低用量HSP90阻害剤は、HNSCCおよび膵臓異種移植片を選択的に放射線増強します

目的：最大耐量（MTD）でHSP90阻害剤を使用した治療アプローチは、選択的腫瘍毒性を生成していません。HSP90活性の阻害は、DNA病変の認識と修復に関与するものを含むクライアントタンパク質の分解を引き起こします。DNA修復タンパク質が非特異的な細胞毒性を引き起こすために必要なHsp90阻害剤の濃度によって分解された場合、有意な腫瘍選択放射線感覚が達成される可能性があると仮定しました。 実験設計：タンデム質量マス分光法を実行して、グローバルなタンパク質存在に対するHsp90阻害剤At13387（onalespib）のサブシト毒性濃度の効果を決定しました。in vitro放射線感覚に対するAT13387の効果は、クローン原性アッセイを使用して評価されました。薬物動態プロファイリングは、異種移植片を含むマウスで行われました。最後に、3つの腫瘍モデルの放射線増感に対する低用量AT13387の効果を評価しました。 結果：AT13387のサブシト毒性濃度は、HSP90クライアントの大部分に影響を与えることなく、DNA修復タンパク質のレベルを低下させました。MTDの3分の1を使用した薬物動態研究では、血漿と比較して腫瘍のAT13387の40倍高いレベルが示されました。この低用量は、HSP90阻害のバイオマーカーである末梢血単核細胞（PBMC）でのHsp70発現を増強しました。低用量の単剤療法は効果がありませんでしたが、放射線療法と組み合わせると、有意な腫瘍成長阻害が生じました。 結論：この研究は、有意な治療比を放射線療法と組み合わせてHSP90阻害剤の低用量によって達成できることを示しています。HSP90阻害は、低用量であっても、人間の研究におけるPBMCでHSP70発現を測定することにより監視できます。

PURPOSE: Treatment approaches using Hsp90 inhibitors at their maximum tolerated doses (MTDs) have not produced selective tumor toxicity. Inhibition of Hsp90 activity causes degradation of client proteins including those involved in recognizing and repairing DNA lesions. We hypothesized that if DNA repair proteins were degraded by concentrations of an Hsp90 inhibitor below those required to cause nonspecific cytotoxicity, significant tumor-selective radiosensitization might be achieved. EXPERIMENTAL DESIGN: Tandem mass tagged-mass spectrometry was performed to determine the effect of a subcytotoxic concentration of the Hsp90 inhibitor, AT13387 (onalespib), on global protein abundance. The effect of AT13387 on in vitro radiosensitization was assessed using a clonogenic assay. Pharmacokinetics profiling was performed in mice bearing xenografts. Finally, the effect of low-dose AT13387 on the radiosensitization of three tumor models was assessed. RESULTS: A subcytotoxic concentration of AT13387 reduced levels of DNA repair proteins, without affecting the majority of Hsp90 clients. The pharmacokinetics study using one-third of the MTD showed 40-fold higher levels of AT13387 in tumors compared with plasma. This low dose enhanced Hsp70 expression in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), which is a biomarker of Hsp90 inhibition. Low dose monotherapy was ineffective, but when combined with radiotherapy, produced significant tumor growth inhibition. CONCLUSIONS: This study shows that a significant therapeutic ratio can be achieved by a low dose of Hsp90 inhibitor in combination with radiotherapy. Hsp90 inhibition, even at a low dose, can be monitored by measuring Hsp70 expression in PBMCs in human studies.