熱休克蛋白90與肺癌相關(guān)性研究進(jìn)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(xì)胞重點實驗室，天津 300170；3.衛(wèi)生部人工細(xì)胞工程技術(shù)研究中心，天津，300170

肺癌是一種嚴(yán)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(dǎo)致人類因癌癥死亡的首要疾病之一。肺癌的早期診斷及復(fù)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(xì)菌到哺乳動物中的急性反應(yīng)蛋白，正常情況下，表達(dá)含量極低，當(dāng)機(jī)體應(yīng)激時（高溫、病毒、感染、缺氧、紫外線照射等），機(jī)體會合成此種蛋白來保護(hù)機(jī)體，主要功能是提高細(xì)胞的應(yīng)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(dá)，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(yù)的應(yīng)用前景。

1 HSP90概述

1.1 HSP90的結(jié)構(gòu)

HSP又稱應(yīng)激蛋白，1962年遺傳學(xué)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(yīng)，1974 年Tissieres 等研究團(tuán)隊從熱休克果蠅幼蟲體內(nèi)多種組織器官以及細(xì)胞中分離出六種新的蛋白峰表達(dá)異常增高，他們研究發(fā)現(xiàn)是由于機(jī)體溫度異常升高抑制了部分正常基因的表達(dá)以及蛋白質(zhì)的生物合成，同時激發(fā)細(xì)胞核內(nèi)相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄，合成的一種特殊的對機(jī)體有保護(hù)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(xì)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(xì)胞內(nèi)最活躍的分子伴侶，主要功能是促進(jìn)新生的多肽進(jìn)行正確的組裝、折疊，以及幫助錯誤蛋白或者受損蛋白恢復(fù)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(fù)合體抗原決定簇的生成和裝配來促進(jìn)主要組織相容性復(fù)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(jī)體的細(xì)胞老化也存在密切關(guān)聯(lián)，HSP90 可保護(hù)機(jī)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(xì)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(dǎo)致細(xì)胞毒性和細(xì)胞凋亡或者細(xì)胞死亡［10］。

HSP90 是一種普遍存在的分子伴侶，負(fù)責(zé)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(xì)胞的發(fā)生發(fā)展，體內(nèi)有多種細(xì)胞受體（如Akt、Apaf-1、HER-2/neu、Raf-1、CDK4、CDK6 等）主要作用是參與細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)、細(xì)胞的轉(zhuǎn)化以及細(xì)胞存活和凋亡，在多種腫瘤細(xì)胞中這些受體的表達(dá)都明顯增高，HSP90 通過與這些受體的結(jié)合激活細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而刺激腫瘤細(xì)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(dǎo)致突變型p53 構(gòu)象發(fā)生改變，形成大量的復(fù)合體聚集，p53 復(fù)合體的半衰期明顯延長，通過抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)明顯增高，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的無限增值和腫瘤的進(jìn)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(xì)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(yù)后判斷

HSP90在肺癌細(xì)胞中高表達(dá)［15］。與正常細(xì)胞相比，癌細(xì)胞更依賴于包括熱休克蛋白在內(nèi)的應(yīng)激相關(guān)蛋白，因為它們需要重組信號轉(zhuǎn)導(dǎo)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(yīng)促使肺癌細(xì)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(dá)明顯增高，在肺良性病變組織中HSP90也有表達(dá)，并且HSP90蛋白表達(dá)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(dá)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(dá)率低于在肺腺癌中的表達(dá)，但具體作用機(jī)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(jìn)一步的研究證實，為HSP90作為潛在的治療靶標(biāo)提供理論依據(jù)。

此外，有研究表明非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）患者總生存期明顯縮短與腫瘤細(xì)胞以及血液中HSP90 的過度表達(dá)有關(guān)，表明HSP90 可用于預(yù)測生存期，HSP90 的高度表達(dá)可被視為非小細(xì)胞肺癌的獨立預(yù)后因素［18-19］。其作用機(jī)制可能是HSP90通過多分子伴侶復(fù)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(xì)胞的生長與侵襲。

2.2 HSP90可以與肺癌的腫瘤標(biāo)志物進(jìn)行聯(lián)合檢測

研究表明，將血清腫瘤標(biāo)志物與Ki-67、HSP90 進(jìn)行聯(lián)合檢測，發(fā)現(xiàn)肺癌組患者HSP90表達(dá)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(biāo)志物進(jìn)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(biāo)［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(biāo)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(jìn)展

盡管發(fā)展了先進(jìn)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(rèn)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(xì)胞內(nèi)多種致癌基因的構(gòu)像與細(xì)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(xì)胞中HSP90的表達(dá)來干擾腫瘤細(xì)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(qiáng)的抗腫瘤活性，但由于其脂溶性強(qiáng)、嚴(yán)重的肝臟毒性限制了他的進(jìn)一步臨床應(yīng)用［25］。基于格爾德霉素嚴(yán)重的臨床副作用，許多學(xué)者通過藥物結(jié)構(gòu)的改變設(shè)計出許多的HSP90抑制劑，與格爾德霉素相比，他們的臨床應(yīng)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(yīng)用，研究者又進(jìn)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(xì)胞的保護(hù)作用。由于腫瘤細(xì)胞可利用HSPs網(wǎng)絡(luò)繞過細(xì)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(xì)胞表達(dá)的抗原進(jìn)行特殊治療，可作為抗原提呈分子作用于腫瘤細(xì)胞表面，可被T 淋巴細(xì)胞受體識別，并通過TLR在多種免疫細(xì)胞中誘導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)［29］。對于化療的一些問題，如非選擇性毒性、耐藥性和復(fù)發(fā)，選擇性靶向癌細(xì)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(xì)胞內(nèi)的多個與細(xì)胞生長以及細(xì)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(yán)重，因此需要進(jìn)一步完善HSP90抑制劑結(jié)構(gòu)及作用機(jī)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(xì)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(xì)胞內(nèi)的多個與細(xì)胞生長以及細(xì)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(biāo)。