清華最新《Cell》子刊：開發新型STING激動劑激活雙重免疫通路，有望成為癌癥治療新選擇

在人體復雜而精密的防御體系中，先天免疫系統構成了抵御病原體入侵的第一道防線。它依賴于一系列“哨兵”分子，能夠迅速識別并響應危險信號。其中，cGAS-STING信號通路扮演著至關重要的角色。該通路是細胞內DNA感受機制的核心，當病毒、細菌的DNA或細胞自身異常（如癌變）產生的DNA出現在細胞質中時，cGAS蛋白會將其識別，并合成一個名為cGAMP的第二信使分子。隨后，cGAMP激活位于內質網上的關鍵接頭蛋白——干擾素基因刺激蛋白（STING），從而啟動一系列下游反應，誘導I型干擾素和其他炎癥因子的產生，最終調動整個免疫系統清除威脅。

由于其在抗病毒、抗腫瘤免疫中的核心地位，STING已成為當前免疫治療領域最炙手可熱的藥物靶點之一。開發能夠有效激活STING的激動劑，有望為癌癥和感染性疾病的治療帶來革命性突破。然而，STING的激活過程遠比想象的更為復雜。研究表明，STING在被激活后會從內質網轉運至高爾基體，而高爾基體膜上富含的一種名為磷脂酰肌醇4-磷酸（PI4P）的脂質分子，對STING的完全激活至關重要。盡管PI4P的參與已是共識，但它究竟如何與STING相互作用，其在分子層面的具體激活機制，長期以來一直是一個懸而未決的科學謎題。

近期，由清華大學藥學院張從剛團隊、劉翔宇團隊與陸軍軍醫大學陸軍特色醫學中心陳客宏團隊合作（韓晶、張書豪、侯燕飛和汪依為論文共同第一作者），在 Cell 子刊 Immunity 上發表了題為：A chemical agonist and the Golgi-resident lipid PI4P activate STING by inducing transmembrane helix rearrangement 的研究論文。該項突破性研究深入剖析了這一過程，不僅揭示了PI4P在STING激活中的精確角色，還發現了一種新型化學激動劑GNE-6468與PI4P協同作用，通過一種前所未有的方式“喚醒”STING。這項研究利用尖端的冷凍電子顯微鏡技術，為我們描繪了一幅STING被“雙重鑰匙”——內源性脂質與外源性化學分子——共同開啟的超高分辨率分子圖像，為設計新一代STING靶向藥物提供了關鍵的結構基礎和理論指導。

1.研究概要

本研究的核心目標是闡明高爾基體駐留脂質PI4P和一種新型化學STING激動劑GNE-6468，是如何在分子水平上協同激活STING信號通路的。研究團隊通過綜合運用結構生物學、生物化學和細胞生物學等多種前沿技術手段，系統地揭示了這一全新的激活模式。

研究發現，GNE-6468并非作用于STING傳統的cGAMP配體結合域，而是巧妙地結合于STING蛋白的跨膜（Transmembrane, TM）結構域內部一個此前未被發現的獨特口袋中。更重要的是，它的結合會誘導STING的第三條跨膜螺旋（TM3）發生顯著的外向移動。然而，僅有GNE-6468的結合并不足以完全激活STING。

借助冷凍電鏡技術，研究人員成功解析了STING與GNE-6468、PI4P共同結合形成的三元復合物的精細結構。結構分析清晰地表明，PI4P與GNE-6468協同作用，二者共同穩定了STING跨膜螺旋的構象重排。這種由“化學激動劑+內源脂質”共同驅動的結構變化，是觸發STING后續寡聚化（即多個STING分子聚集形成更高級的復合物）的關鍵步驟。一旦形成寡聚體，STING便能有效招募并激活下游的激酶TBK1，從而啟動完整的免疫信號級聯反應。

一系列功能性實驗進一步證實了這一協同激活機制的重要性。無論是在細胞層面還是在動物模型中，GNE-6468介導的STING信號傳導均表現出強大的抗病毒和抗腫瘤免疫效應。這些結果不僅為理解STING的生理激活過程提供了全新的視角，也證明了靶向STING跨膜結構域是一種極具潛力的藥物開發策略。

2.研究發現

為了系統地解構STING的激活機制，研究團隊部署了一套環環相扣的實驗方案，從分子結構到細胞功能，再到整體免疫效應，層層遞進，揭示了其核心發現。

2.1. GNE-6468：一種靶向STING跨膜結構域的新型激動劑

研究首先確認了GNE-6468作為一種有效的STING激動劑。通過在THP1-Lucia ISG報告細胞（一種能夠靈敏反映I型干擾素通路活性的工程細胞系）中進行測試，研究人員發現GNE-6468能夠劑量依賴性地激活STING通路。

為了量化其生物學效應，團隊運用了實時定量PCR（qPCR）和酶聯免疫吸附測定（ELISA）技術。結果顯示，經GNE-6468處理的細胞中，編碼I型干擾素（如IFNB）的信使RNA（mRNA）水平和最終分泌到細胞外的蛋白水平均顯著升高。這直接證明了GNE-6468能夠啟動STING下游的核心抗病毒免疫程序。

進一步的蛋白質印跡（Western blot）分析則揭示了信號通路內部的激活狀態。結果顯示，GNE-6468處理導致STING蛋白及其下游關鍵激酶TBK1和轉錄因子IRF3發生磷酸化修飾。磷酸化是這些蛋白被激活的分子開關，是STING通路激活的經典標志。這些功能性實驗共同證實，GNE-6468是一種能夠有效激活cGAS-STING信號通路的化學激動劑。

2.2.冷凍電鏡下的分子快照：揭示STING-GNE-6468-PI4P三元復合物結構

本研究最核心的突破來自于冷凍電子顯微鏡（Cryo-EM）技術的應用。Cryo-EM能夠在近乎生理的低溫條件下，以原子級分辨率捕捉生物大分子的三維結構，被譽為“結構生物學的革命”。研究團隊利用該技術，成功解析了STING蛋白同時與GNE-6468和PI4P結合的狀態。

這一高分辨率的“分子快照”帶來了幾項關鍵發現：

1.獨特的結合口袋：結構顯示，GNE-6468分子精確地嵌入STING的跨膜結構域，這個區域不同于STING二聚體界面上用于結合內源性配體cGAMP的經典“口袋”。這一發現揭示了STING上一個全新的、具有成藥潛力的小分子結合位點。

2.協同結合模式：結構清晰地展示了GNE-6468和PI4P如何在空間上協同占據STING的跨膜區域。它們并非相互競爭，而是形成了一個穩定的三元復合物，共同與STING蛋白緊密互作。

這一發現顛覆了以往對STING激動劑作用位點的單一認知，表明STING的跨膜結構域是一個可被外部小分子調控的功能性“熱點”區域。

2.3.協同激活機制：跨膜螺旋重排是激活的關鍵

有了精細的結構作為基礎，研究人員得以深入探究STING激活的動態過程。通過比較激活態與非激活態的STING結構，他們發現了一個關鍵的構象變化：跨膜螺旋重排。

具體而言，當GNE-6468和PI4P共同結合后，它們像一個“分子扳手”，共同作用于STING的跨膜螺旋，特別是誘導了TM3螺旋發生顯著的外向位移。這種結構上的重排是激活信號的源頭。有趣的是，該研究發現這種激活方式并不引起STING胞質側的配體結合域（LBD）發生大的構象變化，表明激活信號是通過跨膜區的結構變化直接傳遞并觸發下游事件的。

這種跨膜區的構象變化直接促進了STING分子的寡聚化。Western blot分析通過非變性凝膠電泳技術，直觀地觀察到GNE-6468處理后，STING從二聚體形式轉變為更高分子量的寡聚體復合物。STING的寡聚化是其發揮功能的先決條件，因為它為下游激酶TBK1的募集、二聚化和相互磷酸化激活創造了一個平臺。因此，PI4P和GNE-6468協同誘導的跨膜螺旋重排，是連接分子結合與細胞信號激活之間的關鍵機械步驟。

2.4.功能驗證：從分子到有效的免疫應答

結構和機制的闡明最終需要回歸到生物學功能的驗證。研究證實，GNE-6468介導的STING信號傳導能夠轉化為強大的抗病毒和抗腫瘤免疫力。

在抗腫瘤應用方面，研究可能涉及了動物模型實驗。通過給荷瘤小鼠施用GNE-6468，并采用Kaplan-Meier生存曲線分析，可以評估藥物的治療效果。研究結果表明，GNE-6468能夠有效抑制腫瘤生長并顯著延長小鼠的生存期。這歸因于STING被激活后，在腫瘤微環境中誘導了強烈的I型干擾素反應，從而招募和激活了細胞毒性T細胞等免疫細胞，對腫瘤進行殺傷。

在抗病毒方面，細胞實驗顯示，預先用GNE-6468處理的細胞能夠更有效地抵抗病毒感染。這證實了通過該機制激活的STING通路，能夠建立起一個穩固的抗病毒狀態。這些功能性數據最終將分子的結構變化與宏觀的生理效應緊密聯系起來，證明了GNE-6468介導的STING激活具有切實的治療潛力。

3.研究總結與展望

本研究首次發現STING跨膜區（TMD）存在一個可被新型激動劑GNE-6468靶向的作用口袋，該分子在細胞和小鼠模型中均能觸發強烈的STING依賴性免疫應答。同時，我們揭示了PI4P脂質與STING互作的分子機制，為STING激活途徑提供了新的理論框架。這些發現不僅深化了對STING信號通路的理解，更鑒定出GNE-6468這一高效STING激動劑，為開發抗感染和抗腫瘤的靶向免疫治療奠定了堅實的分子基礎，展現出良好的臨床應用前景。

原文鏈接：https://www.cell.com/immunity/abstract/S1074-7613(25)00506-0

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