HSP90与结直肠癌

热休克蛋白90（HSP90）是细胞内一种普遍存在的、十分保守的以及有高度活性的蛋白质，它在肿瘤细胞内的含量要比正常细胞多。作为一种分子伴侣，HSP90协助不同种类的癌蛋白（即HSP90的服务蛋白）进行折叠并使之变得稳定、成熟，而HSP90的服务蛋白中拥有大量的诸如激酶和转录因子等信号转导分子，这些分子对于肿瘤的形成和生长发挥着重要作用。

HSP90在结直肠中的表达

HSP90在不同的癌症中过度表达，它们被认为是结直肠癌（CRC）中的致癌基因。这些伴侣有选择性地稳定和激活一组客户蛋白。许多HSP90客户蛋白在癌症生物学中发挥作用，因为它们调节细胞的基本功能，如细胞周期、凋亡和增殖。HSP90促进CRC的机制之一是通过抑制MDM2和chipe3泛素连接酶来稳定mut p53，而MDM2和chipe3泛素连接酶通常会降解mutp53。当HSP90稳定时，mut p53突变导致P53的丢失，并构成功能突变的增加，促进癌症的进展。HIF-1α是一种致癌转录因子，在缺氧后上调，以增加参与细胞增殖的主要基因的转录。HIF-1α也导致CRC从氧化磷酸化(OXPHOS)到厌氧糖酵解的代谢转换，这一现象被称为“Warburg效应”。最近一项研究报道，CRC中HSP90上调介导F-FDG积累，这是“Warburg效应”的常见现象。最近发现的其他HSP90客户蛋白包括高迁移率组AT-hook 2 (HMGA2)和E3泛素蛋白连接酶Hakai。HMGA2是一种非组蛋白转录因子，与染色质结合并调节其他蛋白的表达。当HSP90被抑制时，HMGA2被下调并抑制CRC细胞的生长。在Hakai蛋白的所有靶点中，E-cadherin是研究最多的靶点。抑制HSP90会导致其靶点E-cadherin的积累，进而抑制结直肠癌转移。

HSP90与诊断和预后价值

HSP90在细胞增殖和生存中发挥着重要作用，其过表达已被报道与CRC密切相关;因此，我们在CRC患者中评估HSP90的表达，分析其预后意义。对99例结直肠癌组织和81例正常组织的免疫组化结果显示，HSP90表达升高与结直肠癌患者预后不良相关。HS90也被确定为OS[22]的独立危险因素。然而，HSP90有两种不同的亚型——HSP90α和HSP90β，而HSP90β对CRC患者的预后没有影响。此外，TRAP1被确定为CRC的预后标志物，其过表达与CRC侵袭和疾病特异性生显著降低相关。最后，GRP94的过表达也被发现与CRC患的肿瘤总体大小和pT分期的增加显著相关。GRP94已知与良好的CRC预后相关。GRP94作为有效或无效的预后标志物的使用主要取决于其作为癌基因或抑癌基因的功能取决于肿瘤微环境。涉及使用热休克蛋白作为预后标志物的研究将提供更深入的了解CRC的自然历史，允许开发更多的治疗选择。

HSP90抑制剂

HSP90抑制剂是研究最广泛的HSP抑制剂用于癌症治疗[76]。HSP90通过与主要癌基因相互作用和稳定，促进癌细胞异常生长[21]，在细胞增殖、分化和转移中发挥重要作用。虽然HSP90家族有四个成员，它们的靶蛋白不同，但它们的结构相同。因为它们的n端结构域是ATP依赖的伴侣蛋白，所以它们有ATP结合袋。通过靶向该结构域，可以使用一种叫做pan-HSP90抑制剂的HSP90抑制剂抑制多个HSP90成员[77]。第一类HSP90α抑制剂是17-烯丙基氨基-17-去甲氧基格尔德霉素(17-AAG)，这是一种专门针对HSP90 ATP结合袋的格尔德霉素衍生物。17-AAG抑制HSP90的atp酶活性，从而通过蛋白酶体机制促进HSP90的降解[78]。17-AAG治疗后，由于细胞周期蛋白B1水平降低，CRC细胞被抑制在G2。


此外，17-AAG下调STAT3诱导CRC细胞凋亡[78]。迄今为止，已有超过18种不同的HSP90抑制剂进入了临床试验阶段。不幸的是，由于其较高的毒性，没有一种HSP90蛋白具有足够的疗效，从而获得FDA的批准[77]，因为许多HSP90客户蛋白在正常的身体发育中发挥着重要作用[79]。目前，研究人员正在寻找一种特异靶向HSP90致癌客户蛋白的替代方法，这可能通过靶向其与其他伴侣蛋白的蛋白-蛋白相互作用(PPI)来实现[79]。其中一个例子是靶向CdC37，它是一种明确允许hsp90 -激酶相互作用的辅助伴侣。与广泛靶向HSP90的atp酶活性不同，靶向HSP90- cdc37 PPI将抑制激酶成熟，从而实现安全、特异的抗癌治疗[79]。目前正在对不同的化合物进行这种相互作用的测试，在体内和体外实验中都显示出了很好的结果[79]。


其中一种化合物是小分子抑制剂DDO-5936[80]。DDO-5936与HSP90的Glu47残基结合，并用Cdc37干扰PPI，随后抑制CRC细胞系中HSP90的激酶客户蛋白。CRC细胞的增殖被抑制是由于随后的周期蛋白依赖性激酶4 (Cdk4)的降解。HSP90抑制剂的另一个限制是它们通过atp结合盒(ABC)转运体输出，使癌细胞对这些抑制剂[13]产生抗性。ABC转运体的一个例子是p -糖蛋白(P-gp)，它将外来分子泵到细胞外引起多药耐药(MDR);因此，以HSP90和P-gp为靶点的双活性药物似乎具有有效的抗结直肠癌治疗活性。为此，我们测试了11种HSP90抑制剂抑制P-gp引起的肿瘤生长和MDR, 11种测试化合物中有3种成功抑制了P-gp过表达和与HSP90一起在CRC细胞中抑制了MDR。这些化合物是CRC[13]中P-gp过表达的潜在抗癌治疗药物。


然而，还有其他机制可以使癌细胞对HSP90抑制剂产生耐药性，例如下游蛋白的靶标独立激活。这种激活主要是由突变引起的，突变改变了靶蛋白的表达并激活了另一种途径来产生靶蛋白[13];因此，HSP90抑制剂与其他标准化疗联合使用可能会提高其效价[81]。根据这一建议，Wu等人通过结合间苯二酚和HSP90抑制剂的不同化疗方法，确定了一系列被称为氟嘧啶-2,4-二羟基-5-异丙基苯甲酰胺的药物[82]。其中一种化合物12c在结直肠癌细胞系中具有显著活性，证明了这种新型HSP90抑制剂在治疗结直肠癌中的作用。在另一项研究中，Moradi等人将17-AAG与辐照(Ir)和金纳米颗粒(GNP)联合治疗，揭示了通过抑制细胞增殖和诱导CRC细胞凋亡的潜在抗癌治疗，进一步证明了[15]联合治疗的作用。也有报道称，根据CRC (CMS)的分子亚型，HSP90抑制剂似乎具有相互矛盾的效果[81]，这表明需要事先识别患者CMS，以提高HSP90抑制剂与不同给药化疗联合使用的有效性。这种组合可能克服对HSP90抑制剂的耐药性，并为CRC治疗提供更好的机会。HSP90抑制剂是研究最广泛的HSP抑制剂用于癌症治疗。HSP90通过与主要癌基因相互作用和稳定，促进癌细胞异常生长，在细胞增殖、分化和转移中发挥重要作用。虽然HSP90家族有四个成员，它们的靶蛋白不同，但它们的结构相同。因为它们的n端结构域是ATP依赖的伴侣蛋白，所以它们有ATP结合袋。通过靶向该结构域，可以使用一种叫做pan-HSP90抑制剂的HSP90抑制剂抑制多个HSP90成员。第一类HSP90α抑制剂是17-烯丙基氨基-17-去甲氧基格尔德霉素(17-AAG)，这是一种专门针对HSP90 ATP结合袋的格尔德霉素衍生物。17-AAG抑制HSP90的atp酶活性，从而通过蛋白酶体机制促进HSP90的降解。17-AAG治疗后，由于细胞周期蛋白B1水平降低，CRC细胞被抑制在G2。

然而，还有其他机制可以使癌细胞对HSP90抑制剂产生耐药性，例如下游蛋白的靶标独立激活。这种激活主要是由突变引起的，突变改变了靶蛋白的表达并激活了另一种途径来产生靶蛋白;因此，HSP90抑制剂与其他标准化疗联合使用可能会提高其效价。根据这一建议，Wu等人通过结合间苯二酚和HSP90抑制剂的不同化疗方法，确定了一系列被称为氟嘧啶-2,4-二羟基-5-异丙基苯甲酰胺的药物。其中一种化合物12c在结直肠癌细胞系中具有显著活性，证明了这种新型HSP90抑制剂在治疗结直肠癌中的作用。

自从第一个HSP90抑制剂20世纪90年代进入临床研究以来，众多制药公司热情高涨，研究者采用联合用药、单独用药或适应症切换等多种不同的研发策略，30年间有近30余个进入临床试验的候选药物，但遗憾的是有超20个候选物宣布临床失败。截止目前，全球仍无一个HSP90抑制剂获批上市。

CRC治疗的主要问题之一是肿瘤细胞对不同治疗方法产生耐药性，导致CRC患者生存率降低[108]。目前化疗和放疗是最常用的治疗方法，但越来越多的证据证明HSPs在影响CRC细胞对化疗的反应中发挥作用。在化疗耐药发展中最重要的HSP是HSP90。HSP90稳定了几个在细胞增殖中发挥作用的客户蛋白[11];因此，它允许癌细胞对不同的基因毒性治疗产生耐药性，例如5-氟尿嘧啶(5-FU)。在CRC中，gatispib治疗后抑制HSP90使癌细胞对5-FU敏感，HSP27被观察到调节CRC细胞对5-FU[10]的反应。


有趣的是，对5-FU的耐药性与CRC细胞中HSP27的mRNA和蛋白水平显著相关。此外，抑制HSP27磷酸化可以恢复CRC细胞对化疗的敏感性[109]。此外，HSP110过表达与5-FU和奥沙利铂耐药性增加相关[110]。在这些化疗引起的DNA损伤后，HSP110转位到细胞核。之后，它稳定了非同源端连接(non-homologous end-joining, NHEJ)通路的元素，减少了5-FU治疗引起的DNA损伤，杀死了CRC细胞[110]。此外，HSP110的突变形式HSP110DE9是特异性的CRC患者微卫星不稳定性(MSI)。这种突变形式是由于跳过第9外显子而导致的，从而废除了HSP110的形式。据报道，HSP110DE9患者对5-FU治疗有更好的反应