Ganetespib

“ 点击蓝字 关注我们 尤启冬 中国药科大学药学院教授、博士生导师，博士。国家“万人计划”教学名师，国家教学名师。担任国家药典委员会执行委员，中国药学会理事、药物化学专业委员会委员，江苏省药学会副秘书长、常务理事、药物化学专业委员会主任委员。发表SCI论文400余篇，H指数56，入选全球顶尖科学家。著有《药物化学》《手性药物》《手性药物研究与评价》和Chiral Drugs: Chemistry and Biological Action等著作，编著教材 20 余本。尤启冬教授先后获教育部霍英东优秀青年教师奖、江苏省“五一劳动奖章”“礼来亚洲杰出研究生论文导师奖”、第十一届吴阶平-保罗•杨森医学药学奖；享受国家政府特殊津贴，被评为教育部高等学校优秀骨干教师、江苏省有突出贡献的中青年专家、“高等学校教学名师”等；获省部级科技进步一等奖、二等奖等8项，国家教学成果二等奖3项、江苏省教学成果特等奖2项，获得江苏省优秀课程、教学成果奖等多个奖项。 王磊 中国药科大学药学院研究员、博士生导师，博士。主持国家自然科学基金青年科学基金项目（B类），中国科协青年人才托举工程，江苏省优秀青年基金等。入选江苏省“333高层次人才培养工程”第三层次，担任《药学学报》中英双刊青年编委。主要研究方向为药物化学与药物设计。近年来聚焦难成药靶标，瞄准分子伴侣系统蛋白识别位点，结合药物化学与化学生物学手段，设计并发现了多个原创先导分子。主持国家/省部级课题10余项，近年来以第一/通信作者在J Am Chem Soc, Angew Chem Int Ed, Sci Adv, J Med Chem, Acta Pharm Sin B, Signal Transduct Target Ther, The Innovation, Drug Discov Today, ACS Chem Biol等学术期刊发表论文 50余篇，获授权专利10项。连续7年受邀在《药学学报》“专家论坛”栏目评述当年全球新药研发进展。 分子伴侣 HSP90 的抑制策略分析及最新进展 PPS  朱晨昊 1, 2，张秋月 1, 2，王磊 1, 2*，尤启冬 1, 2** （1. 中国药科大学江苏省创新药物设计与成药性优化重点实验室，江苏 南京 210009；2. 中国药科大学药学院药物化学系，江苏 南京 210009） [摘要]分子伴侣热休克蛋白（heat shock protein，HSP）90 在蛋白质折叠、细胞信号传导及细胞稳态维持中发挥关键作用。其功能异常与肿瘤等多种疾病的发生发展密切相关，使其成为药物开发领域的重要靶标。综述 HSP90 抑制策略的演变历程及最新研究进展，将已报道的 HSP90 小分子抑制剂系统划分为 4 代并进行全面总结。通过详细阐述各代抑制剂代表性分子的设计策略、化学结构特征及作用机制，深入分析当前 HSP90 抑制剂研发中存在的核心问题，同时对未来的研究方向进行展望，旨在为靶向 HSP90 的小分子抑制剂设计提供科学思路与研究启发。 分子伴侣热休克蛋白（heat shock protein，HSP）90 通过调控蛋白质正确折叠维持细胞稳态，其功能失调与肿瘤等多种疾病的发生发展密切相关。作为关键分子伴侣，HSP90 参与 500 余种客户蛋白（如蛋白激酶、类固醇激素受体等）的成熟与折叠过程，并在细胞信号传导网络中处于核心地位 [1]。2022 年，首个 HSP90 抑制剂 TAS-116 在日本获批上市，用于治疗化疗后进展的胃肠道间质瘤，标志着该靶点的临床转化进入新阶段 [2]。 真核细胞中,HSP90家族包括胞质亚型（HSP90α/β）、内质网葡萄糖调节蛋白 94（glucose-regulated protein 94，GRP94）及线粒体肿瘤坏死因子受体相关蛋白1（tumor necrosis factor receptor-associated protein-1，TRAP1）。 所 有 亚 型 均 包 含N 端 结 构 域（N terminal domain，NTD）、M 端 结构 域（middle domain）和C 端结构域（C terminaldomain）：N 通 过 腺 苷 三 磷 酸（adenosinetriphosphate，ATP）结合与水解提供能量，M 端负责结合客户蛋白及共伴侣蛋白并辅助 ATP 水解，C 端则介导二聚化及共伴侣结合；各亚型间氨基酸序列同源性超过 50%，其中 HSP90α 与 HSP90β 同源性高达 86%，提示其功能存在重叠与分化 [3]。HSP90 通过 ATP 水解驱动的构象变化，与共伴侣蛋白协同完成客户蛋白折叠，其动态互作网络为抑制剂设计提供了多样靶点 [4]。 基于作用机制的演变，HSP90 抑制剂可分为 4代：第 1 代靶向 N 端 ATP 结合口袋，虽展现出抗肿瘤活性，但因泛抑制作用引发热休克反应等毒性；第 2 代通过亚型选择性抑制降低副作用，但其作用仍依赖于对 ATP 酶活性的阻断；第 3 代聚焦HSP90-共伴侣蛋白的蛋白-蛋白相互作用（protein-protein interaction，PPI），实现对客户蛋白的精准调控 [5]；第 4 代整合靶向蛋白降解技术（targetedprotein degradation，TPD），通 过 泛 素 - 蛋白酶体系统降解目标蛋白（protein of interest，POI），突破了传统抑制策略的局限 [6]。本综述系统解析4代HSP90 抑制剂的分子机制与临床进展，并展望其未来发展方向。 1 第 1 代——ATP 酶抑制剂 HSP90 通 过 ATP 水 解 驱 动 伴 侣 循 环， 通 过竞争性结合其 ATP 结合口袋阻断客户蛋白折叠，是 HSP90 抑制的关键策略。第 1 代 HSP90 ATP 酶（ATPase）抑制剂靶向 N 端 ATP 结合口袋，通过抑制 ATP 结合与水解中断伴侣循环，导致致病蛋白无法正常折叠并降解。根据分子骨架差异，第 1 代抑制剂可分为 4 类：格尔德霉素（geldanamycin，GDA）类、间苯二酚类、嘌呤类及苯甲酰胺类衍生物 [1]。 首个HSP90ATP酶抑制剂GDA通过结合HSP90 N 端 ATP 水解催化口袋而发挥抑制作用（6 μmol·L-1 浓度下抑制率大于 60%），但因肝毒性及体内活性差未能进入临床 [7]。其衍生物 17-烯丙胺基-17-去甲氧基格尔德霉素（17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin，17-AAG）于 2003 年成为首个进入Ⅰ期临床试验的 HSP90 抑制剂，生物活性提升且毒性降低，但受限于溶解度低和脱靶毒性问题，后续研究转向联合用药策略 [8]。后续开发的阿螺旋霉素（17-二甲氨基乙氨基-17-去甲氧基格尔德霉素，17-dimethylaminoethylamino-17-demethoxygeldanamycin hydrochloride，17-DMAG）通过引入可电离氨基提升水溶性和抗肿瘤活性 [9]，IPI-504[10] 与 IPI-493[11] 也进入临床试验，但均因脱靶毒性（17-AAG，17-DMAG）、疗效不足（IPI-504）或药物供应中断（IPI-493）等问题，分别终止于Ⅲ期或Ⅰ期试验 [12]。尽管针对 17-AAG 开展了 38 项单药或联用试验，但其水溶性和毒性问题始终未能突破，最终终止开发，其他 GDA 衍生物也因类药性差、疗效低及毒性问题，临床进展受阻 [12]。 与 GDA 类不同，间苯二酚类天然产物根赤壳菌素（radicicol，RD）作为 HSP90 ATP 酶抑制剂的母核结构，其间苯二酚基团通过氢键网络与 HSP90 N端 ATP 结合口袋高亲和力结合 [ 解离常数（Kd）为19 nmol·L-1）][13]。但 RD 因含亲电子环氧环和迈克尔受体结构，易在体内被亲核基团攻击而失活，导致其抗肿瘤（MCF7 细胞系）活性弱于 17-AAG（IC50：400 vs 10 nmol·L-1）[14]。基于 RD 开发的衍生物中，诺华公司研发的 NVP-AUY922 通过结构优化增强稳定性，Ⅰ期临床试验确定 70 mg ·m-2 为最大耐受剂量，Ⅱ期临床试验显示其对表皮生长因子受体基因（epidermal growth factor receptor gene，EGFR）突变/间变性淋巴瘤激酶基因（anaplastic lymphomakinase gene，ALK）重排的晚期非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）具有临床活性，但对 Kirsten 大鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Kirsten ratsarcomaviral oncogene homolog，KRAS）突变患者无获益 [15]。其他衍生物如 AT-13387[16] 和 STA-9090[17]虽进入临床，但仅 STA-9090 针对晚期 NSCLC 进入Ⅲ期临床试验。KW-2478 针对慢性淋巴细胞白血病的临床试验也已终止于Ⅱ期 [18]。总体而言，间苯二酚类衍生物较 GDA 类毒性更低、耐受性更佳，但因疗效不足或安全性问题，目前所有试验均已终止 [2]。 基于ATP结构特征，Chiosis 等[19]开发了嘌呤类HSP90抑制剂PU-3[对人肺腺癌细胞NCI-H1975的半数生长抑制浓度（GI50）为 50 μmol·L-1]，其通过氢键和疏水作用结合 HSP90 N 端，但苯环结构限制了结合效率。后续开发的嘌呤类抑制剂（ 如 CUDC-305[20]，PU-H71[21]，BIIB021 等）均保留嘌呤核心氨基及芳香环结构。其中，CUDC-305止 步 于Ⅱ期临床招募阶段。BIIB021 为首个口服HSP90 抑制剂，在低纳摩尔浓度下即可抑制 N87 和MCF-7 等癌细胞生长，且对血液肿瘤显示出治疗潜力 [22]。但该药物需高剂量才能在体内生效，其前药BIIB028在晚期实体瘤Ⅰ期临床试验中耐受性更佳，最终两者因疗效不足分别完成Ⅱ期和Ⅰ期临床后再无进展 [23]。MPC-3100 完成Ⅰ期临床后再无进展 [24]。 苯甲酰胺类 HSP90 抑制剂通过模拟腺嘌呤结合HSP90N端ATP口袋，已进入临床的包括 SNX-2112[25]，SNX-5422[26]，XL-888[27] 及匹米替司匹布（pimitespib，TAS-116）。其中，TAS-116 作为口服 HSP90α/β 选择性抑制剂，已在日本获批用于治疗化疗后进展的胃肠道间质瘤 [28]。SNX-2112 通过计算化学及晶体结构解析设计开发，其前药 SNX-5422（口服制剂）在晚期实体瘤Ⅰ期临床试验中确定最大耐受剂量为 100 mg · m-2，48% 的受试者出现 3 级及以上的恶心/腹泻，但显示出一定疗效；因眼毒性等不良反应，其单药研究已终止于Ⅱ期临床 [26]。 除TAS-116外，第1代HSP90抑制剂均未成功上市（见表1）。其核心局限在于：通过N端ATP酶抑制阻断所有客户蛋白折叠，不仅导致严重毒性（如眼毒性、肝毒性），还会激活热休克因子 1（heatshock factor 1，HSF1），引发HSP70和 HSP27等HSP代偿性上调的热休克反应，构成临床推进的双重障碍 [29]。针对热休克反应问题，笔者所在团队提出联用蛋白质磷酸酶5（protein phosphatase 5，PP5）激活剂的策略，通过 PP5 负调控HSF1以抑制HSP 表达，为解决该问题提供了潜在方案 [30]。目前该类抑制剂的临床研究已趋缓，未来或需通过联合用药策略寻求突破。 2 第 2 代——HSP90 亚型选择性抑制剂 第1代HSP90泛抑制剂因毒性、耐药性及疗效不足等问题，其临床应用受到限制。HSP90的4种亚型在疾病进程中具有不同的生物学功能：HSP90α为应激诱导型，在肿瘤细胞中高表达，而在正常细胞中低表达；HSP90β 为组成型，主要维持细胞正常生理功能；TRAP1具有抗凋亡、抗氧化作用，可调控活性氧应激及线粒体保护；GRP94则参与促进细胞迁移及胞内物质转运 [3]。基于各亚型的特异性功能，研究者采用基于结构的药物设计（structure-based drug design，SBDD）或高通量筛选（highthroughput screening，HTS）技术开发亚型选择性抑制剂，以降低泛抑制导致的毒性，但绝大部分候选分子尚未明确适应证，处于临床前研究阶段。 天然活性化合物gambogic acid是首个HSP90亚型选择性抑制剂，开启了亚型特异性研究先河 [31]。KU675可结合HSP90的C端，能诱导 HSP90α依赖性客户蛋白降解，在前列腺癌细胞中显示出细胞毒性及抗增殖活性 [32]，但因活性不足未进入临床试验。采用SBDD得到的首个HSP90β 选择性抑制剂KUNB31对HSP90β的选择性是对 HSP90α的50倍，其选择性源于HSP90β中Ala47（对应HSP90α的Ser52）具有更小的侧链空间 [33]。此外，后续结构优化衍生出的 EC144[34] 与化合物31（指文献中化合物序号，下同）[35] 也可分别实现 HSP90α 与HSP90α/β 选择性抑制。然而，由于尚未锁定明确适应证，这些化合物仍停留在临床前阶段。 2000年，Rosser 等 [36] 采用 HTS 技术获得首个GRP94 选择性抑制剂 NECA，该分子结合于 GRP94NTD 的 Site3 位点：其5位乙基甲酰胺的氮原子与Asn162形成氢键，苯环与Val197和Tyr200发生疏水相互作用；而5位酰胺羰基与 HSP90α的Gly135存在空间位阻，从而阻断与HSP90α的结合。基于Site3位点开发的radamide衍生物如 BnIm[37] 和KUNG29[38] 通过醌环/苯环修饰增强疏水相互作用，进一步提升选择性。PU-H54 则靶向 Site2 位点，其8位苯基可诱导GRP94的Phe199 发生构象变化，暴露疏水的Site2 位点，而HSP90α 的Phe138会阻碍分子与Site2的结合，由此实现选择性 [39]。PU-H71也可选择性抑制 HSP90α/β，但其浓度依赖性强，且需持续给药以维持抑制效果 [40]。笔者课题组于2018年针对Site2位点开发的 DDO-5813，通过氨基甲酰基与Asp149和Thr245 形成氢键、反式氨基环己醇羟基与Lys114形成氢键，触发N端构象重排（Phe199 从平面构象转为斜向构象），其异丙基苯环结合于Site2位点，实现纳摩尔级选择性（IC50 =2 nmol·L-1）[41]。目前，所有 GRP94 选择性抑制剂均通过靶向 ATP结合口袋附近的Site2或Site3位点实现亚型特异性，且仍处于临床前研究阶段。 2017年，Park等[42]通过对比PU-H71与 HSP90α/TRAP1的共晶结构，发现TRAP1的 Leu172至Phe201区段结构无序，且Asn171和 Gly202构型与HSP90α存在差异，这为TRAP1选择性抑制提供了结构基础。Sanchez-Martin等 [43] 发现TRAP1存在一个含正电荷、双负电荷及疏水区域的变构口袋，并通过筛选美国国家癌症研究所数据库和ZINC数据库获得变构抑制剂 NSC56914，AMB9798487 和 Z363507628。基 于 TRAP1 的 线 粒 体 定 位 特 征， 研 究 者 将 正 电荷靶向基团三苯基磷与 PU-H71 连接，设计得到SMTIN-C10： 其 PU-H71部分结合TRAP1的 N 端ATP 口袋，三苯基磷与变构位点的 Glu115 结合，双重作用使其抗癌活性增强 [44]，目前已完成Ⅰ期临床试验（安全性、耐受性良好）；同时，该分子在抗动脉粥样硬化的临床前研究中亦显现潜力，成为兼具抗肿瘤与心血管疾病治疗前景的候选分子 [45]。 目前在 HSP90 亚型选择性抑制剂中，仅 TRAP1抑制剂 SMTIN-C10 在抗肿瘤方向进入临床阶段，其抗动脉粥样硬化研究仍处于临床前阶段，其余分子尚未明确临床适应证 [45]（见表 2）。未来需深化HSP90 各亚型的生物学功能研究，以明确其作为治疗靶点的潜在适应证。尽管亚型选择性策略有效规避了泛抑制导致的毒性问题，但其作用机制仍依赖于对 ATP 酶活性的抑制，因此需同步探索变构抑制、靶向其他结构域等新型作用模式。 3 第 3 代——HSP90-共伴侣蛋白 PPI 抑制剂 在伴侣循环中，HSP90对蛋白折叠成熟的调控功能依赖于多种共伴侣蛋白的协同作用。因此，靶向HSP90与共伴侣蛋白的PPI，设计PPI抑制剂是调控HSP90功能的重要手段[46]。目前，已有多种靶向HSP90与不同共伴侣蛋白的PPI抑制剂被报道。   热休克蛋白90ATP酶激活因子1（activator of heat shock protein 90 ATPase1，Aha1）通过结合HSP90的M端增强其ATP酶水解活性，促进ATP水解及封闭构象形成，从而辅助底物蛋白折叠[47]。抑制Aha1与HSP90的PPI可阻断伴侣循环及客户蛋白成熟。首个PPI抑制剂HAM-1通过占据HSP90N端近ATP结合区，在空间上阻碍Aha1C端与HSP90结合，从而抑制ATP酶激活[48]。槲皮素衍生物TL-2-8通过干扰HSP90-Aha1PPI，下调周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）1/4和肿瘤抑制蛋白p53等客户蛋白，并可降低乳腺癌细胞中Aha1的表达水平[49]。现有研究已证实，干扰HSP90-Aha1PPI具有可行性。 激酶特异性共伴侣蛋白细胞分裂周期蛋白37（cell division cycle 37，CDC37）通过N端结合激酶、M/C端结合HSP90，形成HSP90-CDC37-激酶三元复合物，介导激酶类客户蛋白的折叠[50]。早期HSP90-CDC37 PPI抑制剂多源自天然产物（如celastrolA[51]，withaferinA[52]等）。笔者课题组基于结构解析开发了系列抑制剂：2019年通过虚拟筛选获得DDO-5936，其结合HSP90的Glu47和Gln133位点以破坏PPI，下调激酶类客户蛋白并抑制肿瘤细胞增殖[53]；2021年优化得到DDO-5994，该分子靶向HSP90的Phe213疏水口袋，通过阻断CDK4/6的折叠导致细胞周期停滞[54]；2024年报道的首个CDC37变构分子DDO-6079，可协同抑制CDC37-HSP90及CDC37-激酶的PPI，逆转结直肠癌对CDK4/6抑制剂palbociclib的耐药性[55]。此外，多肽类化合物Pep-1也可抑制CDC37-HSP90 PPI[56]。上述抑制剂均未引发HSP上调，验证了PPI抑制策略的可行性，为癌症治疗提供了新靶点。 2016年，Wang等[57]发现嘧啶衍生物Y-632可抑制HSP90-热休克蛋白组织蛋白（heat shock protein organizing protein，HOP）-HSP70复合物的PPI。Y-632含有的α，β-不饱和酮基团可氧化细胞内硫醇化合物（如谷胱甘肽）。HSP90自身含有多个半胱氨酸残基，在维持其结构与功能中起重要作用。Y-632诱导的硫醇氧化会导致HSP90半胱氨酸残基的硫醇基团氧化，改变HSP90的构象与活性，干扰HSP90-HSP70-HOP复合物的形成，导致客户蛋白无法传递至HSP90，进而通过蛋白酶体途径降解。 p23蛋白通过稳定HSP90与ATP的结合并阻止ATP水解，延长HSP90与客户蛋白的相互作用时间；靶向HSP90-p23 PPI可阻碍客户蛋白的正常折叠[58-59]。现有抑制剂以天然产物为主，例如 celastrol A 除抑制 CDC37-HSP90 PPI外，还可结 合p23的HSP90识别口袋，抑制p23-HSP90互作 [60]；另一种天然产物gedunin则通过与p23的 Thr90和Lys95 形成氢键，与Ala94产生疏水作用，诱导p23构象变化[61]。基于celastro lA对CDC37和 p23的双重抑制特性，后续可通过对比其结合模式，设计选择性靶向单一共伴侣蛋白的衍生物。 HSP90的功能依赖其与共伴侣蛋白的相互作用，靶向这些蛋白相互作用的抑制策略已得到广泛验证（见表3）。然而，HSP90与共伴侣蛋白互作界面的精细结构信息仍较为缺乏，需通过深入研究阐明PPI界面的结构特征，以推动高效抑制剂的开发。 4 第 4 代——多特异性抑制剂 随着药物设计技术的进步，合理药物设计已突破单一靶点限制，转向开发多特异性分子以实现协同调控。基于HSP90的多特异性策略包括双靶点抑制剂、蛋白降解靶向嵌合体（proteolysis-targeting chimeras，PROTAC）及分子伴侣介导的蛋白降解（chaperone-mediated protein degradation，CHAMP）。 PROTAC由POI配体、E3泛素连接酶（E3 ubiquitin ligase，E3）配体及连接子（linker）组成，通过诱导POI-PROTAC-E3三元复合物形成，激活E2泛素化酶对POI进行泛素标记并降解。该策略具有催化驱动特性及靶向不可成药靶点的优势[62]。BP3是基于此策略开发的首个HSP90降解剂，由BIIB021（HSP90配体）与泊马度胺（E3配体）连接而成，可通过泛素-蛋白酶体途径降解HSP90，显著降低HSP90及其客户蛋白（如p53）的表达，在4T1乳腺癌小鼠模型中肿瘤抑制率达76.41%，展现出良好的临床转化潜力[63]。化合物3a基于GDA设计，能高效降解HSP90α/β且避免传统抑制剂引发的热休克反应[64]。此外，X10g[65]和lw13[66]等分子也被开发用于HSP90的靶向降解。 基于HSP90可招募E3介导客户蛋白泛素化降解的机制，珃诺生物提出CHAMP策略，其分子由HSP90配体、POI配体及连接子组成，通过形成HSP90-CHAMP-POI三元复合物，利用HSP90与E3的天然互作招募E3降解POI。首个CHAMP分子RNK05028（STA-9090-linker-JQ1）在MV-4-11白血病细胞中，通过诱导BRD4-CHAMP-HSP90复合物选择性降解溴结构域蛋白4（bromodomain-containing protein4，BRD4），从而抑制细胞增殖；且在小鼠体内显示出肿瘤富集性、长半衰期及高安全性[67]。2022年，其优化产物RNK05047（靶向BRD4）启动Ⅰ/Ⅱ期临床试验，目前仍在进行中[68]。同年，李敏勇团队开发的HEMTAC26（BIIB021-linker-palbociclib）在B16F10细胞中高效降解CDK4/6[半数降解浓度（DC50）为19~26nmol·L-1]，其体外抗增殖活性[IC50=（0.112±0.017）μmol·L-1]及体内肿瘤选择性显著优于母体分子BIIB021[69]。其他分子如CMPD-MET降解剂[70]，HIM-PROTAC[71]也被开发，通过招募HSP90靶向降解POI。 基于HSP90的双靶点抑制剂开发策略已取得进展。例如，在组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）与HSP90协同调控肿瘤进程的研究中，Zismanov等[72]验证了HSP90与HDAC联合抑制的协同效应。Mehndiratta等[73]据此设计出HSP90-HDAC双靶点抑制剂：通过药效团建模与杂交策略，将HDAC抑制剂伏立诺他的结构片段与HSP90抑制剂的间苯二酚母核结合，合成系列叔丁氧基氨基甲酸酯苯胺类化合物；其中，化合物20（HDAC IC50=194 nmol·L-1；HSP90 IC50=360 nmol·L-1）和化合物26（HDAC IC50=153nmol·L-1；HSP90 IC50=77 nmol·L-1）在亚微摩尔级GI50值下可显著抑制多种癌细胞增殖。此外，针对微管蛋白、拓扑异构酶Ⅱ、磷脂酰肌醇3-激酶和ALK等靶点与HSP90的双靶点抑制剂研究也在推进中[74]。 第4代HSP90抑制剂整合了靶向蛋白降解技术及双靶点抑制策略，通过降解HSP90、利用HSP90功能降解靶蛋白或协同抑制多特异性靶点，显著提升了抗肿瘤效果及安全性，现已开发出多个分子（见表4）。其中，双功能分子通过直接降解靶蛋白，较传统抑制剂更具优势，但受限于E3配体匮乏、分子量过大（≥700）导致的类药性差及脱靶效应等问题，未来可结合纳米技术等策略优化开发。此外，基于HSP90的双靶点抑制剂虽展现潜力，但当前研究深度不足，需进一步探索以实现其临床应用价值。 5 总结与展望 HSP90抑制剂历经4代发展：初代抑制剂针对N端ATP结合口袋，30余个分子进入临床研究，但因毒性强、疗效有限及热休克反应等问题，目前研究方向转向联合用药。第2代抑制剂通过选择性靶向HSP90亚型，降低泛抑制导致的毒性，部分已进入临床阶段，但其应用需以明确亚型的生物学功能为前提，以优化临床适应证。第3代抑制剂靶向HSP90与共伴侣蛋白的相互作用，可精准调控客户蛋白折叠，安全性与疗效均有所提升，但需深入解析互作界面的精细结构以推动抑制剂开发。第4代抑制剂整合多特异性策略，虽展现出更高的抗肿瘤潜力，但受限于E3配体匮乏、双功能分子量大导致的药性差问题，可结合纳米技术等手段进行优化[75]，目前研究深度不足，亟待突破（见表5）。 HSP90作为重要的药物靶点，其抑制策略的创新为肿瘤治疗带来了新希望。未来需进一步深化HSP90生物学功能研究，并探索新型技术如Halo标签蛋白（HaloTag）——一种基于细菌卤代烷脱卤酶的标签蛋白，借助其与HaloLink配体的共价结合特性，可促进POI的空间邻近，为HSP90配体的发现及药物设计提供工具[76]。此类前沿技术有望突破现有抑制剂在选择性、类药性等方面的局限，推动HSP90抑制剂研发进入更广阔的发展阶段。 参考文献： [1] Gu J, He Y, He C, et al. 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HaloTag: a novel protein labeling technology for cell imaging and protein analysis[J]. ACS Chem Biol, 2008, 3(6): 373-382. 美编排版：童文静 感谢您阅读《药学进展》微信平台原创好文，也欢迎各位读者转载、引用。本文选自《药学进展》2025年第 8期。 《药学进展》杂志由教育部主管、中国药科大学主办，中国科技核心期刊（中国科技论文统计源期刊）。刊物以反映药学科研领域的新方法、新成果、新进展、新趋势为宗旨，以综述、评述、行业发展报告为特色，以药学学科进展、技术进展、新药研发各环节技术信息为重点，是一本专注于医药科技前沿与产业动态的专业媒体。 《药学进展》注重内容策划、加强组稿约稿、深度挖掘、分析药学信息资源、在药学学科进展、科研思路方法、靶点机制探讨、新药研发报告、临床用药分析、国际医药前沿等方面初具特色；特别是医药信息内容以科学前沿与国家战略需求相合，更加突出前瞻性、权威性、时效性、新颖性、系统性、实战性。根据最新统计数据，刊物篇均下载率连续三年蝉联我国医药期刊榜首，复合影响因子1.216，具有较高的影响力。 《药学进展》编委会由国家重大专项化学药总师陈凯先院士担任主编，编委由新药研发技术链政府监管部门、高校科研院所、制药企业、临床医院、CRO、金融资本及知识产权相关机构近两百位极具影响力的专家组成。 联系《药学进展》↓↓↓ 编辑部官网：pps.cpu.edu.cn； 邮箱：yxjz@163.com； 电话：025-83271227。 欢迎投稿、订阅！ 往期推荐 聚焦“第七届药学前沿学术论坛暨《药学进展》编委会会议” 聚力前沿赛道，共启学术新程：第七届药学前沿学术论坛在南京隆重启幕 承学术匠心，启时代新章：《药学进展》第七届编委会、第三届青年编委会成立大会在宁召开 聚焦“兴药为民·2023生物医药创新融合发展大会”“兴药为民·2023生物医药创新融合发展大会”盛大启幕！院士专家齐聚杭城，绘就生物医药前沿赛道新蓝图“兴药强刊”青年学者论坛暨《药学进展》第二届青年编委会议成功召开“兴药为民·2023生物医药创新融合发展大会”路演专场圆满收官！校企合作新旅程已启航 我知道你在看哟

点击蓝字，关注我们 在血液系统恶性肿瘤领域，多发性骨髓瘤（Multiple Myeloma, MM）一直是研究的重点与难点。尽管近年来治疗手段不断进步，但患者复发、耐药等问题仍未得到根本解决，而肿瘤微环境在其中扮演的关键角色逐渐成为研究焦点。今天给大家介绍一篇来自期刊international journal of surgery (Q1区，IF=10.1) 的文章，文章标题为：Single-cell RNA sequencing reveals immune regulatory mechanisms and molecular therapeutic strategies in the microenvironment of multiple myeloma (单细胞RNA测序揭示多发性骨髓瘤微环境中的免疫调控机制及分子治疗策略)。该研究通过单细胞RNA测序，孟德尔随机化等成熟的生物信息学方法揭示了多发性骨髓瘤微环境内的分子与细胞相互作用，并通过分子对接筛选出对一些在微环境中发挥作用关键蛋白有作用的的小分子化合物，为以后研究提供了新的思路。 研究亮点 1 多组学整合：将单细胞转录组与遗传学MR分析相结合，在单细胞水平上确立了基因与疾病的因果关系。 2 机制深入：不仅发现了新的关键基因，还通过细胞通讯分析揭示了这些基因如何通过特定的信号网络驱动免疫抑制。 3 转化导向：研究的目标直接指向药物开发，通过分子对接筛选出具有潜力的先导化合物，为后续实验研究和临床治疗提供了新方向。 研究背景 多发性骨髓瘤（Multiple Myeloma, MM）是一种严重的血液系统恶性肿瘤，其特征为浆细胞在骨髓中失控增殖，引发严重健康并发症，且死亡率较高。临床上，该病的典型表现为血液或尿液中出现异常单克隆蛋白（monoclonal proteins,简称M蛋白），患者常伴随贫血、骨损伤、肾功能衰竭及免疫系统受损等一系列致残性症状。尽管蛋白酶体抑制剂（proteasome inhibitors）、免疫调节药物（immunomodulatory drugs）及单克隆抗体（monoclonal antibodies）等现代治疗手段取得了进展，但MM仍无法治愈。该病治疗的一大挑战在于耐药菌株的出现导致疾病频繁复发。多发性骨髓瘤（Multiple Myeloma, MM）是一种以浆细胞失控增殖、免疫逃逸及耐药性为特征的恶性肿瘤。尽管治疗手段不断进步，但由于疾病复发和耐药性，MM仍无法治愈。本研究旨在通过 single-cell RNA sequencing（scRNA-seq）、Mendelian randomization（MR）及 pathway analysis（通路分析），探究骨髓瘤微环境内的分子与细胞相互作用，挖掘治疗靶点。 本文的研究流程如图1所示： 图1 研究流程图 首先从GEO、eQTLGen、FinnGen R12等数据库获取MM患者、冒烟型MM患者及健康人的scRNA-seq数据、遗传变异数据和病例对照数据。 接着对scRNA-seq数据进行预处理，过滤低质量细胞以排除技术噪声。 再通过UMAP降维、Seurat聚类及SingleR注释明确微环境中的核心免疫细胞类型。 并用GSVA分析找出肿瘤组织中显著激活的PI3K-AKT-mTOR等促癌通路。 结合CellChat/CellPhoneDB解析细胞间配体-受体互作网络。 随后通过两样本孟德尔随机化分析验证基因与MM的因果关系，筛选出HLA-C等风险基因及ISG15等保护基因。 最后基于核心基因开展分子对接，发现actein、STA 9090等可靶向结合ISG15、TAGLN2的潜在治疗小分子。 方法 1 数据来源：三大数据库 eQTLGen（https://www.eqtlgen.org/）  （获取基因表达调控位点数据）。 FinnGen（https://www.finngen.fi/en/access_results） R12队列（1608 例 MM 患者 + 37.8 万健康对照的遗传数据）。 GEO （https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/）（GSE271107， 包含健康人、MM 患者及冒烟型 MM 患者的单细胞数据）。 2 单细胞分析： 数据预处理与质控：借助 Seurat 包，依据线粒体基因占比、总 RNA 计数、检测基因数量的阈值，过滤低质量单细胞。 细胞聚类与注释：通过 UMAP 降维、Seurat 聚类，结合 SingleR 工具，注释出 CD4+T 细胞、CD8+T 细胞等核心免疫细胞类型。 通路富集分析：利用 GSVA 方法，分析不同细胞类型的通路活性，对比发现肿瘤组织中 PI3K - AKT - mTOR 等促癌通路显著激活。 细胞通讯分析：借助 CellChat、CellPhoneDB 工具，解析细胞间配体 - 受体相互作用，揭示微环境中细胞的信号交流网络。 3 孟德尔随机化（MR）： 孟德尔随机化是一种基于遗传变异推断因果关系的分析方法，本研究从全基因组关联研究（GWAS）中选取与基因表达显著相关的单核苷酸多态性（SNP）作为工具变量（IVs），需满足全基因组显著性（P<5×10⁻⁸）、位于目标基因转录起始位点 ±1Mb 内，同时通过连锁不平衡修剪（R²<0.01）保证 SNP 独立性，用 F 统计量（F>10）评估 IVs 强度以避免弱工具偏倚；分析时根据 SNP 数量选择方法，单个 SNP 用 Wald 比率法估算因果效应，多个 SNP 则优先用逆方差加权法整合效应，后续还通过 Steiger 检验确认 “基因表达→MM 风险” 的因果方向、MR-Egger 回归与 MR-PRESSO 分析排除水平多效性、留一法检验排除单个 SNP 对整体因果估计的干扰，确保结果稳健。 4 分子对接： 从比较毒理基因组学数据库（CTD）筛选调控 MM 相关基因的小分子，小分子结构从 PubChem 下载后用 Open Babel 将 SDF 格式转为 mol2 格式，受体蛋白经 PyMOL 去除水分子和配体、AutoDock Tools 加氢并分配电荷，二者最终均转为 PDBQT 格式用于对接；随后用 AutoDock Vina 进行分子对接，以对接分数 <-5 为标准筛选与目标蛋白结合亲和力强的小分子，再通过 PyMOL 可视化小分子与蛋白的结合取向和作用位点，并结合 UniProt 数据库的蛋白序列及结构域信息，辅助解读结合机制。 结果 1 样品的质量控制： 经过质量控制后如图2所示，共保留16份样本（包括健康供体HD、多发性骨髓瘤MM和冒烟型骨髓瘤SMM）用于下游分析。 图2 单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）数据质量控制的小提琴图 根据质量控制后的小提琴图显示，所有样本中的大多数细胞具有可比的基因计数( nFeature _ RNA )、唯一分子标识( unique molecular identifier，UMI )计数( nCount _ RNA )和线粒体基因含量( percent.mt )分布。 具体来说，大多数细胞的nFeatureRNA值在1000到6000之间，在不同条件下具有相对一致的特征。nCountRNA分布也集中在10000到40000范围内，尽管在一些MM样本(例如, MM2和MM3)中观察到轻微的右偏，可能反映了较高的转录本捕获。线粒体含量在大多数细胞中保  持在25 %以下。 2 主成分分析（PCA）、细胞聚类与降维可视化（图3）： 前 10 个主成分（PCs）的方差贡献显著高于其他成分 UMAP 聚类后可见细胞按生物学特征聚为多个明显集群，边界清晰，无混杂重叠，说明聚类效果良好，能区分不同细胞群体。 图3 细胞聚类与样品分组图 图 3A（PCA 标准差曲线）：展示各主成分的标准差，结果显示前 10 个 成分的标准差显著高于其他 PC。 图 3B（UMAP 聚类图）：用 UMAP 算法将高维单细胞数据降维至二维，呈现无监督聚类得到的细胞簇，每个簇标注 ID。 图 3C（样本来源 UMAP 图）：在 UMAP 空间中用颜色标注细胞的样本来源（如 HD、MM、SMM），结果显示不同样本的细胞在簇中均匀分布。 3 细胞注释与通路差异（图4）： 注释出 CD4+T 细胞、CD8+T 细胞、单核细胞等多种细胞；GSVA 分析发现： MM 样本中，CD4+T、CD8+T 细胞和单核细胞的 PI3K-AKT-mTOR、WNT-β-catenin 通路显著上调（促进细胞存活、免疫逃逸），而正常样本中红细胞、造血干细胞的 “氧化磷酸化” 通路更活跃（维持正常能量代谢）。 图4 细胞类型注释与通路分析图 图4详细展示了肿瘤与正常组织样本中的细胞异质性与空间分布特征，印证了肿瘤微环境具有与正常组织截然不同的转录组改变这一假说。这些发现为探究多发性骨髓瘤及类似癌症中驱动肿瘤进展与免疫逃逸的分子机制开辟了新途径。 图 4A（细胞类型注释 UMAP 图）：用 SingleR 工具（参考 BlueprintEncodeData 数据库）对 UMAP 聚类后的细胞标注类型（如 CD4+T 细胞、单核细胞、NK 细胞等）。 图 4B（肿瘤 / 正常组织细胞 UMAP 图）：在 UMAP 空间中区分 “肿瘤组织来源细胞” 与 “正常组织来源细胞”，结果显示两类细胞形成独立簇。 图 4C（GSVA 通路热图）：用 GSVA 算法分析肿瘤 / 正常组织中不同细胞类型的通路活性。 4 基因因果关系（图5）： 将单细胞rna测序分析中发现的与肿瘤相关的差异基因进行交集分析，筛选出 50 个与多发性骨髓瘤相关的显著差异基因 （补充材料：https://cdn-links.lww.com/permalink/js9/e/js9_2025_09_01_wang_1_sdc1.pdf）；   利用这 50 个基因的 eQTL 数据，开展两样本 MR 研究，分析确认 4 个风险基因（HLA-C：OR=1.073；LRRFIP1：OR=1.111；CTSS：OR=1.148；GADD45B：OR=1.220）和 3 个保护基因（SHISA5：OR=0.354；TAGLN2：OR=0.668；ISG15：OR=0.777），且这些基因在肿瘤/正常组织中的表达差异与因果关系一致（风险基因在肿瘤中高表达，保护基因低表达）。 图5 基因表达与孟德尔随机化分析图 图 5A（eQTL 分析结果图）：展示 7 个候选基因（如 HLA-C、ISG15）的 eQTL 分析结果，验证这些基因与 MM 的因果关联（如 HLA-C 为风险基因，ISG15 为保护基因）。 图 5B-C（基因表达小提琴图）：以小提琴图展示关键基因（如 ISG15、HLA-C、TAGLN2）在肿瘤 / 正常组织不同免疫细胞中的表达量）。 图 5D（基因表达 UMAP 图）：在 UMAP 空间中标注核心基因的表达位置。 5 细胞通讯模式与配体-受体对（图6-图10）： 从 “入向 / 出向通讯模式”“关键配体-受体互作”“关键信号通路分析”三个维度解析 MM 微环境细胞通讯，核心聚焦免疫细胞与肿瘤细胞的信号交流。，核心结果可概括如下：发现五大入向/出向通讯模式，如 NK 细胞通过 TNF、IFNII 信号参与通讯，CD4+T 细胞与单核细胞通过 “CCL5-CCR1” 互作；GALECTIN 通路的 LGALS9-HAVCR2 配体-受体对、ANNEXIN 通路的 ANXA1-FPR1 对是免疫调控核心。 图6 细胞通讯模式与信号分布图 图 6A-B（桑基图）：用桑基图展示细胞的 “入向通讯”（A）与 “出向通讯”（B）模式（涉及 CD4+T 细胞、单核细胞等），标注关键信号通路（如 CXCL、TGF-β），目的是呈现细胞间信号传递的方向与强度（如 NK 细胞在入向通讯中作用突出）。 图 6C-D（信号分子热图）：用热图展示不同细胞类型中关键信号分子（如 IL16、BAFF、TNF）的贡献度，目的是明确哪些分子介导细胞间通讯（如 CD4+T 细胞通过 annexin 传递信号，单核细胞通过 resistin 传递信号）。 图7 完整的配体-受体互作网 “配体 - 受体网络图”，展示 MM 微环境中核心细胞间的关键配体-受体对，如：CD4+T 细胞与单核细胞的 “CCL5-CCR1” 互相作用、CD8+T 细胞与 NK 细胞的 “TNF-TNFRSF1A” 互相作用、红细胞的 “GRN-SORT1” 互相作用，目的是揭示细胞通讯的分子基础（即免疫细胞与肿瘤细胞如何通过配体-受体交流实现免疫抑制）。 图8 GALECTIN信号通路分析 图 图 8A-B（GALECTIN 通路网络）：展示 GALECTIN 通路在各细胞类型（CD4+T 细胞、单核细胞等）间的互作关系。 图 8C（关键配体-受体图）：发现关键配体-受体对（如 LGALS9-HAVCR2、LGALS9-CD44）。 图 8D（细胞角色热图）：标注细胞在通路中的角色。 图9 NNEXIN信号通路分析图 图 9A-B（ANNEXIN 通路网络）：展示通路在 CD4+T 细胞、单核细胞等细胞间的互作。 图 9C（关键配体-受体图）：发现通路核心配体-受体对 （ANXA1-FPR1）。 图 9D（细胞角色热图）：标注细胞在通路中的角色。 图10 MIF信号通路网络 研究流程图 图 10A-B（MIF 通路网络）：展示通路在各免疫细胞（CD4+T 细胞、B 细胞等）间的互作关系。 图 10C（关键配体-受体图）：发现通路中关键配体 - 受体对（如 MIF-CD74、MIF-SDC1）。 图 10D（细胞角色热图）：标注细胞在通路中的角色。 6 分子对接结果（图11）： ISG15 与 actein、黄曲霉素 B1、维 A 酸结合良好，TAGLN2 与 STA 9090 亲和力强，这些小分子有望成为调控目标蛋白的候选药物。 图11 候选治疗药物的分子对接结果图 图11提供了对接相互作用的可视化证据，展示了小分子与其靶蛋白之间的分子结合，这进一步支持了ISG15和TAGLN2作为潜在药物靶点的可能性。 讨论 1 MM 难治的核心： “免疫逃逸 + 耐药”。 MM 难以治愈的关键并非仅在于癌细胞本身，而是骨髓微环境的 “协同作用”： 微环境通过信号分子、细胞黏附、免疫抑制，主动帮助癌细胞躲避免疫攻击、耐受药物（如现有蛋白酶体抑制剂）；传统疗法仅靶向恶性浆细胞，未改善微环境，导致复发率高。 本研究的核心价值：用 “单细胞 + MR + 分子对接” 多技术整合，为理解免疫失调、配体-受体信号传导及遗传调控通路如何促进疾病进展与治疗耐药性提供了新见解。 2 免疫细胞 “失能” 的关键：通路异常激活 研究发现 MM 患者免疫细胞（CD4+T、CD8+T、单核细胞）的基因表达与通路活性发生 “功能性异常”，而非仅仅为数量变化，这解释了为何免疫细胞无法杀癌细胞： 1、核心通路失控：肿瘤中 CD4+T、CD8+T 细胞的 PI3K-AKT-mTOR、WNT-β-catenin 通路显著激活。 2、PI3K-AKT-mTOR 激活会导致 CD8+T 细胞 “终端耗竭”，失去杀伤能力（与现有 hematological malignancies 研究中 “免疫耗竭机制” 一致）。 3、WNT-β-catenin 激活会让 CD4+T 细胞向 “免疫抑制型 Treg 细胞” 分化，进一步削弱抗瘤免疫。 除此之外，TGF-β、NF-κB 等通路在多种免疫细胞中活跃，既促进肿瘤增殖，又加重骨髓微环境的炎症与纤维化，形成免疫抑制后肿瘤生长的恶性循环。 3 核心基因的因果作用：明确相关基因，填补遗传机制空白 通过 MR 分析验证的 “风险基因” 与 “保护基因”，为 MM 的遗传调控机制提供了直接证据。 1、风险基因（促癌）： HLA-C（MHC I 类分子）：高表达会让癌细胞 “篡改” 抗原呈递，躲避免疫识别（与现有 “MHC 分子异常介导免疫逃逸” 研究结论呼应）。 CTSS（溶酶体蛋白酶）：通过降解细胞外基质、调控免疫环境，帮助癌细胞迁移和逃杀（此前在多种癌症中被证实为促癌因子，本研究首次明确其在 MM 中的因果作用）。 LRRFIP1：通过稳定 β-catenin 增强 WNT 通路活性，加重免疫抑制。 2、保护基因（抑癌）： ISG15（抗病毒相关基因）：低表达会削弱免疫细胞的抗瘤活性（尤其在 CD8+T 细胞中，可能与 “细胞毒性激活” 相关）。 TAGLN2（细胞骨架调控基因）：低表达会增强癌细胞的 motility 与侵袭性，还可能参与药物耐药（与固体瘤中 “TAGLN2 介导耐药” 的机制一致）。 4 细胞通讯网络：揭示了免疫抑制的信号传递链，找到干预通路 通过 CellChat/CellPhoneDB 解析的配体-受体互作与三大信号通路（GALECTIN、ANNEXIN、MIF），明确了微环境中细胞 “串通” 的具体机制： GALECTIN 通路：在 T 细胞、单核细胞中活跃，通过 LGALS9-HAVCR2/CD44 等配体 - 受体互作，直接抑制免疫细胞功能（与其他癌症中 “GALECTIN 介导免疫逃逸” 的机制一致）。 ANNEXIN 通路：依赖 ANXA1-FPR1 核心互作，招募免疫细胞到微环境后 “策反”，使其支持肿瘤生长（而非杀癌）。 MIF 通路：CD4+T 细胞、单核细胞分泌 MIF，通过 MIF-CD74/SDC1 互作，向 HSC、B 细胞传递 “免疫抑制信号”，参与免疫逃逸。 结论 这项研究从 “单细胞-遗传-分子” 多层面解析 MM 微环境，主要结论包括： MM 的进展与免疫细胞功能异常密切相关，PI3K-AKT-mTOR、WNT-β-catenin 通路在免疫细胞中的异常激活，是免疫逃逸和肿瘤进展的关键； HLA-C、CTSS 等风险基因和 ISG15、TAGLN2 等保护基因，可作为 MM 诊断的潜在生物标志物； 靶向免疫相关通路（如 PI3K-AKT-mTOR）或关键配体 - 受体对（如 LGALS9-HAVCR2），有望恢复免疫功能、抑制肿瘤； actein、STA 9090 等小分子为 MM 新药研发提供了候选方向，未来需通过细胞实验和临床研究进一步验证。 总体而言，该研究不仅深化了对 MM 微环境免疫调控机制的理解，更为 MM 的精准诊断和个性化治疗提供了重要的科学依据 END 扫描二维码，关注我们  RCDIS  文案编辑|林威屹 排版设计|林威屹 策划指导|梁露花 审核顾问|项荣武 往期推荐 01 【文献解读】当古老中医遇上现代AI：图神经网络如何解读中药配伍奥秘？ 02 文献学习｜SynBa：通过不确定性量化改进药物组合协同效应的估计 03 文献学习︱整合网络药理学研究槲皮素通过抑制多囊卵巢综合征和子宫内膜癌相关共表达基因的AKT作用机制 点击“阅读原文” 了解更多