Luminespib

新型抗血栓药物靶向Ero1α-PDI通路，有望实现抗栓不增加出血风险 血栓性疾病（如心肌梗死、缺血性卒中和静脉血栓栓塞）是全球范围内导致死亡和残疾的主要原因之一。现有抗血小板药物（如阿司匹林、P2Y12受体抑制剂）通过抑制血小板活化关键通路发挥疗效，但其治疗窗口狭窄，常以增加出血风险为代价，严重限制了其临床应用。因此，开发能够有效抑制病理性血栓形成、同时不干扰正常止血功能的新型抗血栓药物，一直是心血管医学领域的重大挑战。近年来，血小板表面的蛋白质二硫键异构酶（PDI）及其上游氧化酶Ero1α所构成的氧化还原系统，被发现对血小板整合素αIIbβ3的激活和聚集至关重要。靶向这一功能性相互作用，为开发新一代更安全的抗血栓疗法提供了充满希望的新方向。 中国科学院生物物理研究所王磊教授、江涛教授和华中科技大学方超教授合作，通过创新的分级高通量筛选策略，成功从临床阶段化合物库中鉴定出两种高度特异性的Ero1α-PDI通路抑制剂——抗癌药物Luminespib和AZ5104（图1F、1G）。研究团队通过生化实验、细胞模型、基因敲除小鼠以及多种体内血栓模型，系统证明了这两种化合物能够非共价地结合于PDI的b'结构域疏水口袋，变构性地阻断其与Ero1α的功能性互作。该抑制作用具有高度的靶点特异性，在血小板中可同时阻断Ero1α-PDI驱动的胞外整合素激活和胞内钙信号放大，从而强效抑制血小板聚集。至关重要的是，在小鼠模型中，这两种化合物在有效减少动脉血栓形成的同时，并未延长出血时间或增加出血量，展现出了优越的治疗窗口。相关内容以Luminespib and AZ5104 are effective antithrombotic drugs via targeting the platelet Ero1α-PDI pathway为题，发表在Science Advances上！ 为克服传统抑制剂选择性差、毒性高或药代动力学不佳等局限，研究团队建立了一套严密的分级筛选平台（图1A）。他们首先利用基于荧光（Amplex红）的Ero1α活性检测法，对包含760种FDA批准或临床阶段化合物的库进行初筛，得到了46个初步阳性 hits（图1B）。随后，通过使用大肠杆菌硫氧还蛋白（Trx）作为替代底物的反筛体系，排除了非特异性硫醇反应剂或靶向Ero1α FAD辅因子结合口袋的化合物，将候选分子缩减至8个（图1C）。最终，通过直接测量耗氧率的第三轮筛选，锁定了两个最有效的抑制剂——G7-10（Luminespib）和F7-6（AZ5104）（图1D）。后续实验证实，这两种化合物特异性抑制Ero1α介导的PDI氧化，而不影响Ero1α对小分子底物DTT的直接氧化，表明其靶向的是Ero1α-PDI的蛋白-蛋白相互作用界面（图1E）。 图1. 靶向Ero1α-PDI系统的小分子抑制剂筛选。 在生化层面，Luminespib和AZ5104在胰岛素浊度法中展现出对PDI还原酶活性的抑制效果，其半数抑制浓度（IC₅₀）分别为4.70 μM和12.49 μM（图2A）。重要的是，在同等浓度下，它们对PDI家族其他成员（P5、ERp57、ERp72）的还原酶活性无显著影响，体现了高度的选择性（图2B至2E）。进一步的耗氧率实验表明，这两种化合物仅在PDI作为底物时才能有效抑制Ero1α的氧化活性（图2F），而在PDI缺失或使用DTT为底物时则无影响（图2G），并且它们能显著破坏Ero1α与PDI之间的复合物形成（图2H）。在细胞水平上，Luminespib和AZ5104展现出极低的细胞毒性，即使在高浓度下，细胞存活率仍保持在80%以上（图2I、2J）。利用ER定位的氧化还原敏感荧光蛋白（roGFP-iER）监测内质网氧化还原状态时，这两种化合物浓度依赖性地延缓了还原应激后的氧化恢复过程，其效果与基因敲除PDI或ERO1A相似，而传统抑制剂PACMA31和rutin则无此效应（图2K至2N）。 图2. Luminespib和AZ5104特异性阻止Ero1α对PDI的氧化。 进一步的机制研究表明，Luminespib和AZ5104以一种非共价的变构方式发挥作用。通过使用不同PDI截短体的活性测定，发现其抑制作用依赖于含有b'结构域的片段（abb'x、bb'xa'c、b'xa'c），而对单独的a或a'c结构域无影响，表明其结合靶点位于b'结构域（图3A至3G）。ANS荧光竞争实验显示，这两种化合物能有效置换结合于b'疏水口袋的ANS探针，与已知的b'口袋抑制剂rutin表现一致，而共价抑制剂则无此效果（图3H）。分子对接和微秒级分子动力学模拟显示，Luminespib和AZ5104主要通过疏水作用与b'口袋中的关键苯丙氨酸残基（Phe240、Phe249、Phe304）结合，并辅以与His256的氢键，从而稳定PDI的构象（图3I）。蛋白质热稳定性实验证实，这两种化合物能显著提高PDI的熔解温度（Tm），而共价抑制剂则降低其热稳定性。当这些关键残基被突变为丙氨酸后（F240A/F249A/F304A三突变体），Luminespib和AZ5104对PDI的热稳定性增强效应（图3J）及其还原酶活性抑制效应（图3K、3L）完全消失，而共价抑制剂PACMA31的抑制作用则不受影响。这些结果精确地定位了药物的作用位点，证实了其变构抑制机制。 图3. Luminespib和AZ5104靶向PDI b'结构域的疏水口袋。 在功能层面，该研究深入探讨了Luminespib和AZ5104对血小板功能的抑制效果及其机制。在野生型小鼠血小板中，这两种化合物浓度依赖性地抑制了凝血酶诱导的αIIbβ3整合素激活，表现为纤维蛋白原结合减少（图4A、4B）。它们同样浓度依赖性地抑制了凝血酶诱导的血小板聚集（图4C至4F）。为了验证靶点特异性，研究人员使用了巨核细胞/血小板特异性敲除Pdi或Ero1α的小鼠（CKO）。结果显示，在Pdi CKO或Ero1α CKO血小板中，Luminespib和AZ5104的抗聚集效应完全消失（图4C至4F），这无可辩驳地证明了其抗血小板活性完全依赖于对Ero1α-PDI通路的靶向。此外，洗脱实验表明，药物的抑制效应是可逆的（图4G）。向Ero1α CKO血小板外加氧化型PDI可恢复其聚集功能，但若先将氧化型PDI与Luminespib或AZ5104预孵育，则恢复效应被阻断，进一步证实了药物通过抑制PDI氧化来发挥作用（图4H）。机制上，研究进一步揭示，除了抑制胞外整合素激活外，Luminespib和AZ5104还能显著抑制血小板活化过程中由Ero1α-PDI系统介导的胞内钙离子释放和钙离子内流（图4I至4L）。这一“内外兼施”的双重作用机制，使得其对血小板功能的抑制更为彻底和高效（图6）。 图4. Luminespib和AZ5104抑制血小板聚集。 在最具转化意义的体内实验中，研究人员采用激光诱导的提睾肌小动脉损伤模型评估了抗血栓疗效。结果显示，静脉注射5 mg/kg的Luminespib（图5A至5C）或AZ5104（图5D至5F）均能显著抑制血小板聚集和纤维蛋白生成，与溶剂对照组相比，血小板聚集的曲线下面积分别减少了64.83%和59.99%，纤维蛋白生成分别减少了70.65%和73.80%。在FeCl₃诱导的颈动脉血栓模型中，这两种化合物也显著延长了血管闭塞时间。更为关键的是，在小鼠断尾出血模型中，接受同样剂量化合物治疗的小鼠，其出血时间（图5G）和出血量（图5H）均未较对照组延长。这些结果表明，靶向Ero1α-PDI通路能在有效抗血栓的同时，很好地保留正常的止血功能，实现了抗血栓治疗的关键突破。 图5. Luminespib和AZ5104在小鼠中表现出抗血栓效果且不延长断尾出血时间。 综上所述，这项研究不仅确立了Luminespib和AZ5104作为靶向Ero1α-PDI通路的临床阶段抗血栓候选药物（图6），更重要的是，它通过严谨的遗传学验证，证明了这一通路是抗血栓治疗的有效且安全的靶点。考虑到这两种化合物本身就是处于临床阶段的抗肿瘤药物，其药代动力学和安全性数据已有相当积累，这无疑将大大加速其向抗血栓适应症临床转化的进程。该研究为开发新一代“止血-抗栓”平衡更优的抗血栓药物开辟了清晰道路，也为同时患有癌症且血栓风险极高的患者提供了潜在的双重获益治疗策略。 图6. 阐述Luminespib和AZ5104抑制血小板的机制示意图。 「BioMed科技」关注生物医药×化学材料交叉前沿研究进展！交流、合作，请添加杨主编微信！ 来源：BioMed科技声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！

2026年06月03日，云南大学生物医药研究院陈大华/张贝贝与中科院动物研究所孙钦秒作为共同通讯作者在《Advanced Science》发表综述，系统梳理热休克蛋白90（HSP90）从分子伴侣功能到癌症治疗靶点的转化研究进展，核心聚焦于耐药性和肿瘤复发的克服策略。 一、HSP90的基础生物学特性 1. 基本定位与家族组成  HSP90是进化上高度保守的分子伴侣，生理状态下占细胞总蛋白的1%-3%，肿瘤中显著高表达，分布于细胞质（HSP90α/β）、内质网（GRP94）、线粒体（TRAP1）等不同细胞区室，形成分区调控的蛋白质稳态网络。 2. 结构-功能基础  结构：以同源二聚体形式发挥作用，每个单体包含三个结构域： N端结构域（NTD）：ATP结合口袋，是经典抑制剂的作用靶点； 中间结构域（MD）：负责结合客户蛋白，参与催化ATP水解； C端结构域（CTD）：介导二聚化，含MEEVD基序，结合共伴侣蛋白。 分子伴侣循环：依赖ATP结合与水解释放能量，在“开放”和“闭合”构象间切换，协同共伴侣（如HSP70、CDC37、P23等）完成客户蛋白的折叠、成熟与质量控制。 3. 应激响应功能  当细胞遭遇缺氧、营养缺乏、蛋白毒性压力时，热休克因子1（HSF1）被激活，上调HSP90等分子伴侣的表达，增强细胞应对应激的能力——这一机制既是肿瘤细胞的生存依赖，也是早期HSP90抑制剂疗效受限的核心原因（抑制HSP90会反向激活HSF1，诱导代偿性伴侣表达）。 二、HSP90在恶性肿瘤中的病理作用 HSP90通过稳定超过300种客户蛋白（指在细胞内赖伴侣蛋白协助折叠、组装或维持功能的蛋白质），成为肿瘤“非癌基因成瘾”的核心节点，在不同癌种中驱动疾病进展： 癌种 核心机制 代表性客户蛋白/通路 乳腺癌 TNBC 依赖 EGFR/MET/STAT3；HER2+ BC 中稳定 HER2；ER+ BC 中稳定 ERα HER2, EGFR, AKT, STAT3 肺癌 稳定 EGFR 突变体；调节 HIF-1α 和 AKT/mTOR 轴 EGFR, HIF-1α, MET 结直肠癌 结直肠癌中稳定 BRAF-V600E；胃癌中促进糖酵解和 EMT BRAF, HER2, c-MET 卵巢癌 高表达与晚期预后相关；增强 DNA 修复 DNA 修复蛋白 前列腺癌 稳定 AR 和 PKD3，促进去势抵抗 AR, PKD2/3, AKT 血液恶性肿瘤 稳定 BCR-ABL、多种激酶；保护 CLL 细胞 BCR-ABL, FLT3-ITD 此外，HSP90还参与维持肿瘤干细胞特性、支持休眠肿瘤细胞存活、重塑肿瘤微环境（如促进M2巨噬细胞极化、调控CAFs功能），是肿瘤复发与耐药的关键驱动因素。 三、HSP90靶向治疗药物的研发进展   针对HSP90的不同结构域与作用环节，已开发出多代抑制剂，核心类别如下： 1. N端（ATP竞争性）抑制剂  格尔德霉素（GA）衍生物：17-AAG、17-DMAG、IPI-504等，早期活性强但水溶性差、肝毒性高，临床开发多终止； 间苯二酚类：AUY922、Ganetespib，广谱抑制HSP90，在HER2阳性乳腺癌、非小细胞肺癌中显示疗效，但单药响应率低，部分临床试验因疗效不足终止； 嘌呤类：PU-H71、BIIB021，选择性更高，PU-H71还可作为PET显像剂预测治疗响应； 苯甲酰胺类：TAS-116（Pimitespib，首个获批上市的HSP90抑制剂）、SNX-5422，前者选择性抑制胞质亚型，安全性更优，在胃肠道间质瘤中显示持久疗效。 2. C端抑制剂  诺维本衍生物、EGCG（表没食子儿茶素没食子酸酯）、黄酮类化合物等，靶向C端核苷酸结合口袋，不易诱发热休克反应，毒性更低，但临床数据尚不充分。 3. 共伴侣互作抑制剂  通过阻断HSP90与共伴侣的结合实现特异性调控： 靶向HSP90-CDC37互作：雷公藤红素（Celastrol）共价修饰CDC37，降解激酶类客户蛋白； 靶向HSP90-P23互作：Gedunin破坏复合物，抑制类固醇激素受体功能； 靶向HSP90-HOP互作：Sansalvamide A衍生物，别构干扰HSP70-HSP90的协同折叠通路。 四、HSP90抑制剂的临床挑战：耐药与复发机制 单药HSP90抑制剂疗效有限，核心耐药机制包括： 1. 代偿性热休克反应：抑制HSP90激活HSF1，上调HSP70、HSP27等其他伴侣，替代HSP90的功能； 2. 信号通路重塑：旁路激活RAF/MEK/ERK、PI3K/AKT/mTOR等通路，或通过代谢可塑性切换至氧化磷酸供能（依赖线粒体亚型TRAP1）； 3. 肿瘤干细胞与休眠细胞：肿瘤干细胞高表达HSP90，耐受常规治疗；休眠细胞依赖HSP90维持低代谢下的生存，成为复发根源； 4. 肿瘤微环境调控：胞外HSP90促进免疫抑制性微环境，降低治疗敏感性。 五、克服耐药的创新策略 1. 新型药物形式  PROTAC降解剂：如BP3，高效降解HSP90，避免传统抑制剂的占位效应，降低耐药风险； 双/多靶点抑制剂：同时靶向HSP90与HDAC、CDK4/6等，阻断代偿通路，增强协同效应。 2. 智能递送系统  利用纳米载体（如刺激响应型纳米粒、外泌体、仿生纳米颗粒）实现肿瘤靶向递送，减少全身毒性： 例如M/D@P/E-P纳米平台，可在近红外/pH双重刺激下释放EGCG与一氧化碳，同时抑制HSP90与线粒体功能，克服肿瘤热耐受； A6肽修饰的纳米粒可靶向急性髓系白血病细胞的HSP90与CD44，增强抗白血病活性。 3. 联合治疗策略 联合方案 协同机制 + 化疗（紫杉醇、顺铂） 破坏肿瘤生存通路，增敏化疗，在TNBC中已显示临床获益 + 靶向药（PARP抑制剂、CDK4/6抑制剂、HER2靶向药） 阻断HSP90介导的耐药旁路，如Pimitespib联合尼拉帕利在BRCA突变肿瘤中显示潜力 + 免疫治疗（PD-1/PD-L1抑制剂） HSP90抑制可上调肿瘤细胞MHC-I、IFNGR表达，下调PD-L1，将“冷肿瘤”转为“热肿瘤”；同时抑制调节性T细胞（Treg）功能，增强CD8+ T细胞浸润 + 物理治疗（光热/光动力、放疗、腹腔热灌注化疗） 协同诱导蛋白损伤，抑制HSP90介导的应激保护，增强局部疗效 六、新兴方向：内质网应激（ERS）与分子伴侣异位 内质网驻留的GRP94在应激条件下会通过“溢出效应”、囊泡运输等方式易位至细胞膜表面，在肿瘤细胞高表达而正常细胞低表达，成为理想的免疫治疗靶点。 靶向GRP94的单抗可抑制肿瘤增殖与血管生成，无明显系统毒性；靶向GRP94的CAR-NK/CAR-T细胞在临床前模型中显示出特异性杀伤肿瘤的效果，尤其对急性髓系白血病等血液瘤潜力显著。 七、HSP90 在肿瘤免疫调控中的双重作用与免疫疗法开发 1. 双向免疫调控特点 正向：抑制 HSP90 上调肿瘤细胞膜 MHC-I、IFNGR，提升肿瘤免疫原性，抑制 PD-L1/IDO 表达、减少 Treg 浸润、激活 cGAS-STING 通路，由冷肿瘤转为热肿瘤； 负向：过度抑制会破坏 MHC-I 抗原肽装载，削弱抗原提呈；部分条件下促炎因子上调招募 MDSC。 2. 免疫联合方向 小分子 HSP90 抑制剂 + 免疫检查点抑制剂（主流临床方向）； 靶向膜异位 GRP78/GRP94 的 CAR-T、CAR-NK（血液瘤 + 实体瘤临床前效果优异）； HSP90 相关肿瘤疫苗研发。 HSP90作为连接蛋白质稳态、肿瘤进展与免疫调控的核心节点，其靶向治疗已从单一抑制剂开发转向“精准分型+联合策略+智能递送”的多模态模式。 未来需突破的方向包括： 1. 开发可靠的生物标志物（如HSP90亚型表达、HSF1激活状态、特定客户蛋白依赖），实现患者分层； 2. 优化亚型选择性抑制剂与共伴侣靶向药物，降低脱靶毒性； 3. 深入解析HSP90在肿瘤免疫微环境中的作用，拓展其与免疫治疗的联合应用场景； 4. 推动纳米递送系统的临床转化，解决药代动力学与肿瘤穿透难题。 这篇综述为理解HSP90的生物学功能、耐药机制及临床转化提供了系统性框架，也为克服肿瘤耐药与复发提供了新的研发思路。 原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.75895 本文原创仅指编译原创，文献内容与图片版权归原著所有，文献解读仅用于学术分享，如有侵权请与后台联系