熱休克蛋白90與肺癌相關(guān)性研究進展

陳 欣，戈海澤

1.天津市第三中心醫(yī)院，天津 300170；2.天津市人工細胞重點實驗室，天津 300170；3.衛(wèi)生部人工細胞工程技術(shù)研究中心，天津，300170

肺癌是一種嚴重危害人類健康的惡性腫瘤，是遺傳因素和環(huán)境因素共同所致的疾病［1］，也是目前導致人類因癌癥死亡的首要疾病之一。肺癌的早期診斷及復發(fā)的早期檢測是其有效治療的關(guān)鍵，也是降低肺癌死亡率的有效手段。

熱休克蛋白（Heatshockprotein，HSP）是一種廣泛存在于細菌到哺乳動物中的急性反應蛋白，正常情況下，表達含量極低，當機體應激時（高溫、病毒、感染、缺氧、紫外線照射等），機體會合成此種蛋白來保護機體，主要功能是提高細胞的應激能力，特別是耐熱能力［2］。研究發(fā)現(xiàn)熱休克蛋白在多數(shù)腫瘤中高表達，并參與腫瘤的生長、侵襲、轉(zhuǎn)移等［3］。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，HSP90 在肺癌的發(fā)生發(fā)展的過程中起關(guān)鍵性作用，本文就近年來HSP90與肺癌的相關(guān)性做一概述，并探討其抑制劑的在肺癌早期干預的應用前景。

1 HSP90概述

1.1 HSP90的結(jié)構(gòu)

HSP又稱應激蛋白，1962年遺傳學家Ritossa等在研究果蠅唾液腺染色體時，無意在果蠅幼蟲唾液腺染色體中發(fā)現(xiàn)了熱休克反應，1974 年Tissieres 等研究團隊從熱休克果蠅幼蟲體內(nèi)多種組織器官以及細胞中分離出六種新的蛋白峰表達異常增高，他們研究發(fā)現(xiàn)是由于機體溫度異常升高抑制了部分正常基因的表達以及蛋白質(zhì)的生物合成，同時激發(fā)細胞核內(nèi)相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄，合成的一種特殊的對機體有保護作用的蛋白質(zhì)，稱為HSP［4］。HSPs是生物體中普遍存在的高度保守的蛋白，具有保守性、普遍性、非特異性、時間性、組織特異性等特點［5］。按照分子量與同源性［6］差異，熱休克蛋白共分為五類，分別為HSP100，HSP90，HSP70，HSP60以及小分子熱休克蛋白。

HSP90 的結(jié)構(gòu)主要以同源二聚體的形式存在于細胞漿內(nèi)，每兩個單體組成一個同源二聚體［7］。每個單體主要包括三個功能結(jié)構(gòu)域，分別為N-端、M-端中間域和C-端結(jié)構(gòu)域。人類HSP90 可以分為四種不同的亞型，分別為HSP90α亞型、HSP90β亞型、TRAP1亞型和Grp94亞型［8］。

1.2 HSP90的功能

HSP90 作為細胞內(nèi)最活躍的分子伴侶，主要功能是促進新生的多肽進行正確的組裝、折疊，以及幫助錯誤蛋白或者受損蛋白恢復其正常構(gòu)象，防止蛋白質(zhì)錯誤的折疊、聚集，還可以通過26S 蛋白酶復合體抗原決定簇的生成和裝配來促進主要組織相容性復合體Ⅰ（Major Histocompati?bility Complex，MHCⅠ）抗原的加工［9］。對于本質(zhì)上無序且高聚集傾向的蛋白質(zhì)來說HSP90 特別重要，研究發(fā)現(xiàn)，HSP90 與機體的細胞老化也存在密切關(guān)聯(lián)，HSP90 可保護機體內(nèi)多種年齡相關(guān)性蛋白酶體的氧化、衰退，但是，隨著細胞的老化，HSP90 與年齡相關(guān)性蛋白酶體之間的關(guān)聯(lián)程度也明顯降低，從而導致細胞毒性和細胞凋亡或者細胞死亡［10］。

HSP90 是一種普遍存在的分子伴侶，負責許多致癌蛋白的穩(wěn)定和成熟［11］。HSP90通過與受體蛋白結(jié)合的方式來影響腫瘤細胞的發(fā)生發(fā)展，體內(nèi)有多種細胞受體（如Akt、Apaf-1、HER-2/neu、Raf-1、CDK4、CDK6 等）主要作用是參與細胞周期的調(diào)節(jié)、細胞的轉(zhuǎn)化以及細胞存活和凋亡，在多種腫瘤細胞中這些受體的表達都明顯增高，HSP90 通過與這些受體的結(jié)合激活細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導通路，從而刺激腫瘤細胞的異常增生［12］，HSP90還可以通過自身構(gòu)象的特異性改變與突變型p53 基因結(jié)合，導致突變型p53 構(gòu)象發(fā)生改變，形成大量的復合體聚集，p53 復合體的半衰期明顯延長，通過抑制細胞凋亡，促進腫瘤相關(guān)基因的表達明顯增高，從而促進腫瘤細胞的無限增值和腫瘤的進一步形成［13］。目前，HSP90 已成為最廣泛研究的癌癥治療靶點，它是一種與癌細胞的增值、分化、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥性相關(guān)的熱休克蛋白［14］。

2 HSP90與肺癌相關(guān)性

2.1 HSP90可以用于肺癌的早期檢測與預后判斷

HSP90在肺癌細胞中高表達［15］。與正常細胞相比，癌細胞更依賴于包括熱休克蛋白在內(nèi)的應激相關(guān)蛋白，因為它們需要重組信號轉(zhuǎn)導和代謝途徑［16］。HSP90激活其下游調(diào)節(jié)蛋白，通過PI3K-AKT-mTOR信號通路和RAF-MEKERK 信號級聯(lián)反應促使肺癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移。研究顯示HSP90 蛋白不同類型的肺癌組織表達明顯增高，在肺良性病變組織中HSP90也有表達，并且HSP90蛋白表達明顯高于肺良性病變組織以及正常對照組織，研究還發(fā)現(xiàn)其表達水平與肺癌的臨床分期也存在相關(guān)性，因此HSP90蛋白檢測可以作為肺癌的早期檢測手段之一。研究發(fā)現(xiàn)HSP90在肺鱗癌中的陽性表達率低于在肺腺癌中的表達，但具體作用機制尚不十分明確［17］。目前關(guān)于HSP90 與肺癌不同TNM 分期之間的相關(guān)性尚需要進一步的研究證實，為HSP90作為潛在的治療靶標提供理論依據(jù)。

此外，有研究表明非小細胞肺癌（NSCLC）患者總生存期明顯縮短與腫瘤細胞以及血液中HSP90 的過度表達有關(guān)，表明HSP90 可用于預測生存期，HSP90 的高度表達可被視為非小細胞肺癌的獨立預后因素［18-19］。其作用機制可能是HSP90通過多分子伴侶復合物的形式改變作用蛋白的構(gòu)象以及穩(wěn)定性，從而影響腫瘤細胞的生長與侵襲。

2.2 HSP90可以與肺癌的腫瘤標志物進行聯(lián)合檢測

研究表明，將血清腫瘤標志物與Ki-67、HSP90 進行聯(lián)合檢測，發(fā)現(xiàn)肺癌組患者HSP90表達水平和陽性率均明顯高于正常對照組，將HSP90于肺癌患者的血清腫瘤標志物進行聯(lián)合檢測，可以明顯的提高肺癌的檢出率，HSP90可以與作為肺癌的早期檢測指標［20］。據(jù)董莉等［21］研究表明，HSP90a 靈敏度高于其他，特別是HSP90a 和CEA，NSE，CYFRA21—1，SCC 五項聯(lián)合檢測，敏感度是98.19%、特異度為91.7%，對于肺癌高危人群來說篩查是較好和較早的方法。因此，HSP90 與其他檢測指標聯(lián)合檢測，是肺癌早期診斷的重要策略。

3 HSP90靶向藥物研究進展

盡管發(fā)展了先進的治療方案，如分子靶向治療和免疫治療，肺癌患者的5 年存活率仍低于20%，表明需要制定其他的治療方法。HSP90 在癌基因蛋白的成熟過程中起重要作用，被認為是一種抗癌治療靶點［22］。 靶向治療的實施為更有效的癌癥治療提供了希望［23］。HSP90通過分子伴侶的作用維持細胞內(nèi)多種致癌基因的構(gòu)像與細胞穩(wěn)定，在肺癌的發(fā)生、發(fā)展以及侵襲轉(zhuǎn)移中都發(fā)揮著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)HSP90抑制劑是目前看來具有開發(fā)前景的抗腫瘤藥物之一，主要是通過抑制腫瘤細胞中HSP90的表達來干擾腫瘤細胞的增殖與轉(zhuǎn)移［24］。最早被發(fā)現(xiàn)的HSP90 抑制劑是格爾德霉素（Geldanamycin，GA）于1970 年在吸濕鏈霉菌的發(fā)酵液中發(fā)現(xiàn)，雖然格爾德霉素具有較強的抗腫瘤活性，但由于其脂溶性強、嚴重的肝臟毒性限制了他的進一步臨床應用［25］?；诟駹柕旅顾貒乐氐呐R床副作用，許多學者通過藥物結(jié)構(gòu)的改變設計出許多的HSP90抑制劑，與格爾德霉素相比，他們的臨床應用更為廣泛，副作用尤其肝臟毒性明顯降低，如17-AAG，17-DMAG 等［26］，但由于17-AAG 分子量大，生物穩(wěn)定性及溶解度不理想，生物利用度低等缺點影響了他的臨床應用，研究者又進一步合成了很多小分子HSP90 抑制劑，主要包括PU3，新生霉素以及格爾德霉素的另一種衍生物17-DMAG［27］。

除此之外，針對HSP90 靶向治療的最新研究方案還有HSP 疫苗，外泌體和miRNA 技術(shù)，這些治療手段破壞HSP90對腫瘤細胞的保護作用。由于腫瘤細胞可利用HSPs網(wǎng)絡繞過細胞凋亡，根據(jù)這個原理調(diào)節(jié)miRNA 抑制HSPs為治療惡性腫瘤提供一種新思路［28］。分子伴侶疫苗對患者癌細胞表達的抗原進行特殊治療，可作為抗原提呈分子作用于腫瘤細胞表面，可被T 淋巴細胞受體識別，并通過TLR在多種免疫細胞中誘導信號轉(zhuǎn)導［29］。對于化療的一些問題，如非選擇性毒性、耐藥性和復發(fā)，選擇性靶向癌細胞過度激活信號通路的藥物已得到廣泛開發(fā)，目前有幾種藥物被用作攜帶相關(guān)基因改變的肺癌患者的一線治療［30］。

HSP90 抑制劑可以阻斷腫瘤細胞內(nèi)的多個與細胞生長以及細胞信號通路中的多個靶點，因此不易產(chǎn)生單一通路阻斷后的耐藥性。現(xiàn)有HSP90抑制劑的主要缺點是水溶性比較差、肝臟毒性嚴重，因此需要進一步完善HSP90抑制劑結(jié)構(gòu)及作用機制的研究，開發(fā)出更好的HSP90 抑制劑，用于腫瘤的臨床治療。

4 小結(jié)

綜上所述，HSP90 是細胞內(nèi)最活躍的分子伴侶蛋白之一，在肺癌的發(fā)生發(fā)展，侵襲轉(zhuǎn)移過程都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。HSP90 抑制劑通過阻斷腫瘤細胞內(nèi)的多個與細胞生長以及細胞信號通路中的多個靶點，不易產(chǎn)生單一通路阻斷后的耐藥性，已經(jīng)成為目前肺癌以及其他惡性腫瘤治療研究熱點，HSP90將成為肺癌早期診斷與治療的新靶標。