热休克蛋白（HSPs）是一种强有力的伴侣蛋白，不仅能在应激条件下为细胞功能提供支持，也能帮助维持基本细胞机制的稳态。为了持续适应内部和微环境压力，所有肿瘤细胞都强烈依赖于HSPs才能存活。在实体瘤中，HSPs被认为有助于纠正错误折叠的蛋白质，维持致癌通路，并防止细胞凋亡。而在白血病和淋巴瘤中也存在HSPs的过表达，这通常与对治疗的耐药性有关。因此，HSPs有望成为新的治疗靶点。鉴于血液系统恶性肿瘤的特殊生物学特征，有必要探索HSPs在这一领域的作用，提供一个更具适应性和更全面的图景，且这将有助于未来临床试验的设计。基于此，近期一篇发表于Cancers的重磅综述系统地描述了在白血病和淋巴瘤中由HSP27、HSP70、HSP90和HSP110调节的不同通路和功能。
介绍
近年来，基于对生存途径和致癌基因的全面识别，白血病和淋巴瘤的治疗取得了突破性进展，如包括激酶抑制剂或抗凋亡蛋白抑制剂等在内的靶向治疗的出现。与此同时，高通量分子分析结合生物信息学的最新进展，表明癌症亚组人群比预期的更具多样性和复杂性，挑战了以往“一种治疗适合所有人”的治疗理念。此外，许多患者在开始治疗或经过几个周期的化疗后，就会出现细胞凋亡耐药和逃逸的自然机制，这推动了临床上更个性化、更创新的药物的使用。因此，癌症的发生、发展和细胞凋亡耐药性仍然是研究的热点领域，以确定新的治疗靶点，从而促进新疗法的发展。
HSPs是重要的管家蛋白，其伴侣功能在每个细胞区间都能被观察到，并与蛋白质翻译、迁移、定位、稳定和降解存在内在联系。传统上，按其分子重量进行分类，癌症中研究最多的成员是HSP90、HSP70、HSP27和HSP110。细胞应激是HSP表达的强有力的启动者和增强者，因为它能导致多种蛋白质结构改变，如聚集、不适合的构象和加速蛋白质合成。就像高度应激的细胞，肿瘤细胞必须不停地进行新陈代谢，因此它们依赖于HSPs的强烈表达来维持生存。
因此，肿瘤细胞对自然来源或治疗性诱导的细胞死亡机制更具抗性。在各种血液恶性肿瘤中，与健康对照组相比，新诊断患者的HSP表达谱显示出频繁但并不均匀的表达。在急性髓细胞白血病（AML）中，58%的患者强烈表达HSP70，而HSP60的表达率为26%。尽管表达存在这种差异性，但HSP家族蛋白质组为肿瘤细胞提供了广泛的保护，因为AML患者的总生存期与HSP表达呈负相关。此外，当考虑其他预后因素时，HSP表达对于患者的预后总是一个额外的负面因素。
类似地，在慢性淋巴细胞白血病（CLL）和慢性髓细胞白血病（CML）中，HSP70在患者中的表达明显高于健康对照组。高水平的HSP70与对酪氨酸激酶抑制剂的耐药性相关。在淋巴瘤中，线粒体HSP70（mortalin）的高表达与患者的治疗抵抗和低存活率相关。由于HSP的表达受到环境侵害的高度调节，在抗癌治疗后，HSPs通过诱导/激活HSPs的转录因子HSF1而进一步在癌细胞中积累。在CLL中，观察到在伊布替尼治疗后HSP70和HSF1增加，代表着临床改善的失败。相反，只有应答者才会出现HSP70表达的减少。
HSP27与临床反应相关，因为它在儿童急性白血病中高度表达，并令患者对化疗产生耐药性。HSPs也会分泌，游离或带有纳米泡。其中一些，如HSP70，有一个膜位置，可以在癌症微环境和血液中发现。已经在AML的细胞表面和血清中检测到高水平的HSP70，并与患者有限的生存期相关。细胞外的HSPs也存在于许多实体肿瘤中，主要通过巨噬细胞极化和髓样抑制细胞激活而具有免疫抑制功能。免疫微环境在白血病和淋巴瘤中的重要性以及HSPs作为游离蛋白或包埋在细胞外小泡中在体内大量扩散的能力为研究其细胞外功能提供了坚实的基础。最丰富的HSP——HSP90，在各种类型的白血病和淋巴瘤中也显示出升高的水平，并且可以作为预后标志物。此外，它的高表达是这些癌细胞存活和繁殖所必需的。最后，高分子量HSP110（一种长期被遗忘的分子伴侣）的表达最近被发现与非霍奇金淋巴瘤（NHL）的侵袭性相关。因此，HSPs与血液恶性肿瘤的侵袭性和治疗反应密切相关。
HSP家族概述
热休克因子
在人类中，热休克因子（HSF）家族有六个成员：HSF1、HSF2、HSF4、HSF5、HSFX和HSFY。HSF蛋白具有特定和重叠的作用。HSF1是该家族中被研究最多的成员，已知其在应对不同类型的应激反应中参与了HSPs的表达。然而，现在已经很好地确定，HSFs参与了正常和病理造血中与HSPs无关的更广泛的基因调控。HSF1还与免疫反应和衰老有关。这两种转录因子与HSF2一起参与配子（精子和卵母细胞）和神经系统的发育。HSF4已被描述为与HSF1合作，并参与晶状体的发育和稳态、晶状体细胞的存活和神经元的发生。它也在大脑、肌肉、心脏和胰腺中表达。HSF5是该家族的最新成员之一，尽管它在人类中表达，但它的作用在动物中更容易被理解：在斑马鱼中，HSF5功能的丧失导致雄性不育，在小鼠中，已知HSF5参与了精子发生。HSFX位于X染色体上，但其作用未知。最后，位于Y染色体上的HSFY被认为与精子发生有关，其缺失会导致不育。
HSPs由热休克因子家族的两个成员HSF1和HSF2进行转录调节。各种压力可以激活HSF1，从而诱导HSP的表达：错误折叠蛋白的细胞膜水平的增加，温度的升高，或细胞pH值或氧化还原状态的改变。在正常情况下，HSF1被HSP90或HSP70限制在细胞膜上，而在上述的细胞压力下，HSF1将与这些HSP解离。这将允许HSF1磷酸化和三聚体化，因此它将进入细胞核，结合HSE序列并允许HSP基因的表达。一般来说，HSF1在激活信号后识别并结合HSP基因不同区域的热休克元件（HSE）序列（nTTCnnGAAnnTTCn），促进其转录。HSF1参与了血细胞发育的最早阶段的蛋白稳定。值得注意的是，HSF1确保了造血干细胞的蛋白质合成和蛋白稳定。由于HSF1是应激反应的中心调节器，各种研究已经证明了它在癌症发展中的意义，表明它是癌症治疗的一个重要目标。在AML中，用化学化合物DTHIB抑制HSF1可以减少AML细胞的生长和移植。也有研究表明，抑制翻译因子eIF4a可使HSF1失活，从而在体外和体内都有抗白血病的作用。在弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）中，HSF1 mRNA与普通B细胞相比是上调的，这可能是这种类型的癌症中各种HSP强烈表达的原因之一。与STAT3合作，HSF1能够维持肝癌细胞的癌变表型，在胰腺癌中抑制HSF1会降低其干性并使其对吉西他滨敏感。在前列腺癌细胞系中敲除HSF1使其对化疗敏感。最近，有研究表明，HSF2在与HSF1的相互作用中也能诱导HSP的表达。HSF2在热休克反应中没有重要作用，但它能与HSF1共同调控一组基因，其中就有HSP基因。使用HSF1和/或HSF2敲除的细胞系，可以观察到对营养压力的反应失调，以及肿瘤进展的减少，这使得HSF2成为HSF1的一个关键的辅助因子。HSF2参与了各种类型的癌变。值得注意的是，已知HSF2在胚胎癌细胞中具有构成性活性，导致HSP的过度表达。它还与乳腺癌、肺癌、甲状腺癌、食道癌和前列腺癌的发展有关。
HSP110家族
具有最高分子量的HSP家族由四个成员组成：HSP110（HSP105、NY-CO-25或HSPH1）、APG2 （HSPA4或HSPH2）、APG1（HSPA4L、Osp94或HSPH3）和GRP170（ORP150、HYOU1或HSPH4）。APG1和APG2的作用并不为人所知。APG1参与睾丸稳态，而APG2在精子生成中发挥作用，也在大脑中表达。GRP170是葡萄糖剥夺诱导的内质网（ER）伴侣蛋白。HSP110由基因HSPH1编码，最初被描述为HSP70和HSC70的协同伴侣。更具体地说，它被描述为这些HSPs的核苷酸交换因子（NEF）,携带ATP，从而增强它们的伴侣功能。已知HSP110识别并结合其他HSPs（如HSP70）的变性或错误折叠的蛋白质，将其转化为全功能蛋白质。其他HSP，如HSP70或HSC70，能够执行这一功能，但HSP110的效率是其四倍。因此，人们认为HSP110依赖于HSP70/HSC70的重折叠作用，但已经发现HSP110在HSP40的帮助下，可以自行展开和再折叠错误的蛋白质。与HSP70和HSP40一起，HSP110-HSP70-HSP40复合物是一个重要的伴侣网络，可以分解和重新折叠变性蛋白的聚集物。
HSP90家族
HSP90可能是血液系统恶性肿瘤中最知名的HSPs家族。其成员在细胞中具有很高的代表性，因为它们可以占到哺乳动物全细胞蛋白质的1%~2%。HSP90家族成员分布在不同的细胞区室中：HSP90α A1（也称为HSPC1、HSP90A、HSP90AA1或HSP86）、HSP90α A2（HSPC2或HSP90AA2）和HSP90β（HSPC3、HSP90B、HSP90AB1或HSP84）是细胞质的，而Grp94（称为HSP 4、GRP94、gp96或HSP90B1）被限制在内质网中，但也可以在细胞膜上。最后一个成员TRAP1（或HSPC5、HSP90L或HSP75）主要位于线粒体中。已有200多种细胞蛋白被描述为HSP90客户蛋白。从BCR的近端分子到细胞核内的转录因子，HSP90是蛋白质转录、翻译和激活的系统组织者。大量文献阐明了HSP90在几个信号通路中的“中枢”功能。从细胞表面，即发生强直或慢性BCR刺激的地方，HSP90存在并与BCR成分相互作用以维持信号。
HSP70家族
HSP70家族有13个成员，全部由HSPA基因编码。 其中五种被特别研究：HSP70（也称为HSPA1或HSP72）和HSPA6（也称为HSPB’），它们是应激诱导的，但也有三种其他组成型表达的HSP70成员，它们是HSP70（也称为HSPA8或HSP73）、mortalin（也称为HSPA9）和GRP78（也称为HSPA5或BiP）。HSP70s参与多种细胞功能，如未折叠或错误折叠的蛋白质的折叠、蛋白质体内平衡的维持、蛋白质向不同亚细胞部分的运输以及应激后的细胞存活。在其辅蛋白HSP40和HSP110的帮助下，HSP70能够解聚和折叠变性的蛋白质和聚集体。HSP70伴侣家族因其在癌症中的不同作用而闻名。当谈到淋巴系统恶性肿瘤时，文献中描述了其中四种HSP：HSP70（或HSP72）、HSP70、Grp78和mortalin。
small HSPs家族
small HSP（sHSP）家族有十个成员。最著名的是HSP27（HSPB1，HSP25或HSP28），它是细胞质的，但在压力下可以转运到细胞核，据报道它与癌症的发展有关。MKBP（HSPB2）主要在心脏和肌肉中表达，有助于它们的结构和功能。HSPL27（HSP B3、DHMN2C或HMN2C）也是一种参与肌肉功能的HSP，对这种类型的组织具有特异性。αA-晶体蛋白（HSPB4、CRYAA、CRYA1或CTRCT9）主要在眼睛中表达，尤其是在晶状体中。与大多数伴侣蛋白不同，它不会重新折叠蛋白质，而是对蛋白质进行维持，保持聚集体的溶解性，以维持细胞存活。
αB-晶体蛋白（HSPB5、CRYAB、CRYA2或MFM2）是一种普遍存在的分子伴侣，参与神经系统疾病、某些肌病和癌症的发展。与HSPB2和HSPB3一样，HSP20（HSPB6或HEL55）与肌肉和心脏功能有关。已知HSPB7（或cvHSP）与心力衰竭有关，并被怀疑其可作为肿瘤抑制因子，与肾癌有关。HSP22（HSPB8、H11、HMN2或E2IG1）在雌激素受体阳性乳腺癌细胞和一些神经肌肉疾病中具有雌激素依赖性表达。HSPB9（或CT51）是该家族中最不为人知的成员，在细胞中位于细胞质和细胞核中。最后，ODF1（或HSPB10）是一种参与精子尾部细胞骨架结构的分子伴侣。总的来说，sHSP已经被证明在细胞增殖、存活和癌细胞发展中起作用。值得注意的是，HSPB1参与乳腺癌细胞系增殖，而HSPB5与乳腺癌进展相关，使HSPB5成为乳腺癌诊断的生物标志物。高水平的HSPB5与肝细胞癌、肺癌和前列腺癌的低生存率相关。
作为细胞信号蛋白伴侣的HSPs
伴随B细胞受体和T细胞受体
B细胞受体（BCR）和T细胞受体（TCR）是B细胞和T细胞上抗原的重要检测器，它们的结合启动了多条下游信号通路，导致活化、存活和分化。它们的激活在白血病和淋巴瘤的发展中也至关重要，其异常增殖通常是由于BCR路径突变。一些HSP参与了BCR和TCR的近端信号传导（图1）。 
图1. HSP是BCR/TCR、JAK/STAT和PI3K/AKT途径中细胞信号传导成分的伴侣。白血病/淋巴瘤细胞的示意图，显示了参与BCR/TCR、JAK/STAT和PI3K/AKT等主要信号通路的主要角色，以及主要热休克蛋白家族的参与
SRC指编码淋巴细胞特异性SRC家族激酶（SFK）的原癌基因家族。在这个家族中，LCK（淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶）在T细胞淋巴母细胞白血病（T-ALL）中高度表达，并对TCR信号传导至关重要。儿童T-ALL中的LCK抑制可逆转糖皮质激素耐药性。通过阻止其磷酸化来抑制LCK是治疗T-ALL等血液系统恶性肿瘤的重要策略，特别是在使用博舒替尼、达沙替尼或daracatinib时，这些药物会影响白血病细胞的增殖。
虽然几年前就显示LCK与HSP90相互作用，但直到最近，HSP90特异性抑制剂的使用才证明T-ALL中LCK表达对HSP90的依赖性。患者来源模型（PDX）的使用进一步显示了HSP90中和对原发性白血病细胞存活的负面影响。
LCK同源蛋白LYN （Lck/Yes相关的新型蛋白酪氨酸激酶）在B细胞淋巴母细胞白血病（B-ALL）和B细胞淋巴瘤中更特异地表达，并对BCR信号传导很重要。抑制LYN，特别是用达沙替尼，是治疗B-ALL和B细胞淋巴瘤的重要策略。LCK保护细胞免受糖皮质激素诱导的凋亡，其抑制作用增强了淋巴瘤细胞对地塞米松的敏感性。对蛋白酶体抑制剂耐药的淋巴瘤显示出BCR表达增加，BCR信号通路的激活增强了SFK的活性，特别是LYN和下游激酶PI3K/AKT/mTOR在蛋白酶体抑制剂抵抗性淋巴瘤细胞中的活性。因此，用达沙替尼靶向BCR信号可能是对硼替佐米的蛋白酶体抑制难治的套细胞淋巴瘤（MCL）患者的一种新型治疗方法。LYN主要在B淋巴细胞中表达，并在启动B细胞信号传导中起重要作用。越来越多的证据表明，LYN在几种类型的白血病和淋巴瘤中的重要作用，特别是在B-ALL中，研究已经证实LYN的过度表达及其在维持白血病细胞增殖和抗凋亡途径中的关键作用。
在CLL和MCL中，高HSP90表达与BCR信号体蛋白过度表达相关，包括CD79a，PLCg2，LYN，BTK和SYK。这些蛋白质在多蛋白复合物中与HSP90相关。药物抑制HSP90会使复合物脱位并诱发细胞死亡，这表明它对维持强直的BCR信号传导有关键作用。同样，在ABC-DLBCL中，HSP90是BCR信号组的成员，HSP90抑制剂PUH71可降低SYK和BTK磷酸化。
考虑到伊布替尼的耐药性并考虑到这种BCR-复合体，可以设想以HSP90为靶点。事实上，HSP90抑制剂SNX-5422和AUY922最近被证明在表达BTK C815S的B细胞系中可诱导细胞死亡。目前正在探索将药物与伊布替尼联合使用以增加存活率，并且其与PUH71的联合诱导了对淋巴瘤细胞的协同杀伤。在ABC-DLBCL中，只有37%的患者对伊布替尼有反应。Phelan等人已经确定，这些患者中的大多数携带双重CD79a和MyD88L265P突变，导致细胞质MyD88-TLR9-BCR超级复合物的形成，驱动IκB磷酸化，从而使细胞存活和增殖。
本文研究者已经证明HSP110表达与患者淋巴结活检中的MyD88相关，且HSP110通过伴随MyD88和MyD88L265P，增强了ABC-DLBCL细胞系的存活。因此，HSP110的特异性抑制剂，如美国最近报道的小化合物，会破坏MyD88L265P，随后破坏MyD88-TLR9-BCR超级复合物的稳定性。这一策略可能是伊布替尼耐药患者的治疗选择。
除了慢性BCR激活的白血病和淋巴瘤，HSP90还与Burkitt淋巴瘤（BL）中的BCR信号协同作用，因为它以BCR y197依赖的方式与SYK相互作用。SYK/HSP90相互作用似乎在BL细胞存活中起着特别重要的作用，因为shRNA敲除LYN和BTK并不会改变细胞的存活，这与SYK敲除不同。
BCR下游通路随后受到HSP90抑制的影响，正如在MCL、经典霍奇金淋巴瘤（cHL）和ABC-DLBCL中所证实的，其中观察到IkB降解和NFkB信号传导的减少。除了BCR的间接影响外，多种信号通路的其他客户蛋白也受到影响。据报道，在cHL中，ERK/MAPK和RAS下调，而在ATL中，AKT和NfkB激酶复合物IKKa、b和d降解。
HSP70的参与不如HSP90的参与有据可查。然而，在ALL中，它似乎起着重要的作用。在这种疾病中，转化生长因子-β活化激酶1（TAK1）是有丝分裂原激活的蛋白激酶（MAP3K）家族的一员，具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性，激活了几种途径，包括MAPK p38、JNK和IKK。HSP70沉默导致TAK1数量减少，从而抑制Egr-1表达，这是一种导致细胞死亡的肿瘤抑制基因。Egr-1低表达在正常造血干细胞的长期维持和定位中起主要作用；相比之下，其失调与造血衰老有关。这表明HSP70将通过造血干细胞的调节和TAK1/Egr-1途径有利于正常造血。相反，在AML、ALL和CML中观察到的Egr-1下调可以通过靶向HSP70来逆转。
伴随JAK/STAT信号通路
Janus激活激酶（JAK）酪氨酸激酶家族的异常激活在白血病、淋巴瘤和其他血液系统疾病如骨髓增生性肿瘤（MPN）中起致癌作用。TYK2是第一个在T-ALL和B-ALL中被异常激活的JAK家族成员。它导致STAT1激活和抗凋亡蛋白BCL2的上调。TYK2已被确定为HSP90客户蛋白，在T-ALL中，HSP90的药物抑制导致TYK2降解，STAT1磷酸化减少，以及随后的BCL2表达下调。
在大多数MPN患者中观察到JAK2突变（原发性血小板增多症和骨髓纤维化中为50%，真性红细胞增多症中为95%）。因此，JAK抑制剂如芦可替尼正在被应用于临床。在患者中，JAK2抑制已被证明可以减少脾肿大，但不能根除MPN克隆，因此仍需寻找替代的靶向治疗。值得注意的是，JAK2是HSP90的客户蛋白，其抑制会导致JAK2降解，随后在体外和体内废除JAK/STAT信号传导。用HSP90抑制剂治疗的MPN的小鼠模型导致小鼠的整体改善，具有显著的生存获益。这促使了一项HSP90抑制剂的临床初步研究的开展，该研究显示所有患者的脾脏大小在体内均有所减小。虽然这些结果需要在更大的临床试验中得到证实，但它们表明HSP90靶向治疗在MPN将是一种有价值的疗法。对HSP90抑制剂的另一个兴趣在于由于JAK2突变（G935R、Y931C和E864K）而对JAK抑制剂耐药的患者，因为这些突变的JAK2仍然是HSP90的客户蛋白。
关于sHSPs，HSP27也在MPN的骨髓纤维化形式中发挥作用，因为它在患者的骨髓活检中强烈表达，与HSP70和HSP90相反。事实上，HSP27直接与JAK2和STAT5结合，以保护STAT5免受其去磷酸化。它也可能有利于JAK2/STAT5的分子组装。此外，用OGX-427（一种针对HSP27的反义寡核苷酸）治疗小鼠骨髓纤维化模型，限制了骨髓纤维化的进展，使血小板和白细胞计数正常化。
在cHL中，还观察到JAK2和TYK2活化，并与STAT信号传导和细胞存活相关。与MPN一样，cHL和多发性骨髓瘤（MM）中的HSP90抑制由于JAK1，3和TYK2下调导致STAT3，5酪氨酸磷酸化的丧失。参与JAK/STAT3途径激活的受体表达，如IL6-R和IGRI-R，在MM中HSP90抑制后也减少。总之，一些JAK2/STAT过度激活的癌症，无论是由生长因子刺激还是由受体突变诱导的，都可以从单独的HSP90或HSP27靶向治疗或与JAK2靶向治疗联合中受益。
伴随PI3K/AKT信号通路
磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/AKT调控许多细胞过程，有利于正常和病理造血细胞中的细胞存活和增殖。
由于PI3K或AKT的突变或基因扩增，以及PTEN等调节蛋白的缺失，在白血病和淋巴瘤中经常观察到该信号通路的过度激活。鉴于该通路的重要性，许多抑制性化合物已被开发用于临床，目前已开展相关研究。
HSP90和HSP70已被证明可以调节这一通路。HSP90不仅通过活性复合物中的CDC37结合AKT以促进AKT活性和PI3K信号传导，还结合PI3K/AKT/mTOR通路的多个成分（PI3K催化和调节亚单位，以及下游因子mTOR和EIF4E）。正如前面提到的其他信号通路抑制剂与HSP90抑制剂的联合作用，在BL中观察到了PU-H71和PI3K/mTOR抑制剂的协同抗肿瘤作用。在AML中，ganetespib与阿糖胞苷的组合也提供了协同细胞毒性，并以AKT消失为特征。对于GC-DLBCL显示出对SYK激活介导的AKT的高度依赖性，HSP90靶向似乎是一个很好的选择，可以中和淋巴瘤存活所必需的两种客户蛋白。然而，这一目标在急性早幼粒细胞白血病（APL）中是相反的，因为APL缺乏AKT的激活，并显示出HSP90表达的减少。
在这种情况下，ATRA治疗逆转HSP90表达和AKT磷酸化，表明HSP90在重启髓样分化中的作用。关于HSP70，HSP70抑制剂PFT-µ已被证明可以减少ALL和AML中AKT的表达，这也表明其在这一通路中的伴侣作用。然而，在这些病理学中仍然缺乏直接相互作用和调节的坚可靠证据。
Irene Della Starza, et al.Optimizing Molecular Minimal Residual Disease Analysis in Adult Acute Lymphoblastic Leukemia. Cancers (Basel). 2023 Jan 6; 15(2): 374.
排版编辑：Luna
苏公网安备 32059002004080号
