Un inhibidor de Hsp90 es una sustancia que inhibe la actividad de la proteína de choque térmico Hsp90 . Dado que la Hsp90 estabiliza una variedad de proteínas necesarias para la supervivencia de las células cancerosas , estas sustancias pueden tener beneficios terapéuticos en el tratamiento de diversos tipos de neoplasias malignas. [2] Además, actualmente se están realizando ensayos clínicos con varios inhibidores de Hsp90 para una variedad de cánceres. [3] Los inhibidores de Hsp90 incluyen los productos naturales geldanamicina , clorhidrato de retaspimicina (IPI 504, un derivado de la sal de clorhidrato de hidroquinona de 17-AAG ) y radicicol , así como derivados semisintéticos 17-N-alilamino-17-demetoxigeldanamicina (17AAG).
Entre las proteínas de choque térmico, el interés en la HSP90 ha aumentado debido a su participación en varios fenómenos celulares y, lo que es más importante, en la progresión de la enfermedad. HSP90 mantiene las proteínas de la muerte en un estado resistente a la apoptosis mediante asociación directa. Su amplia gama de funciones resulta de la capacidad de HSP90 para acompañar a varias proteínas cliente que desempeñan un papel patogénico central en enfermedades humanas, incluido el cáncer, las enfermedades neurodegenerativas y las infecciones virales. [4] La geldanamicina se une directamente a la bolsa de unión de ATP en el dominio N-terminal de Hsp90 y, por lo tanto, bloquea la unión de nucleótidos a Hsp90. El análisis de los efectos de la geldanamicina sobre la activación del receptor de esteroides indica que el antibiótico bloquea el ciclo de las chaperonas en el complejo intermedio, impidiendo la liberación del receptor de Hsp90 y, finalmente, provocando su degradación. [5] El sarcoma de Ewing muestra varios bucles autocrinos desregulados que median la supervivencia y proliferación celular. Por tanto, su bloqueo es un enfoque terapéutico prometedor. El análisis de proteosomas reveló que Hsp90 se expresa diferencialmente entre líneas celulares de sarcoma de Ewing, sensibles y resistentes a inhibidores específicos de IGF1R/KIT. El bloqueo in vitro de la vía IGF1R/KIT en líneas celulares de sarcoma de Ewing y clasificó las líneas celulares de sarcoma de Ewing como resistentes y sensibles al bloqueo de la vía. La inhibición de Hsp90 con 17AAG y ARNip dio como resultado una reducción del crecimiento y la supervivencia de las líneas celulares. La inhibición de Hsp90 provoca la destrucción proteosomal de las proteínas cliente: Akt, KIT e IGF1R. Este efecto podría deberse a que impide el contacto físico entre las proteínas del cliente y la Hsp90. [6] Entonces, dado que las chaperonas moleculares se sobreexpresan en una amplia variedad de células cancerosas y en células transformadas viralmente, inhibir la función de estas chaperonas es esencial para controlar las células cancerosas, ya que esto afectaría la actividad de las proteínas de señalización. La disponibilidad de fármacos que pueden atacar específicamente a la Hsp90 e inhibir su función, lo que resulta en el agotamiento de las proteínas cliente, ha convertido a la Hsp90 en un objetivo novedoso y apasionante para la terapia contra el cáncer. Se ha descrito que el inhibidor de HSP90 NVP-BEP800 afecta la estabilidad de los clientes de quinasas SRC y el crecimiento de leucemias linfoblásticas agudas de células T y B. [7]
Los primeros inhibidores de HSP90 se desarrollaron a partir de geldanamicina y radicicol , que son los productos inhibidores naturales y son el punto de partida para un nuevo enfoque.
HSP 90 es necesaria para el replegamiento dependiente de ATP de proteínas desnaturalizadas o desplegadas y para la maduración conformacional de un subconjunto de proteínas implicadas en la respuesta de las células a señales extracelulares. Estos incluyen los receptores de esteroides Raf – 1, Akt, Met y Her 2. HSP90 ha conservado un bolsillo único en la región N terminal. Se une a ATP y ADP y tiene actividad ATPasa débil . Esto sugiere que el sitio actúa como sensor de nucleótidos o de proporción de nucleótidos. Se observa que los nucleótidos adoptan una forma curvada única en forma de C cuando se unen a este bolsillo. Esto es particularmente inusual ya que los nucleótidos nunca adoptan cambios de forma en sitios ATP/ADP de alta afinidad. Esto también indica que los fármacos que se desarrollen también deberían tener potencial para adoptar una conformación en forma de C única para unirse al bolsillo único. La razón de esta necesidad inusual, es decir, doblar la estructura, se basa en el hecho termodinámico de que la molécula que necesita cambios estructurales mínimos para pasar del estado libre al estado ligado no debería pagar muchas penalizaciones entrópicas y la unión se reflejaría en factores entálpicos. [8] [9] La geldanamicina y el radicicol se unen firmemente a esta bolsa y evitan la liberación de proteínas del complejo chaperona. Por tanto, la proteína no puede alcanzar su conformación nativa y es degradada por el proteosoma. [10] La adición de dicho inhibidor provoca la degradación proteosomal de proteínas de señalización como los receptores de esteroides, la quinasa Raf y Akt. La geldanamicina y el radicicol también inhiben la proteína mutada en células cancerosas como P53 , Vsrc, BCR – ABL . Vale la pena señalar que los homólogos normales no están inhibidos. La geldanamicina es un inhibidor eficaz de la HSP90, pero no se puede utilizar in vivo debido a su alta toxicidad y capacidad de daño hepático. La especulación es que el grupo funcional benzoquinona es el responsable. Se está desarrollando el derivado semisintético 17 AAG, con menor toxicidad pero misma potencia que la geldanamicina, que actualmente se encuentra en ensayos clínicos.
La 17-N-alilamino-17-demetoxigeldanamicina (17AAG) es el derivado semisintético del producto natural geldanamicina. Es menos tóxico y tiene el mismo potencial terapéutico que la geldanamicina. Es el primer inhibidor de HSP90 evaluado en ensayos clínicos. Actualmente, el 17AAG se está evaluando como un fármaco potente contra la leucemia mieloide aguda. Se sabe que 17 AAG disminuye la concentración de proteínas cliente, pero era una cuestión de debate si 17 AAG afectaba los genes de las proteínas cliente o inhibía las proteínas citosólicas. El perfil de expresión génica de líneas celulares de cáncer de colon humano con 17AAG demuestra que los genes de la proteína cliente Hsp90 no se ven afectados, pero las proteínas cliente como hsc, queratina 8, queratina 18, akt, c-raf1 y caveolina-1 están desreguladas, lo que da como resultado la inhibición de la transducción de señales. . [11] La leucemia mielógena aguda (LMA) sigue siendo la forma más común de leucemia en la población adulta y anciana. Actualmente, las antraciclinas , la citarabina y el etopósido se utilizan ampliamente en el tratamiento de la AML debido a su capacidad para inducir la apoptosis en las células leucémicas. Las vías de señalización por las que actúan estos fármacos no se comprenden completamente, pero se han demostrado o planteado hipótesis sobre efectos directos como daño al ADN, interferencia en el transporte de electrones mitocondriales, generación de radicales oxidantes y activación proteasomal. [12] El derivado 17-alilamino-17-demetoxigeldanamicina (17-AAG) de GA se encuentra actualmente en ensayo clínico en cáncer. En condiciones normales, Hsp90 actúa sobre una amplia gama de proteínas cliente y es esencial para la maduración conformacional de numerosas proteínas de señalización oncogénicas, incluidas las proteínas quinasas y los factores de transcripción regulados por ligandos. Hsp90 actúa en un complejo multiproteico con varias co-chaperonas. Uno de ellos, la cochaperona p23, parece estabilizar los complejos Hsp90 con receptores de esteroides y tirosina quinasas oncogénicas. p23también tiene actividad chaperona por sí sola y es capaz de inhibir la agregación de proteínas desnaturalizadas en ausencia de ATP. El antagonista de ATP GA y su derivado 17AAG bloquea la asociación de p23 con Hsp90 e induce la degradación proteasomal de la señalización de supervivencia. Las proteínas cliente Hsp90 activan la proteína quinasa dependiente de ARN bicatenaria asociada a la apoptosis, PKR, y promueven un tipo de muerte apoptótica en lugar de necrótica. p23 tiene una mayor expresión en los carcinomas de mama. En su estudio, Gausdal y sus colegas encontraron que las antraciclinas y otros fármacos quimioterapéuticos como la citarabina y el etopósido, pero no el GA solo, inducían la escisión de p23 dependiente de caspasa. La escisión podría ser catalizada por caspasa-7 o caspasa-3 y ocurrió en D142 o D145 en la cola C-terminal de p23 que se cree que es necesaria para la actividad chaperona. Se descubrió que el inhibidor de Hsp90 GA mejora la activación de caspasa, la escisión de p23 y la apoptosis inducida por antraciclinas. Finalmente, concluyeron que la Hsp90 y, en consecuencia, la señalización mediada por proteínas cliente en el complejo multiproteico Hsp90, pueden ser atacadas a través de p23 en la muerte celular inducida por quimioterapia en la AML. [13] [14]
Uno de los resultados importantes obtenidos del estudio del inhibidor natural geldanamicina y su interacción con HSP90 es que el uso de moléculas más pequeñas como inhibidores en lugar de moléculas complejas como el radicicol es más eficiente. Con base en esta información y en una técnica avanzada de diseño racional de fármacos, se pueden construir andamios fenomenológicamente relevantes. La detección aleatoria in vitro de una biblioteca de pequeñas moléculas relacionadas con las purinas condujo a la identificación y detección de más de 60.000 compuestos que tienen potencia inhibidora. Chiosis y sus colegas informaron sobre la nueva clase de inhibidores de HSP90 utilizando un diseño racional. Los factores importantes considerados en este diseño racional son
Entonces, basándose en estas consideraciones y observaciones, Chiosis y sus colegas diseñaron teóricamente la siguiente clase de purinas en las que PU3 es la molécula principal. PU3 tiene un parecido estructural con ATP, que es un ligando natural para el dominio N terminal. Los datos de cristalografía de rayos X muestran que PU3 tiene una estructura plegada en forma de C tanto en estado unido como libre. Por lo tanto, PU3 constituye una pista aceptable para un mayor desarrollo de fármacos con estructuras de purinas. PU3 se une al dominio N terminal a través de las siguientes interacciones clave.
Dirigirse a redes de vías de señalización en lugar de a una vía única es una forma eficaz de tratar el cáncer. Hsp90 es responsable del plegamiento de proteínas en múltiples redes de señalización en la tumorigénesis. La Hsp90 mitocondrial participa en una vía de señalización compleja que previene el inicio de la apoptosis inducida. Gamitrinib es una pequeña molécula resorcinólica que actúa específicamente sobre la Hsp90 mitocondrial. Induce una pérdida repentina del potencial de membrana seguida de una ruptura de la membrana y el inicio de la apoptosis. Además, gamitrinib es muy selectivo y no afecta a las células normales. [9]
En junio de 2022, pimitespib recibió su primera aprobación en Japón para el GIST que ha progresado después de la quimioterapia. Pimitespib es un inhibidor oral de molécula pequeña de las isoformas α y β de la proteína de choque térmico 90 (HSP90). Pimitespib se encuentra actualmente en fase I de desarrollo para el tratamiento de tumores sólidos en la UE y EE. UU.
HSP90 está ganando cada vez más importancia como objetivo del cáncer, en gran parte debido al potencial de ataque combinatorio de múltiples vías de proteínas oncogénicas y efectos biológicos. La buena tolerabilidad observada con el fármaco 17-AAG, el primero en su clase, ha alentado a muchas grandes empresas biotecnológicas y farmacéuticas a entrar en este campo. La capacidad de demostrar una prueba de concepto para la modulación diana en pacientes también ha sido alentadora, al igual que la evidencia temprana de actividad clínica en el melanoma. 17-AAG se encuentra ahora en estudios de Fase II como agente único y en estudios de combinación con agentes citotóxicos y otros agentes como También están en marcha el inhibidor del proteosoma bortezomib. En la clínica también se están evaluando formulaciones mejoradas para uso parenteral. Los inhibidores basados en radicicol no han entrado en desarrollo clínico. A partir de los estudios iniciales de prueba de concepto con los agentes de productos naturales, se han logrado avances considerables en el desarrollo preclínico de inhibidores sintéticos de moléculas pequeñas, como lo ejemplifican los compuestos basados en purina y pirazol . El rápido progreso reciente se ha basado en una gran cantidad de conocimientos obtenidos con los inhibidores de productos naturales y es un buen ejemplo del valor de los estudios de biología química en los que primero se identifica la actividad biológica y luego se descubre el objetivo molecular mediante estudios biológicos detallados. Las actividades actuales de Química Medicinal se centran en el uso combinado de detección de alto rendimiento y diseño basado en estructuras, junto con la evaluación de los compuestos en ensayos biológicos robustos y mecanísticamente informativos. La próxima década será apasionante en el campo de la HSP90, ya que la actividad clínica de los primeros fármacos basados en geldanamicina se evalúa rigurosamente mientras una serie de agentes sintéticos de molécula pequeña entran en desarrollo preclínico y clínico. Las áreas de interés particulares incluirán el potencial de inhibidores de HSP90 activos por vía oral y el desarrollo de fármacos selectivos de isoformas dirigidos a miembros particulares de la familia HSP90 (DMAG –N-OXIDE). Los inhibidores de HSP90 también pueden evaluarse en enfermedades distintas del cáncer y donde los defectos de plegamiento de proteínas están involucrados en la patología de la enfermedad. Se puede predecir que ahora se utilizarán chaperonas moleculares adicionales para intervenciones terapéuticas en el cáncer y otras enfermedades. Además, se puede prever una cartera de fármacos dirigidos a diversos puntos de las vías de control de la calidad de las proteínas de las células malignas y de otros estados patológicos.