综述:HSP90抑制剂在癌症免疫治疗中的应用:机遇与挑战
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时间:2025年09月28日
来源:European Journal of Medicinal Chemistry 5.9
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本综述系统探讨了HSP90(热休克蛋白90)在肿瘤免疫微环境中的双重调控作用及其靶向治疗的临床潜力。文章详细解析了HSP90的结构生物学特征、亚型特异性功能及其通过调控JAK-STAT、PI3K/AKT/mTOR等信号通路介导免疫应答的机制。重点阐述了HSP90抑制剂与免疫检查点阻断(ICB)、化疗、放疗等联合策略的协同抗肿瘤效应,为开发新一代癌症免疫疗法提供了战略框架。
热休克蛋白90(HSP90)是一种进化上高度保守的分子伴侣,在哺乳动物细胞中包括四种亚型:胞质型HSP90α(诱导型)和HSP90β(组成型)、内质网定位的GRP94以及线粒体定位的TRAP1。这些亚型具有相似的结构域组成,包括ATP结合的N端结构域(NTD)、带电荷的连接区、客户蛋白结合的中间结构域(MD)和二聚化介导的C端结构域(CTD)。值得注意的是,HSP90不仅存在于细胞内(iHSP90),还分布于质膜(sHSP90)和细胞外空间(eHSP90),这种空间分布特异性与其功能多样性密切相关。
HSP90通过稳定数百种客户蛋白来协调细胞应激反应和信号转导通路,最终决定细胞命运。在肿瘤组织中,HSP90通常过表达且高度活跃,通过稳定致癌蛋白(如EGFR、HER2、AKT等)促进肿瘤发生和发展。然而,其作用具有环境依赖性:一方面通过稳定IKK-NF-κB轴或p53构象发挥肿瘤抑制作用;另一方面,细胞外HSP90α(eHSP90α)通过激活TLR2/4-LRP1信号轴增加基质金属蛋白酶(MMP)分泌,加速肿瘤侵袭和转移。同时,eHSP90α通过MyD88-IRAK-IKKα/β-NF-κB/IRF3和JAK2/TYK2-STAT3信号通路促进巨噬细胞向免疫抑制性M2表型极化,建立免疫抑制性肿瘤微环境。
HSP90对维持免疫系统功能至关重要。在抗肿瘤免疫中,HSP90通过多种机制增强免疫细胞活化:调控T细胞(CD4+、CD8+)和NK细胞的表面标志物表达;通过Raptor激活mTOR信号 during T细胞活化;促进树突状细胞(DCs)成熟和活化,上调MHC I/II分子表达并诱导细胞因子分泌。内质网驻留的GRP94(gp96)通过TLR2/4相互作用激活DCs,刺激IL-12/TNF-α分泌和共刺激分子(如CD86)上调。在免疫原性细胞死亡(ICD)过程中,HSP90作为损伤相关分子模式(DAMP)释放,增强抗肿瘤免疫。
在抗原呈递方面,HSP90及其α亚型对DCs介导的交叉呈递至关重要。通过其分子伴侣活性,HSP90使抗原肽负载到MHC I分子上,随后呈递给细胞毒性T淋巴细胞(CTLs),从而启动抗肿瘤免疫。细胞外HSP90通过受体相互作用(如TLRs、CD94、SREC-1)介导细胞间信号传导,当与外泌体肽抗原复合时,增强MHC II限制性抗原呈递并促进T辅助细胞活化。
HSP90通过稳定STAT1促进免疫检查点分子(包括IDO1和PD-L1)的表达。在胰腺导管腺癌(PDAC)模型中,HSP90的药理抑制增强了PD-1阻断疗法的疗效。此外,HSP90稳定转录因子(如STAT3和c-Myc),促进PD-L1转录和表达。值得注意的是,HSP90抑制阻止干扰素-γ(INF-γ)诱导的PD-L1和IDO1上调,这一机制由SUGT1复合物依赖的STAT1稳定性调控和FKBP51直接参与PD-L1成熟介导。
HSP90在调节性T细胞(Tregs)和调节性B细胞(Bregs)的诱导、增殖、抑制功能和细胞因子产生中起关键作用。药理抑制HSP90选择性降低肿瘤微环境中Tregs的频率,特别是具有高FOXP3表达的高度免疫抑制性效应Tregs。肿瘤来源的自噬体通过细胞表面相关的HSP90α激活CD4+ T细胞上的TLR2,通过MyD88依赖性途径触发IL-6产生,增强免疫抑制性细胞因子的分泌并促进调节性B细胞分化,最终抑制抗肿瘤免疫。
在肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)方面,HSP90驱动TAMs向M2表型极化,放大其免疫抑制功能。在PDAC中,癌症相关成纤维细胞(CAFs)分泌的HSP90α与TAMs上的受体(包括TLR4和CD9)结合,从而加强免疫抑制性肿瘤微环境。髓源性抑制细胞(MDSCs)也受到HSP90α的调控,通过TLR4信号通路增强单核细胞存活,促进其转化为免疫抑制性MDSCs。
安沙霉素支架抑制剂如格尔德霉素(GM)及其衍生物17-DMAG和17-AAG显示出广泛的免疫调节和抗肿瘤活性。17-AAG不仅通过诱导内质网应激和ICD促进肿瘤抗原释放和T细胞活化,还上调肿瘤相关分化抗原(如Melan-A/MART-1、gp100、TRP-2)和MHC I分子,增强T细胞识别和细胞毒性。在多种骨髓瘤中,它通过HSF-1增加NKG2D配体(MICA/MICB)表达,增强NK细胞毒性。
间苯二酚支架抑制剂如根赤壳菌素(Radicicol)及其衍生物Ganetespib具有多方面的免疫治疗潜力。Ganetespib通过抑制HSP90的分子伴侣功能,在黑色素瘤中上调干扰素反应基因(IFIT1/2/3),增强T细胞介导的细胞毒性。它还在胰腺导管腺癌中破坏HSP90-SUGT1复合物,促进STAT1降解并抑制IDO1和PD-L1表达,从而减轻免疫逃避。
嘌呤支架抑制剂如BIIB021通过降解IKKα/β抑制NF-κB信号传导,同时上调NKG2D配体(如MICA/B、ULBP2),显著增强NK细胞介导的细胞毒性。苯甲酰胺支架抑制剂如SNX-2112以剂量依赖性方式抑制NK细胞活性,但低剂量持续给药可增强肿瘤细胞抗原呈递。
TAS-116是一种口服可用的HSP90α和HSP90β小分子抑制剂,通过调节T细胞亚群增强抗肿瘤免疫。在成人T细胞白血病/淋巴瘤模型中,TAS-116选择性降低免疫抑制性Foxp3high Treg细胞,通过降解STAT5抑制Treg增殖和功能,从而增强抗原特异性CD8+ T细胞活化。
GRP94选择性抑制剂如PU-WS13改变巨噬细胞极化,阻断促肿瘤M2巨噬细胞向促炎表型转变,可能通过减少促炎细胞因子分泌来减弱免疫抑制。C端抑制剂如表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)在微摩尔浓度下抑制STAT3信号传导,并减少免疫抑制性Treg和MDSC群体。
双靶点抑制剂如化合物1(HDAC6/HSP90双抑制剂)通过双重机制发挥抗肿瘤作用:直接细胞毒活性和免疫抑制性肿瘤微环境重塑。它抑制STAT1信号传导,从而下调PD-L1和IDO表达,增强肿瘤浸润效应T细胞群及其细胞毒性潜力,并减少基质细胞的TGF-β分泌,从而降低全身免疫抑制性Treg水平。
PROTAC技术通过同时结合目标蛋白和E3连接酶,利用泛素-蛋白酶体系统的蛋白降解能力诱导靶向蛋白降解。工程化血小板基HSP90降解剂(eDePLTs)释放靶向PD-L1的配体,通过LRP-1介导的内吞作用将蛋白重定向到溶酶体进行降解,显著抑制术后肿瘤复发和肺转移,同时增强CD8+ T细胞在肿瘤组织中的浸润。
偶联药物如T-2143将PI3K抑制剂与HSP90结合部分结合,在PIK3CA突变细胞系中激活PI3K/AKT/mTOR信号通路,显示出比PI3K抑制剂单药治疗增强的肿瘤生长抑制。STA-12-8666是一种HSP90抑制剂-SN38偶联物,采用HSP90介导的肿瘤靶向促进细胞内SN-38释放,抑制拓扑异构酶I,诱导DNA损伤标志物(γ-H2AX、p-KAP1)并促进持续肿瘤消退。
纳米药物如CD19@NP/17-DMAG选择性递送17-DMAG至CD19+肿瘤细胞,从而提高治疗效果同时最小化脱靶毒性。在BCR-ABL1+ B-ALL和A20淋巴瘤模型中,CD19@NP/17-DMAG单独或与酪氨酸激酶抑制剂(伊马替尼、普纳替尼)联合使用可延长生存期并放大抗肿瘤T细胞反应。
热休克蛋白(HSPs)通过其多方面的免疫原性作为有希望的疫苗佐剂。这些分子伴侣可以作为抗原、佐剂或载体蛋白,独立或作为融合构建体。当作为融合蛋白、结合复合物或抗原肽混合物纳入疫苗制剂时,HSP90促进树突状细胞成熟,上调MHC I和II类表达,并诱导细胞因子分泌,有效连接先天性和适应性免疫。临床前研究表明,HSP90肽疫苗与STING激动剂或抗CTLA-4抗体联合在HER2+乳腺癌模型中显示出增强的抗肿瘤效果。
17-AAG和紫杉醇的联合用药在肿瘤模型中表现出协同效应。在乳腺癌异种移植瘤中,该组合实现了显著的肿瘤体积减少,在某些情况下观察到完全缓解。17-AAG通过HSP90抑制介导的AKT降解和PI3K/AKT通路抑制,增强紫杉醇诱导的凋亡。类似地,17-AAG-顺铂联合用药在儿科实体瘤中显示协同活性,而在PDAC中,它通过损害Fanconi贫血途径介导的顺铂-DNA加合物修复促进DNA损伤积累。
HSP90抑制剂通过破坏放射抗性机制与放疗协同作用。HSP90通过FBXO6相互作用稳定致癌客户蛋白(如CD147),促进照射后肿瘤存活。17-AAG剂量依赖性地降低CD147蛋白水平,使肿瘤对辐射敏感。Ganetespib通过抑制增殖、血管生成和抗凋亡通路,逆转胰腺导管腺癌中HIF-1α介导的放射抗性。
HSP90抑制剂通过重塑肿瘤免疫微环境,特别是通过调节树突状细胞和T细胞,增强免疫检查点阻断。Ganetespib作为检查点抑制的辅助手段,通过多种机制发挥作用:HSP90抑制降低PD-L1表达;双重靶向HIF-1α、JAK2和突变EGFR通路与抗PD-L1抗体STI-A101513协同;增加肿瘤细胞的抗原表达和MHC I类分子水平;增强T细胞对肿瘤细胞的识别和杀伤能力。
HSP90靶向纳米载体已成为协同化疗-光疗的有希望平台。低
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