään lupaavia (Mauceri ym. 1998). Kasvaimen verisuonten kasvun estoon tähtäävästä terapiasta saattaa hyvinkin tulla yksi hoitokeino nykyisten rinnalle. Kirjallisuutta Al-Mehdi A B, Tozawa K, Fisher A B, ym. Intravascular origin of metastasis from the proliferation of endothelium-attached tumor cells: a new model for metastasis. Nat Med 1999;6: Andersson L C. Etäpesäkkeen arvoitus. Duodecim 1993;109: Arap W, Pasqualini R, Ruoslahti E. Cancer treatment by targeted drug delivery to tumor vasculature in a mouse model. Science 1998; 279: Arbiser J L, Moses M A, Fernandez C A, ym. Oncogenic H-ras stimulates tumor angiogenesis by two distinct pathways. Proc Natl Acad Sci U S A 1997;94: Asahara T, Takahashi T, Masuda H, ym. VEGF contributes to postnatal neovascularization by mobilizing bone marrow-derived endothelial progenitor cells. Embo J 1999;18: Bergers G, Javaherian K, Lo KM, ym. Effects of angiogenesis inhibitors on multistage carcinogenesis in mice. Science 1999;284: Brower V. Tumor angiogenesis new drugs on the block. Nat Biotechnol 1999;17: Buckley C D, Pilling D, Henriquez N V, ym. RGD peptides induce apoptosis by direct caspase-3 activation. Nature 1999;397: Bunn H F, Poyton R O. Oxygen sensing and molecular adaptation to hypoxia. Physiol Rev 1996;76: Carmeliet P, Dor Y, Herbert J M, ym. Role of HIF-1alpha in hypoxiamediated apoptosis, cell proliferation and tumour angiogenesis. Nature 1998;394: Chin L, Tam A, Pomerantz J, ym. Essential role for oncogenic Ras in tumour maintenance. Nature 1999;400: Davis S, Aldrich T H, Jones P F, ym. Isolation of angiopoietin-1, a ligand for the TIE2 receptor, by secretion-trap expression cloning. Cell 1996;87: Dirix L Y, Vermeulen P B, Pawinski A, ym. Elevated levels of the angiogenic cytokines basic fibroblast growth factor and vascular endothelial growth factor in sera of cancer patients. Br J Cancer 1997;76: Ellerby H M, Arap W, Ellerby L M, ym. Anti-cancer activity of targeted pro-apoptotic peptides. Nat Med 1990;5: Folkman J. Tumor angiogenesis: therapeutic implications. N Engl J Med 1971;285: Folkman J. Anti-angiogenesis: new concept for therapy of solid tumors. Ann Surg 1972;175: Folkman J. What is the evidence that tumors are angiogenesis dependent? J Natl Cancer Inst 1990;82:4 6. Hanahan D, Folkman J. Patterns and emerging mechanisms of the angiogenic switch during tumorigenesis. Cell 86:353 64,1996. Holash J, Maisonpierre P C, Compton D, ym. Vessel cooption, regression, and growth in tumors mediated by angiopoietins and VEGF. Science 1999;284: Jeltsch M, Kaipainen A, Joukov V, ym. Hyperplasia of lymphatic vessels in VEGF-C transgenic mice. Science 1997;276: Jussila L, Alitalo K, Kaipainen A. Uutta imua lymfasuoniston biologiaan. Duodecim 1998;114: Korpelainen E I, Alitalo K. Signaling angiogenesis and lymphangiogenesis. Curr Opin Cell Biol 1998;10: Lin P, Polverini P, Dewhirst M, ym. Inhibition of tumor angiogenesis using a soluble receptor establishes a role for Tie2 in pathologic vascular growth. J Clin Invest 1997;100: Maisonpierre P C, Suri C, Jones P F, ym. Angiopoietin-2, a natural antagonist for Tie2 that disrupts in vivo angiogenesis. Science 1997; 277: Maniotis A J, Folberg R, Hess A, ym. Vascular channel formation by human melanoma cells in vivo and in vitro: vasculogenic mimicry. Am J Pathol 1999;155: Mauceri H J, Hanna N N, Beckett M A, ym. Combined effects of angiostatin and ionizing radiation in antitumour therapy. Nature 1998; 394: Muller Y A, Li B, Christinger H W, ym. Vascular endothelial growth factor: crystal structure and functional mapping of the kinase domain receptor binding site. Proc Natl Acad Sci U S A 1997; 94: O Reilly M S, Boehm T, Shing Y, ym. Endostatin: an endogenous inhibitor of angiogenesis and tumor growth. Cell 1997;88: O Reilly M S, Holmgren L, Shing Y, ym. Angiostatin: a novel angiogenesis inhibitor that mediates the suppression of metastases by a Lewis lung carcinoma. Cell 1994;79: Okada F, Rak J W, Croix B S, ym. Impact of oncogenes in tumor angiogenesis: mutant K-ras up-regulation of vascular endothelial growth factor/vascular permeability factor is necessary, but not sufficient for tumorigenicity of human colorectal carcinoma cells. Proc Natl Acad Sci U S A 1998;95: Risau W. Mechanisms of angiogenesis. Nature 1997;386: Salven P, Ruotsalainen T, Mattson K, Joensuu H. High pre-treatment serum level of vascular endothelial growth factor (VEGF) is associated with poor outcome in small-cell lung cancer. Int J Cancer 1998;79: Thompson T C, Southgate J, Kitchener G, Land H. Multistage carcinogenesis induced by ras and myc oncogenes in a reconstituted organ. Cell 1989;56: Thurston G, Suri C, Smith K, ym. Leakage-Resistant Blood Vessels in Mice Transgenically Overexpressing Angiopoietin-1. Science 1999;286: Zetter B R. Angiogenesis and tumor metastasis. Annu Rev Med 1998;49: JUHA LAURÉN, LK KARI ALITALO, akatemiaprofessori kari.alitalo@helsinki.fi Haartman-instituutti, molekyyli- ja syöpäbiologian laboratorio Haartmaninkatu 3, Helsinki Aikakauskirjan pyytämä katsaus Jätetty toimitukselle Syöpäkasvaimet kuriin verisuonihoidolla? 711