热休克蛋白90与肺癌相关性研究进展

陈 欣，戈海泽

1.天津市第三中心医院，天津 300170；2.天津市人工细胞重点实验室，天津 300170；3.卫生部人工细胞工程技术研究中心，天津，300170

肺癌是一种严重危害人类健康的恶性肿瘤，是遗传因素和环境因素共同所致的疾病［1］，也是目前导致人类因癌症死亡的首要疾病之一。肺癌的早期诊断及复发的早期检测是其有效治疗的关键，也是降低肺癌死亡率的有效手段。

热休克蛋白（Heatshockprotein，HSP）是一种广泛存在于细菌到哺乳动物中的急性反应蛋白，正常情况下，表达含量极低，当机体应激时（高温、病毒、感染、缺氧、紫外线照射等），机体会合成此种蛋白来保护机体，主要功能是提高细胞的应激能力，特别是耐热能力［2］。研究发现热休克蛋白在多数肿瘤中高表达，并参与肿瘤的生长、侵袭、转移等［3］。越来越多的研究发现，HSP90 在肺癌的发生发展的过程中起关键性作用，本文就近年来HSP90与肺癌的相关性做一概述，并探讨其抑制剂的在肺癌早期干预的应用前景。

1 HSP90概述

1.1 HSP90的结构

HSP又称应激蛋白，1962年遗传学家Ritossa等在研究果蝇唾液腺染色体时，无意在果蝇幼虫唾液腺染色体中发现了热休克反应，1974 年Tissieres 等研究团队从热休克果蝇幼虫体内多种组织器官以及细胞中分离出六种新的蛋白峰表达异常增高，他们研究发现是由于机体温度异常升高抑制了部分正常基因的表达以及蛋白质的生物合成，同时激发细胞核内相关的基因转录，合成的一种特殊的对机体有保护作用的蛋白质，称为HSP［4］。HSPs是生物体中普遍存在的高度保守的蛋白，具有保守性、普遍性、非特异性、时间性、组织特异性等特点［5］。按照分子量与同源性［6］差异，热休克蛋白共分为五类，分别为HSP100，HSP90，HSP70，HSP60以及小分子热休克蛋白。

HSP90 的结构主要以同源二聚体的形式存在于细胞浆内，每两个单体组成一个同源二聚体［7］。每个单体主要包括三个功能结构域，分别为N-端、M-端中间域和C-端结构域。人类HSP90 可以分为四种不同的亚型，分别为HSP90α亚型、HSP90β亚型、TRAP1亚型和Grp94亚型［8］。

1.2 HSP90的功能

HSP90 作为细胞内最活跃的分子伴侣，主要功能是促进新生的多肽进行正确的组装、折叠，以及帮助错误蛋白或者受损蛋白恢复其正常构象，防止蛋白质错误的折叠、聚集，还可以通过26S 蛋白酶复合体抗原决定簇的生成和装配来促进主要组织相容性复合体Ⅰ（Major Histocompati⁃bility Complex，MHCⅠ）抗原的加工［9］。对于本质上无序且高聚集倾向的蛋白质来说HSP90 特别重要，研究发现，HSP90 与机体的细胞老化也存在密切关联，HSP90 可保护机体内多种年龄相关性蛋白酶体的氧化、衰退，但是，随着细胞的老化，HSP90 与年龄相关性蛋白酶体之间的关联程度也明显降低，从而导致细胞毒性和细胞凋亡或者细胞死亡［10］。

HSP90 是一种普遍存在的分子伴侣，负责许多致癌蛋白的稳定和成熟［11］。HSP90通过与受体蛋白结合的方式来影响肿瘤细胞的发生发展，体内有多种细胞受体（如Akt、Apaf-1、HER-2/neu、Raf-1、CDK4、CDK6 等）主要作用是参与细胞周期的调节、细胞的转化以及细胞存活和凋亡，在多种肿瘤细胞中这些受体的表达都明显增高，HSP90 通过与这些受体的结合激活细胞内的信号转导通路，从而刺激肿瘤细胞的异常增生［12］，HSP90还可以通过自身构象的特异性改变与突变型p53 基因结合，导致突变型p53 构象发生改变，形成大量的复合体聚集，p53 复合体的半衰期明显延长，通过抑制细胞凋亡，促进肿瘤相关基因的表达明显增高，从而促进肿瘤细胞的无限增值和肿瘤的进一步形成［13］。目前，HSP90 已成为最广泛研究的癌症治疗靶点，它是一种与癌细胞的增值、分化、侵袭、转移和耐药性相关的热休克蛋白［14］。

2 HSP90与肺癌相关性

2.1 HSP90可以用于肺癌的早期检测与预后判断

HSP90在肺癌细胞中高表达［15］。与正常细胞相比，癌细胞更依赖于包括热休克蛋白在内的应激相关蛋白，因为它们需要重组信号转导和代谢途径［16］。HSP90激活其下游调节蛋白，通过PI3K-AKT-mTOR信号通路和RAF-MEKERK 信号级联反应促使肺癌细胞的增殖和转移。研究显示HSP90 蛋白不同类型的肺癌组织表达明显增高，在肺良性病变组织中HSP90也有表达，并且HSP90蛋白表达明显高于肺良性病变组织以及正常对照组织，研究还发现其表达水平与肺癌的临床分期也存在相关性，因此HSP90蛋白检测可以作为肺癌的早期检测手段之一。研究发现HSP90在肺鳞癌中的阳性表达率低于在肺腺癌中的表达，但具体作用机制尚不十分明确［17］。目前关于HSP90 与肺癌不同TNM 分期之间的相关性尚需要进一步的研究证实，为HSP90作为潜在的治疗靶标提供理论依据。

此外，有研究表明非小细胞肺癌（NSCLC）患者总生存期明显缩短与肿瘤细胞以及血液中HSP90 的过度表达有关，表明HSP90 可用于预测生存期，HSP90 的高度表达可被视为非小细胞肺癌的独立预后因素［18-19］。其作用机制可能是HSP90通过多分子伴侣复合物的形式改变作用蛋白的构象以及稳定性，从而影响肿瘤细胞的生长与侵袭。

2.2 HSP90可以与肺癌的肿瘤标志物进行联合检测

研究表明，将血清肿瘤标志物与Ki-67、HSP90 进行联合检测，发现肺癌组患者HSP90表达水平和阳性率均明显高于正常对照组，将HSP90于肺癌患者的血清肿瘤标志物进行联合检测，可以明显的提高肺癌的检出率，HSP90可以与作为肺癌的早期检测指标［20］。据董莉等［21］研究表明，HSP90a 灵敏度高于其他，特别是HSP90a 和CEA，NSE，CYFRA21—1，SCC 五项联合检测，敏感度是98.19%、特异度为91.7%，对于肺癌高危人群来说筛查是较好和较早的方法。因此，HSP90 与其他检测指标联合检测，是肺癌早期诊断的重要策略。

3 HSP90靶向药物研究进展

尽管发展了先进的治疗方案，如分子靶向治疗和免疫治疗，肺癌患者的5 年存活率仍低于20%，表明需要制定其他的治疗方法。HSP90 在癌基因蛋白的成熟过程中起重要作用，被认为是一种抗癌治疗靶点［22］。 靶向治疗的实施为更有效的癌症治疗提供了希望［23］。HSP90通过分子伴侣的作用维持细胞内多种致癌基因的构像与细胞稳定，在肺癌的发生、发展以及侵袭转移中都发挥着重要作用。研究发现HSP90抑制剂是目前看来具有开发前景的抗肿瘤药物之一，主要是通过抑制肿瘤细胞中HSP90的表达来干扰肿瘤细胞的增殖与转移［24］。最早被发现的HSP90 抑制剂是格尔德霉素（Geldanamycin，GA）于1970 年在吸湿链霉菌的发酵液中发现，虽然格尔德霉素具有较强的抗肿瘤活性，但由于其脂溶性强、严重的肝脏毒性限制了他的进一步临床应用［25］。基于格尔德霉素严重的临床副作用，许多学者通过药物结构的改变设计出许多的HSP90抑制剂，与格尔德霉素相比，他们的临床应用更为广泛，副作用尤其肝脏毒性明显降低，如17-AAG，17-DMAG 等［26］，但由于17-AAG 分子量大，生物稳定性及溶解度不理想，生物利用度低等缺点影响了他的临床应用，研究者又进一步合成了很多小分子HSP90 抑制剂，主要包括PU3，新生霉素以及格尔德霉素的另一种衍生物17-DMAG［27］。

除此之外，针对HSP90 靶向治疗的最新研究方案还有HSP 疫苗，外泌体和miRNA 技术，这些治疗手段破坏HSP90对肿瘤细胞的保护作用。由于肿瘤细胞可利用HSPs网络绕过细胞凋亡，根据这个原理调节miRNA 抑制HSPs为治疗恶性肿瘤提供一种新思路［28］。分子伴侣疫苗对患者癌细胞表达的抗原进行特殊治疗，可作为抗原提呈分子作用于肿瘤细胞表面，可被T 淋巴细胞受体识别，并通过TLR在多种免疫细胞中诱导信号转导［29］。对于化疗的一些问题，如非选择性毒性、耐药性和复发，选择性靶向癌细胞过度激活信号通路的药物已得到广泛开发，目前有几种药物被用作携带相关基因改变的肺癌患者的一线治疗［30］。

HSP90 抑制剂可以阻断肿瘤细胞内的多个与细胞生长以及细胞信号通路中的多个靶点，因此不易产生单一通路阻断后的耐药性。现有HSP90抑制剂的主要缺点是水溶性比较差、肝脏毒性严重，因此需要进一步完善HSP90抑制剂结构及作用机制的研究，开发出更好的HSP90 抑制剂，用于肿瘤的临床治疗。

4 小结

综上所述，HSP90 是细胞内最活跃的分子伴侣蛋白之一，在肺癌的发生发展，侵袭转移过程都发挥着至关重要的作用。HSP90 抑制剂通过阻断肿瘤细胞内的多个与细胞生长以及细胞信号通路中的多个靶点，不易产生单一通路阻断后的耐药性，已经成为目前肺癌以及其他恶性肿瘤治疗研究热点，HSP90将成为肺癌早期诊断与治疗的新靶标。