热休克蛋白(Hsp90α)与原发性肝癌 (HCC)

热休克蛋白是一类在原核和真核生物中都存在的一种蛋白,具有高度的保守性。根据同源程度以及分子量的大小,热休克蛋白可分为HSP110、HSP90、HSP70、HSP60、HSP40小分子HSP及泛素等。其中,HSP90是热休克蛋白家族中重要的一族,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,细胞内每百个蛋白中就有1-2个由Hsp90构成。在应激时呈高表达,是不少调节蛋白和结构蛋白活化的伴侣分子,参与蛋白的运输、解聚以及保护细胞免受环境压力。在机体的抗感染免疫、肿瘤免疫及自身免疫反应中发挥重要的作用。

Hsp90 的N-末端的ATP/ADP结合位点及C-末端二聚体化区域起着构象转化的作用,能调节Hsp90的构象从而影响它参与的蛋白复合物的装配。Hsp90抑制剂是一类能与Hsp90调节位点结合,引起Hsp90构象改变并诱导底物蛋白降解,从而发挥抑制作用的化合物,它能造成肿瘤细胞的多种信号转导路径在同一时间内受到抑制,在癌症治疗方面具有潜在的价值,并且许多种类的HSP90抑制剂已经进入临床研发阶段。

HSP90主要分为如下四种亚型

HSP90α(诱导型),主要存在于胞浆中

HSP90β(结构型),主要存在于胞浆中

Grp94,主要存在于内质网中

Trap-1,主要存在于线粒体基质中

HSP90α和HSP90β在氨基酸序列上的主要差别是HSP90α的氨基酸末端有一一氨基酸序列,而HSP90β则没有。这可能是许多肿瘤细胞中HSP90α表达量增高,而HSP90β基本不变的原因之一。

HSP90的生物学特性:

  1. 维持信号传导蛋白功能:在细胞发生应激反应时,可以和那些由于环境刺激而使自身构象发生改变的蛋白相互作用,保证蛋白进行适当的折叠并防止正常蛋白非特异性聚集。

  2. 调节作用:HSP90在细胞突变过程中是个重要的缓冲因子,推测它可能同样可以纠正突变蛋白所发生的错误折叠。

HSP90α在恶性肿瘤中的表达 

热休克蛋白90α(Hsp90α)早在1992年就被发现是肿瘤分泌的,但是人们始终不能阐释这一机理。2009年,清华大学的罗永章教授首次解释了肿瘤分泌的机理,并证明,Hsp90α促进了肿瘤的侵袭和转移。Hsp90α在多种肿瘤存在高表达的现象,包括肺癌、肝癌、乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌、胰腺癌、胃癌等16种癌症。

Hsp90α被认为与肿瘤转移是相关的。研究人员给患有黑色素瘤的老鼠,分别注射了对照剂(左图,IgG)和清除Hsp90α的药物(右图,Hsp90α抗体),结果发现,使用了对照剂的老鼠,有13个淋巴结转移了,图中可以看出,转移的淋巴结又黑又大,而用了清除Hsp90α的药物的老鼠,它们的淋巴结都好好的。

HSP90α定量检测在肝癌中的价值

HSP90α作为全新的肿瘤标志物应用于临床,始于清华大学的罗永章团队。从临床应用 来看,热休克蛋白90α具有高灵敏度和强特异性,与其它肿瘤检测方法相比,其检测方法简单高效,成本大大降低;与传统肿标相比,其灵敏度特异性更高,具有不可比拟的优势。同时,Hsp90α肿瘤标志物具有广谱的特性,其应用肿瘤类型包括肺癌、肝癌、乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌、胰腺癌、胃癌等16种癌症。

一项评估Hsp90α用于肝癌疗效监测和辅助诊断的临床研究,纳入了了肝癌患者和对照组(肝部非癌病变、健康人)共1499例,实验结果表明:Hsp90α在肝癌诊断中灵敏度可达93%,特异性可达90%,总体符合率为92%,远远高于传统肝癌标志物AFP(53%)。同时更让人兴奋的是,在AFP检测为阴性的肝癌患者中,Hsp90α的检出率竟高达94%。试验证明Hsp90α是目前世界上性能最优越的肝癌标志物。同时,肝癌手术治疗和化疗患者的动态监测结果表明,患者血浆中Hsp90α水平的变化与肿瘤负荷及患者病情的变化具有对应性,因此,可用于肝癌患者的病情监测和疗效评估。

理想的肿瘤标志物标志物是在正常人体含量很低,而在肿瘤患者体内的含量远远超过健康人,是能够反映肿瘤存在和生长的一类物质。一般情况下,肿瘤标志物浓度的升高和变化可以提示肿瘤的存在和病情变化。Hsp90α检测结果恰好能反应出体内肿瘤负荷的变化,可以用于动态监测。当然,血浆Hsp90α的浓度也会受某些病理因素(如急性炎症、创伤等)或应激条件(压力过大、睡眠不足、饮酒等)的干扰,而发生测量值的异常升高,这些需要在临床应用中加以甄别。肝癌患者如果监测发现Hsp90α检测值大幅升高,通常提示病情的恶化。

参考文献:

Yuankai Shi, Xiaoqing Liu, Jiatao Lou, et al. Plasma Levels of Heat Shock Protein 90 Alpha Associated with Lung Cancer Development and Treatment Responses [J]. Clinical Cancer Res, 2014(20): 6016-22)

Wene Wei, Mengshu Liu, Shufang Ning, Jing Wei, Jianhong Zhong, Jilin Li, Zhengmin Cai, Litu Zhang.Diagnostic value of plasma HSP90α levels for detection of hepatocellular carcinoma.BMC Cancer. 2020; 20: 6.

Carole Sourbier.Plasma HSP90α and liver cancer: a potential biomarker?EBioMedicine. 2017 Nov; 25: 7–8.

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