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。今天就跟随作者，一起梳理HSPs的功能与最新研究。
是致癌基因的伴侣
融合蛋白在许多白血病的发生中起着关键作用，如众所周知的CML中的BCR-ABL融合。由于它们不是天然合成和折叠的蛋白质，HSPs是维持其正确构象的必要条件（图2）。BCR-ABL是HSP90的客户蛋白。伴侣蛋白与其N-末端部分的卷曲螺旋结构域相互作用，从而阻止BCR-ABL转运至细胞核，并允许信号的胞质促进。相反，HSP90抑制导致BCR-ABL的核转运，降解，以及随后下游信号分子P-AKT和P-STAT5的减少。最近，一种新发现的靶向HSP90二聚化位点的HSP90特异性抑制剂aminoxyrone，在白血病干细胞和大部分细胞中对BCR-ABL表达下调具有相似的作用。AML中的其他融合蛋白如FOP2-FGFR1、FLT3-ITD和BCR-FGFR1也是HSP90/CDC37的客户蛋白，这使它们保持永久活性构象。
HSP90抑制剂单独或与阿糖胞苷联合显示FP2-FGFR1下调和抗白血病活性。类似地，HSP90抑制剂与蛋白质翻译抑制剂（高三尖杉酯碱）的联合使用在FLT3-ITD AML中显示出协同的凋亡和细胞周期停滞效应。此外，由于HSP90抑制剂在这些突变细胞中仍然非常有效，因此这种策略对于以前用TK抑制剂长期治疗FLT3-ITD并通过FLT3-ITD的获得性突变产生耐药性的患者仍然有效。不同HSP家族成员之间的合作有时对于实现异常蛋白质的正确折叠是必要的。AML1-ETO融合蛋白就是这种情况，它是AML中最重要的致癌基因，其正确折叠是通过HSP70和伴侣蛋白TRiC的相关工作实现的。
超活性转录因子或转录抑制因子的异常转录调节也是HSPs参与的白血病/淋巴瘤细胞的标志。在GC-DLBCL中高度表达的转录抑制因子Bcl6和促进BL发育的主要细胞周期调节因子c-MYC都由HSP90和HSP110维持（图2）。事实上，HSP90被证明在靶向基因的启动子处与BCL6结合，稳定BCL6并促进BCL6转录活性。在BL、DLBCL、FL和MCL的肿瘤活检中，HSP110表达与c-MYC和Bcl6蛋白表达相关，HSP110敲除导致两种致癌基因的减少。正如对HSP90对各种信号通路的贡献所述，HSP90也嵌入细胞核中的多蛋白复合物中，因为它与BCL6和WTAP（威尔氏肿瘤-1相关蛋白）相关。在BL和MCL 中，C-MYC也是HSP90的客户蛋白，因此其被蛋白酶体降解受到伴侣蛋白的保护。
图2. HSPs是致癌基因的伴侣、表观遗传调节因子、代谢调节因子、DNA修复的伴侣以及白血病和淋巴瘤中凋亡因子的隔离物。白血病/淋巴瘤细胞示意图，显示HSPs在细胞稳态中的四种主要作用：致癌基因的伴侣、表观遗传调节因子的伴侣、DNA修复因子的伴侣以及它们在代谢中的作用
尽管BCL6和c-MYC是有希望的治疗靶点，但有效的抑制剂尚未达到临床疗效，这表明通过HSPs破坏其蛋白复合物的稳定性进行间接抑制可能是一种替代策略。有关HSP90或HSP110被抑制后BCL6和c-MYC降解的报告支持了这一观点，随后细胞死亡增加。值得注意的是，在MCL，与其他通路相比，MYC转录程序在HSP90抑制作用下受到特别和特异性的抑制，证实了特殊的HSP90/c-MYC关系的重要性。许多其他转录因子可能受HSP70、HSP90和HSP110调节，未来的研究可能会证实这一点。例如，MCL中参与细胞周期的核心因子E2F1和AML中hedgehog通路的主要效应器GLI1已被鉴定为新的HSP90客户蛋白，它们在HSP90和HSP70抑制后表达下调。相反，突变的转录因子在野生型的情况下，通常会缓解分化中止的情况，而突变的转录因子的细胞膜降解加速，这是一个没有被很好研究的异常HSP伴侣机制。这已经在ABC-DLBCL中得到证实，其中不稳定的N末端错误折叠的Blimp-1突变体被HSP70识别，并导致Hrd1介导的胞质隔离、泛素化和蛋白酶体降解。在这种情况下，HSP70抑制恢复了Blimp-1突变体的核定位和功能。这种HSP70介导的转录因子异常隔离的机制让人想起研究者在骨髓增生异常综合征中观察到的GATA-1。
T细胞白血病/淋巴瘤1（Tcl1）在侵袭性CLL和其他人类B细胞淋巴瘤中过度表达。已知它是AKT的共同激活剂和NFkB的转导剂。抑制HSP70可诱导TCL1的蛋白酶体降解，防止NFkB激活，并减少与Daudi和Raji BL细胞系异种移植的小鼠中的肿瘤生长。因此，HSPs不仅稳定了转录因子，还稳定了作为信号通路转导因子的癌基因，如Tcl1，扩大了推定治疗靶点的数量（图2）。
HSPs是表观遗传调节因子
表观遗传调节因子也是基因表达的“主宰”，它们的下调或过表达通常与化疗耐药性有关。特别是，组蛋白甲基转移酶EZH2在50%的AML患者中丢失，并诱导阿糖胞苷耐药性。EZH2蛋白的减少是由于HSP90复合物中CDK1依赖的磷酸化。因此，HSP90抑制可恢复EZH2和药物敏感性。组蛋白去乙酰化酶（HDAC）蛋白是强大的表观遗传翻译调节因子。通过组蛋白的去乙酰化来调节染色质致密化和基因表达，并调节蛋白质的稳定性和非组蛋白的活性。HDAC6是HSP90的客户蛋白，并介导其去乙酰化。
因此，HDAC抑制会导致HSP90的超乙酰化和降解，随之而来的是所有客户蛋白消失的连锁反应（图2）。特别是，在B细胞淋巴瘤和T细胞白血病中，RASGRP1和CRAF这两种HSP90客户蛋白，在HDAC6抑制后降解，导致RASGRP1/CRAF依赖性凋亡。
然而，作为HSP90的客户蛋白，HDAC6在HSP90抑制作用下也被降解；因此，相互调节确实存在，并且是联合治疗的一个诱人的目标。此外，在AML和CML中，HDAC抑制导致HSP90与其抑制剂17-烯丙基氨基-17-去甲氧基格尔德霉素（17-AAG）更强的结合，促进了HSP90降解。因此，HDAC抑制剂和17-AAG的组合在逻辑上导致细胞死亡增加。最后，HSP90的转录调节也受HDAC6的调节，首先是通过促进HSF1核易位，其次是通过对HSP90基因位点的组蛋白进行去乙酰化。总之，寻找HDAC和HSP90双重抑制剂是一个有希望的领域，可以协同改善治疗策略。
许多致癌mRNAs的转录调控也受真核启动复合物eIF4F的控制，该复合物与HSP90结合。如在DLBCL中，BCL6和cMYC mRNAs在eIF4F的控制下输出和翻译；以HSP90为靶点也有可能抑制这些致癌基因的产生。总之，已知HSP90作为染色质结合蛋白，是基因表达的直接调控者。
HSPs是白血病和淋巴瘤的代谢调节因子
代谢重组允许肿瘤细胞根据其微环境中的营养可用性来调整其生物合成。因此，侵袭性淋巴瘤和白血病都利用氧化磷酸化和糖酵解来满足它们对ATP的需求。后一个过程被放大并被称为Warburg效应，这有助于产生化疗耐药性。癌基因和异常细胞信号传导，如c-MYC、HIF1a和PI3K/AKT/mTOR通路有助于促进Warburg效应、丙酮酸转化为乳酸以及脂肪酸合成。通过直接或间接维持这些通路和致癌基因，HSPs可以调节这种代谢重组（图2）。
最近，据报道，HSP90作为蛋白复合物的稳定剂而不是信号通路的促进剂参与了这一过程。事实上，HSP90通过促进多酶复合物的形成来协调和维持几种代谢途径，如参与核苷酸、碳水化合物和氨基酸代谢的酶。最近，HSP90的这种代谢功能在代谢应激期间高嘌呤需求下的新嘌呤生物合成（DNPB）过程中也被证明。Purinosome是一个驱动DNPB的多酶复合物，需要HSP90来维持其物理特性，从而促进嘌呤的产生。尽管在HeLa细胞中证明了这一点，而在血液恶性肿瘤中还没有，但这一发现支持了HSP90作为代谢调节器的作用，并鼓励在这一领域的未来研究。
线粒体是细胞代谢中的多能者，线粒体伴侣是重要因素。HSPA9（mortalin）是线粒体HSP70家族的成员，参与导入线粒体基质的蛋白质的质量控制。
HSPA9还能感知氧化应激并控制抗氧化途径的激活，因此在线粒体应激反应中起着核心作用。线粒体伴侣蛋白的靶向可以被视为对蛋白沉积抑制策略的敏感性，通常用于通过硼替佐米治疗复发的MM或MCL患者，这依赖于线粒体的代谢。HSP70变构抑制剂对HSPA9的抑制减轻了MM细胞中蛋白酶体抑制剂的耐药性，这一假设得到了证实。从全球来看，HSP70家族成员也是很好的候选靶点，因为硼替佐米治疗的耐药性与其上调相关。
HSPs是DNA修复的伴侣和凋亡因子的隔离物
环境或内源性应激可导致DNA损伤，从而启动多种DNA修复机制来维持细胞的完整性和存活。最近已对HSPs在几种癌症中促进DNA修复的能力进行了回顾。
在这里，研究者将重点关注它们在白血病和淋巴瘤中的作用（图2）。几种机制参与DNA修复，即DNA损伤检测、细胞周期停滞和DNA合成。PCNA（增殖细胞核抗原）有利于DNA聚合酶募集到DNA链断裂，DDB1（损伤特异性DNA结合蛋白）可识别紫外线诱导的DNA损伤，以及MC2，DNA损伤时ATM和ATR的底物，在CLL中通过SNX-7081的HSP90抑制作用下减少。HSP90对DNA修复的这种促进作用有利于对DNA损伤药物如氟达拉滨的耐药性。因此，用HSP90抑制剂治疗可以恢复细胞的敏感性。
类似地，在AML中，其治疗主要依赖于核苷类似物诱导的复制应激，HSP90抑制会减少Chk1和Rad51，这两种HSP90客户蛋白分别诱导细胞周期停滞和促进同源修复（HR）。因此，用阿糖胞苷处理HSP90抑制剂会导致更强的细胞周期停滞。因此，将HSP90抑制剂与核苷类似物联合用于AML的治疗将允许增加白血病细胞的反应并限制疾病的进展。DNA复制和修复的调节也可以通过E2F1在转录水平上进行调节，E2F1是HSP90和HSP70的客户蛋白，在CLL中保证CDC6、CDC45、MCM4、MCM7、RIM1和RIM2的转录。
促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白之间的微妙平衡必须得到精细的调整。HSP参与了这种调整，并可能通过与关键凋亡蛋白的直接相互作用，将癌细胞中的平衡转向细胞存活。在造血细胞中，HSP70通过BH3结构域与仅含BH3的促凋亡蛋白BIM相互作用已被证实。同时出现了一种双重机制：首先，BIM与Bcl2隔离，这有助于细胞存活；其次，在BIM的帮助下促进HSP70的伴侣活性，BIM作为辅助伴侣。最近，一种靶向参与HSP70-BIM相互作用的BH3结构域的特异性抑制剂被证明可以破坏这种联系，从而克服CML中BCR-ABL非依赖性TKI耐药。
维奈克拉是一种Bcl2选择性抑制剂，于2016年被批准用于治疗CLL和AML，并在MM中显示出有希望的结果。最近的研究表明，这种抑制剂可以有效治疗对伊布替尼耐药的MCL患者。然而，在一些患者中获得性耐药性的发生仍然不可避免。研究表明，HSP27可能是接受维奈克拉治疗的MCL患者复发的原因，这表明靶向HSP27可以克服这种耐药性。此外，在MCL，在FLT3-ITD AML细胞（这是一种特别具有攻击性和耐药性的细胞类型）中观察到HSP90抑制剂LAM-003和维奈克拉之间的强大协同作用。
八、HSP90临床靶向的最新研究进展
如前所述，已知HSP90能促进200多种客户蛋白的成熟、稳定和活化，涵盖了癌症的所有细胞过程。因此，在过去的几十年中，人们为开发直接针对HSP90的选择性抑制剂做出了巨大努力。目前可获得的大多数HSP90抑制剂以及已经在实体瘤和血液肿瘤中进行临床评估的所有抑制剂都与N-末端结构域的核苷酸结合袋结合，并通过阻止ATP结合和水解来阻断客户蛋白的处理。
例如，HSP90的抑制对治疗淋巴瘤已显示出一定的疗效。HSP90抑制剂ganetespib增强了MCL对伊布替尼的敏感性。淋巴细胞中异常的HSP90表达和HSP90对淋巴瘤患者对抗PD-1治疗的反应也已被证实。HSP90抑制使DLBCL细胞对顺铂敏感。关于AML，几种HSP90抑制剂会影响癌细胞的生长。例如，HSP90抑制剂克服了AML中对Fms样酪氨酸激酶3（FLT3）抑制剂的耐药性。HSP90抑制剂NVP-AUY922和ganetespib（STA-9090）与阿糖胞苷在AML中表现出协同抗白血病活性。AML患者中，进行Alvespimycin（17-DMAG）的每周两次静脉注射也被发现有效。17-AAG和FLT3激酶抑制剂或组蛋白去乙酰酶抑制剂的联合治疗对具有突变FLT3的人AML细胞非常有效。最后，HSP90抑制耗尽DNA修复蛋白，使AML对核苷类似物化疗药物敏感。
其他研究也证实，HSP90在CML中的表达增加，这表明HSP90可以作为一个预后标志物。这也解释了为什么HSP90的几种化学抑制剂已被研究用于治疗CML。此外，靶向HSP90二聚化对伊马替尼耐药的CML有效。ACY-1215通过ROS/PTEN/Akt通路抑制CML细胞的增殖并诱导其凋亡。HSP90抑制剂SNX-5422在伊布替尼耐药的CLL中的临床前评估已被进一步描述，破坏ROR1的稳定性可增强体内伊布替尼抗CLL的活性。
关于ALL，HSP90抑制剂PU-H71也已被证明在治疗高水平表达NOTCH1（notch受体1）的T-ALL患者样本中有效。此外，HSP90抑制剂TAS-116 （pimitespib）在成人T-ALL的临床前模型中也已显示出疗效。
HSP90参与非恶性细胞的许多基本细胞过程，如蛋白质成熟和稳定，激酶、转录因子和其他主要信号蛋白的伴侣作用。幸运的是，肿瘤细胞比正常细胞更依赖HSP存活和增殖，从而限制了抑制剂的副作用。然而，为了限制这些不良事件，必须注意每种HSP90抑制剂对正常细胞的选择性，因为AUY922不会优先损害癌细胞的增殖，而C端Hsp90调节剂SM258只影响结肠癌细胞系。在单药治疗中，HSP90抑制剂表现出一定的毒性，限制了其疗效，肿瘤细胞会产生耐药性。因此，将低剂量的HSP90抑制剂与其他抗癌药物结合将是未来的解决方案。开发靶向HSP90肿瘤特异性构象的抑制剂也是一个目标。目前的HSP抑制剂及其临床开发阶段见表1。
表1. 本综述列出的热休克蛋白抑制剂，及其作用靶点、作用机制和临床发展阶段。
讨论
白血病和淋巴瘤代表了一种多样化但又特殊的癌症类型，给研究人员带来了挑战。本综述介绍了HSPs在这种疾病中不同和主要的作用，这有助于更好地理解特定的致癌过程，并有助于改善治疗。作为B细胞和T细胞群体的典型，BCR和TCR信号网络在淋巴样白血病和淋巴瘤中经常发生严重突变，并强烈依赖HSPs来传递持续的信号。
值得注意的是，HSPs和HSF的作用不仅限于细胞信号传导，还为基因表达和表观遗传调控提供重要支持，特别是通过HDAC6。在实体瘤中，HSP的主要转录因子HSF1也控制着细胞周期调控、RNA剪接和抗凋亡等多种转录程序。很少有研究探讨HSF1在血液系统恶性肿瘤中的这些非经典功能。本文的研究人员已经证明，HSF1在骨髓分化过程中高度表达，调节PU.1的表达。值得注意的是，经常与单核细胞分化缺陷相关的慢性粒单核细胞白血病细胞缺乏HSF1和PU1表达。且已知HSF1参与肝细胞癌的代谢调节。这可以在白血病和淋巴瘤的背景下进行探索，因为HSP90和HSPA9调节代谢重新布线，促进所需ATP的大量产生。由于缺乏特异性抑制剂，迄今为止靶向HSF1一直很困难。然而，最近，Dong等人发现了一种直接与HSF1结合并促进其核形态和活性形态降解的小分子。这种有前途的新工具有望很快在白血病和淋巴瘤小鼠模型中进行测试，以验证其临床前景。
到目前为止，大多数关于HSPs作用的研究都集中在HSP90和HSP70上，原因很明显，这显然是由于细胞丰度和抑制剂的可用性。但这不能掩盖其他热休克蛋白如HSP27、线粒体HSP9或HSP110的重要性。后者开始揭示其在淋巴瘤发生中的关键作用，如BCL6、C-MYC和MyD88等多个致癌基因的稳定。最近发现的第一个HSP110抑制剂可能会促进对其他类型的血液恶性肿瘤的研究和对更多功能的鉴定。
在本综述中，还集中讨论了HSPs的细胞内功能，但也不能忘记细胞外的HSPs，无论是膜结合的还是分泌在细胞外环境的。 HSP70和HSP110在NHL表面表达或在细胞外囊泡内释放，如外泌体，并具有与免疫细胞如TLR2或TLR4上表达的各种配体相互作用的能力。这些细胞外HSPs主要在肿瘤细胞及其微环境中被观察到，并具有激活与免疫抑制相关的免疫细胞的能力。因此，应该设想对其进行靶向或中和。这可以通过Smith J .等人针对HSP70提出的CAR-T细胞技术来实现。
在B细胞淋巴瘤中，来自血浆样本的外泌体可以很容易地被分离和表征，并且它们的含量可以用作治疗反应的预测因子。此外，HSP27、HSP70和HSP110外泌体可以在体液中很容易地检测到，它们的含量与几种实体肿瘤的不良预后相关。因此，在白血病和淋巴瘤患者的血浆样品中检测它们也可以用作预测肿瘤HSP表达和监测治疗反应的生物标志物。
研究结论
总之，HSPs似乎从特定的细胞信号传导到表观遗传调控，在白血病和淋巴瘤生物学的各个方面都扮演着多重而关键的角色。必须对与这些细胞的致癌作用有关的特定功能进行鉴定，以提供更好的靶向和个性化的治疗方法。确定新的和更个性化的抑制剂也将有利于整个抗癌研究领域，因为HSPs是癌症对细胞内和细胞外压力抵抗的标志。
Irene Della Starza, et al.Optimizing Molecular Minimal Residual Disease Analysis in Adult Acute Lymphoblastic Leukemia. Cancers (Basel). 2023 Jan 6; 15(2): 374.
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