靶向cGAS–STING通路在癌癥治療中的機遇與挑戰(zhàn)

引言

腫瘤的發(fā)生源于細胞逃避了控制生長的正常調(diào)控機制，這可能導致持續(xù)的復制應激、DNA損傷以及染色體不穩(wěn)定性。這些過程通常伴隨著DNA在不同細胞區(qū)室中的異常積累。cGAS–STING通路在DNA監(jiān)視中扮演著關鍵角色，不僅當DNA錯誤定位到細胞質(zhì)時被激活，當DNA在細胞核中異常積累時也會被觸發(fā)。

經(jīng)典的cGAS–STING通路激活始于雙鏈DNA的結合，這誘導cGAS構象變化，使其能夠催化從ATP和GTP合成環(huán)狀二核苷酸2‘3’-cGAMP。cGAMP作為第二信使，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的STING結合，誘導其構象變化和寡聚化，隨后從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運至高爾基體。在高爾基體，STING暴露TANK結合激酶1（TBK1）和干擾素調(diào)節(jié)因子3（IRF3）的結合位點，招募并激活TBK1。TBK1磷酸化IRF3，促使其二聚化和核轉(zhuǎn)位，從而啟動I型干擾素的轉(zhuǎn)錄上調(diào)。同時，STING–TBK1復合物通過磷酸化IκB激酶復合物導致IκB降解，從而激活NF-κB通路，釋放NF-κB進入細胞核，驅(qū)動促炎細胞因子和趨化因子的產(chǎn)生。該通路受到多種翻譯后修飾的嚴格調(diào)控，這些修飾通過調(diào)節(jié)蛋白活性、亞細胞定位、穩(wěn)定性和相互作用來平衡免疫激活和穩(wěn)態(tài)。

在腫瘤發(fā)生、進展和轉(zhuǎn)移的整個過程中，高水平的DNA損傷持續(xù)存在，并在DNA損傷治療期間進一步加劇。cGAS–STING通路廣泛表達于包括免疫細胞、上皮細胞、內(nèi)皮細胞和成纖維細胞在內(nèi)的多種細胞類型，在調(diào)節(jié)衰老、增殖危機、先天免疫、干性和細胞死亡等過程中具有多方面的作用。這些功能共同塑造了一個復雜的腫瘤微環(huán)境。

一、cGAS–STING通路在癌癥中的激活來源

與正常細胞相比，即使在缺乏DNA損傷治療的情況下，癌細胞也常常表現(xiàn)出更高水平的DNA損傷，這可能是癌癥中cGAS–STING通路激活的主要機制。放療和DNA損傷化療等治療方式會額外誘導癌細胞的嚴重DNA損傷，這可能進一步促進cGAS–STING的激活。此外，非經(jīng)典機制，如cGAS–STING通路中的功能獲得性突變，也有報道。激活該通路的DNA配體來源多樣，主要包括：

基因組DNA：染色體不穩(wěn)定性是癌癥的一個既定標志，常導致有絲分裂中的染色體分離錯誤，產(chǎn)生微核。微核內(nèi)的染色體常發(fā)生斷裂和損傷，其脆弱的膜容易破裂，將其內(nèi)容物暴露于cGAS介導的DNA感知。值得注意的是，大約80%的人類癌癥表現(xiàn)出可檢測的染色體不穩(wěn)定性。然而，微核中的核小體直接抑制cGAS激活并削弱I型干擾素信號。復制應激在癌癥中也很常見，并導致基因組不穩(wěn)定性和DNA損傷。為了解決復制應激，細胞會激活核酸內(nèi)切酶亞基MUS81，從而在停滯的復制叉處切割DNA。由此產(chǎn)生的雙鏈DNA副產(chǎn)物被釋放到細胞質(zhì)中，在那里激活cGAS–STING通路。

此外，大約11.8%的人類癌癥在DNA損傷反應通路調(diào)節(jié)因子中存在突變。這些DDR相關基因（如ATM）的功能喪失突變導致細胞質(zhì)雙鏈DNA積累，從而激活cGAS–STING通路。DNA錯配修復通路的缺陷也會導致不受限制的DNA切除，產(chǎn)生過量的細胞質(zhì)雙鏈DNA并激活cGAS。端粒縮短是癌細胞中雙鏈DNA的另一個重要來源。大約10-15%的癌癥中會發(fā)生端粒替代延長，并產(chǎn)生染色體外端粒重復DNA，這可以參與cGAS–STING通路。染色體外環(huán)狀DNA存在于19-50%的人類癌癥中，并通過cGAS–STING激活引發(fā)免疫刺激效應。

除了雙鏈DNA，cGAS也可以被其他形式的DNA觸發(fā)。例如，在轉(zhuǎn)錄、DNA復制和修復過程中形成的R環(huán)所產(chǎn)生的RNA：DNA雜交體，會在BRCA1突變的癌細胞系中積累于細胞質(zhì)，并與cGAS結合，觸發(fā)STING依賴的IRF3信號。SWI/SNF復合物（特別是ARID1A）的突變會增強R環(huán)的形成，從而通過cGAS–STING通路上調(diào)免疫基因表達，這一現(xiàn)象已在癌細胞系和臨床癌癥樣本中得到記錄。

線粒體DNA：線粒體DNA在激活cGAS–STING通路中具有關鍵作用。其特點包括高拷貝數(shù)、小尺寸、雙鏈環(huán)狀結構、無組蛋白包裝以及低甲基化的CpG二核苷酸基序，因此被免疫系統(tǒng)識別為“外來物”。在衰老、調(diào)節(jié)性細胞死亡、異常mtDNA包裝、營養(yǎng)剝奪以及放化療等多種條件下，mtDNA可被釋放到細胞質(zhì)中，并有效激活cGAS–STING信號。

非經(jīng)典激活：值得注意的是，錳離子已被證明可直接結合cGAS，增強其酶活性和對雙鏈DNA的敏感性。這種相互作用使得即使在低雙鏈DNA濃度下也能產(chǎn)生cGAMP。此外，cGAS和STING的功能超出了它們的經(jīng)典通路。例如，位于細胞核的cGAS獨立于STING參與同源重組、復制應激反應和谷氨酰胺分解。相反，STING則有助于ATM和IFI16介導的DNA感知、有氧糖酵解和細胞周期調(diào)控，這些均獨立于cGAS。

二、cGAS–STING通路的雙重角色：腫瘤抑制與腫瘤促進

1. 腫瘤抑制作用

cGAS–STING通路的激活觸發(fā)了多種機制來對抗檢測到的“危險”，其中許多機制，如衰老介導的增殖抑制、復制危機相關的細胞死亡以及先天和適應性免疫監(jiān)視，都是有效的抗腫瘤機制。

腫瘤起始階段：腫瘤發(fā)生需要細胞繞過或逃逸兩個關鍵屏障：衰老和復制危機。與衰老相關的分泌表型在限制腫瘤發(fā)生中具有關鍵作用。DNA損傷是細胞衰老的主要誘導因素，而cGAS或STING的缺陷會損害衰老，導致不受控制的細胞生長。例如，在HrasG12V誘導的小鼠肝癌模型中，cGAS–STING依賴的細胞衰老依賴于cGAS–STING觸發(fā)的自噬，這構成了復制危機期間致癌轉(zhuǎn)化的最后屏障，從而防止腫瘤發(fā)生。在通過異位癌基因表達繞過衰老的人類成纖維細胞中，cGAS或STING敲除后的自噬抑制促進了細胞增殖超越復制危機。在由Myc擴增和Trp53缺陷誘導的自發(fā)性小鼠乳腺癌模型中，DNA修復核酸內(nèi)切酶MRE11對于響應致癌DNA損傷而激活cGAS至關重要，它能誘導復制應激并促進ZBP1–RIPK3–MLKL介導的壞死性凋亡。

免疫細胞浸潤：腫瘤發(fā)生后，cGAS–STING通路繼續(xù)介導關鍵的腫瘤抑制功能，宿主STING信號在很大程度上支持T細胞啟動和抗腫瘤反應。具體而言，樹突狀細胞捕獲腫瘤來源的DNA并激活cGAS–STING–IRF3–IFN軸，使DC能夠交叉啟動抗腫瘤T細胞。在錯配修復缺陷的癌癥中，細胞質(zhì)DNA通過EXO1介導的不受限制的DNA切除而積累，觸發(fā)腫瘤細胞固有的cGAS–STING–IFN軸。該軸促進CD8? T細胞浸潤并增強免疫檢查點阻斷療法的療效。相反，在小鼠結腸癌、乳腺癌和黑色素瘤腫瘤細胞中敲除cGAS或STING會顯著減少T細胞浸潤并損害ICB反應性。

另一個例子是在解決復制應激期間，前列腺癌細胞中MUS81介導的雙鏈DNA產(chǎn)生激活了腫瘤細胞中的cGAS–STING–IFN軸，刺激了針對腫瘤的先天和適應性免疫反應。同樣，ARID1A突變通常在對抗腫瘤免疫治療反應良好的癌癥患者中發(fā)現(xiàn)，其產(chǎn)生的R環(huán)來源的細胞質(zhì)DNA激活了cGAS–STING–IFN軸，從而增加了CD8? T細胞浸潤。該軸的激活對于增強免疫檢查點阻斷敏感性至關重要。此外，播散的癌細胞可以進入休眠狀態(tài)，在此期間，重新喚醒的癌細胞中STING活性增加可限制轉(zhuǎn)移性爆發(fā)。值得注意的是，許多患者來源的腫瘤樣本或癌細胞系缺乏cGAS–STING–IFN信號，這增加了先天感知減弱導致免疫逃逸的可能性。

DNA損傷療法誘導cGAS–STING軸：DNA損傷療法可進一步增加雙鏈DNA的積累，有效激活cGAS–STING通路。在小鼠癌細胞系移植模型中，電離輻射誘導了強大的IFN-I依賴性抗腫瘤效應。值得注意的是，DC中cGAS或STING的缺陷（而非其他先天免疫受體）會顯著減少IFN-I產(chǎn)生并消除這些抗腫瘤效應。高劑量電離輻射還通過cGAS–STING依賴性機制促進腫瘤細胞中廣泛的微核形成和持續(xù)的炎性細胞因子產(chǎn)生。用這些輻照過的B16黑色素瘤細胞進行疫苗接種，結合抗CTLA4治療，能有效抑制遠端腫瘤的生長，而在輻照過的B16細胞中敲除STING會顯著減少旁觀者腫瘤中的CD8? T細胞浸潤。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了STING信號在協(xié)調(diào)宿主免疫激活中的關鍵作用。腫瘤治療電場（一種已獲批用于膠質(zhì)母細胞瘤和惡性間皮瘤的治療方法）會破壞腫瘤細胞中的有絲分裂紡錘體形成，誘導微核破裂和DNA釋放到細胞質(zhì)中。這一過程以cGAS–STING依賴性方式上調(diào)IFN-I并激活DC和抗腫瘤T細胞。

除了生物物理療法，藥物制劑也可導致cGAS–STING的激活。例如，在紫杉醇介導的有絲分裂停滯期間，cGAS誘導IRF3的逐漸磷酸化，從而通過線粒體外膜通透化促進腫瘤細胞凋亡。聚ADP核糖聚合酶抑制劑不僅在同源重組缺陷的癌癥中誘導合成致死性，還促進細胞質(zhì)DNA的積累。這激活了cGAS–STING–IFN軸，增強了腫瘤浸潤T細胞反應，并與免疫檢查點阻斷治療產(chǎn)生協(xié)同作用。同樣，靶向染色體或有絲分裂調(diào)節(jié)劑的藥物也激活cGAS–STING和IFN信號，觸發(fā)適應性免疫反應，從而增強抗腫瘤效應并與免疫檢查點阻斷治療產(chǎn)生協(xié)同。

先天免疫細胞介導cGAS–STING依賴性抗腫瘤免疫：cGAS–STING通路在先天免疫細胞中的快速激活促進了DC的成熟和活化，進而啟動CD8? T細胞以靶向腫瘤，驅(qū)動強大的抗腫瘤免疫。在雙側(cè)腫瘤模型中，當DC中的STING被敲除后，瘤內(nèi)注射STING激動劑無法引發(fā)全身性抗腫瘤效應，而在注射的腫瘤中效果得以保留。有趣的是，對于局部腫瘤控制，腫瘤內(nèi)皮細胞中的STING表達是必不可少的。這些研究表明，DC中的STING是產(chǎn)生抗腫瘤全身效應所必需的。

STING信號也影響其他先天免疫群體。例如，微生物群來源的STING激動劑可以激活單核細胞，有助于形成對免疫檢查點阻斷有反應的腫瘤微環(huán)境。另一個例子是自然殺傷細胞，它們依賴內(nèi)源性STING信號產(chǎn)生自發(fā)性抗腫瘤反應，而STING激動劑治療進一步增強了NK細胞介導的抗腫瘤活性。值得注意的是，STING信號支持腫瘤內(nèi)未成熟和增殖性TCF1? NK細胞的儲備，從而維持效應NK細胞的生成和強大的抗腫瘤免疫。因此，先天免疫細胞似乎是STING依賴性抗腫瘤免疫的重要介質(zhì)。

2. 腫瘤促進作用

盡管cGAS–STING通路對于抗腫瘤免疫至關重要，但其慢性激活可能矛盾地促進腫瘤進展。已經(jīng)確定了兩種機制介導這些相反效應。第一種是炎癥依賴性腫瘤發(fā)生，通過下游信號通路產(chǎn)生，包括經(jīng)典和非經(jīng)典NF-κB信號、IL-6–STAT3軸和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激反應。第二種是炎癥非依賴性作用，主要通過細胞核cGAS的特異性功能發(fā)生。

慢性STING激活驅(qū)動促腫瘤微環(huán)境：慢性炎癥是腫瘤發(fā)生、進展和轉(zhuǎn)移的公認驅(qū)動因素。值得注意的是，在小鼠模型中，STING敲除完全消除了化學致癌物DMBA處理后的炎性細胞因子產(chǎn)生，并減少了皮膚腫瘤的發(fā)生率和負擔，這強調(diào)了STING介導的慢性炎癥在促進腫瘤發(fā)生中的作用。這一通路的關鍵上游觸發(fā)因素是染色體不穩(wěn)定性，它導致cGAS激活，啟動多個下游先天免疫通路。在逃避衰老的癌基因轉(zhuǎn)化細胞中，細胞質(zhì)染色質(zhì)持續(xù)激活cGAS并驅(qū)動促炎基因的表達，而不提升IFN-I基因。癌癥細胞系百科全書數(shù)據(jù)庫和癌癥基因組圖譜數(shù)據(jù)的大規(guī)模轉(zhuǎn)錄組分析證實了cGAS或STING表達與促炎基因特征之間的強相關性，但與IFN-I基因無關。與線粒體抗病毒信號蛋白缺乏類似相關性，凸顯了通過cGAS–STING通路的DNA驅(qū)動炎癥信號的特異性。這些發(fā)現(xiàn)表明，在已形成的癌癥中，cGAS–STING信號可能從抗腫瘤IFN-I反應轉(zhuǎn)變?yōu)榫S持慢性炎癥，從而潛在地促進腫瘤進展。與此一致的是，在染色體不穩(wěn)定性模型中，NF-κB和STAT3信號通路的激活導致持續(xù)的IL-6表達，并且以IL-6依賴性方式發(fā)生漿細胞瘤樣腫瘤。

通過cGAS–STING的促炎信號也被證明可以促進轉(zhuǎn)移。當將工程改造為染色體不穩(wěn)定性高或低的癌細胞系注射到小鼠體內(nèi)時，染色體不穩(wěn)定性高的癌細胞表現(xiàn)出增強的轉(zhuǎn)移能力，這依賴于cGAS–STING誘導的非經(jīng)典NF-κB信號。在乳腺癌患者中，腫瘤中染色體不穩(wěn)定性反應性非經(jīng)典NF-κB基因的表達升高與較短的遠處無轉(zhuǎn)移生存期相關。類似地，在胰腺導管腺癌細胞系中通過APOBEC3A過表達誘導染色體不穩(wěn)定性，會增加微核和細胞質(zhì)雙鏈DNA，從而通過cGAS–STING依賴性激活NF-κB和STAT3信號驅(qū)動轉(zhuǎn)移性定植。值得注意的是，在小鼠中表達人APOBEC3A會加速胰腺導管腺癌轉(zhuǎn)移，腫瘤細胞表現(xiàn)出明顯的染色體不穩(wěn)定性，伴有豐富的微核和雙鏈DNA。這些發(fā)現(xiàn)凸顯了cGAS–STING激活的非經(jīng)典NF-κB信號的重要性，它驅(qū)動IL-6–STAT3軸從而促進腫瘤進展。多項研究表明，成功重新平衡STING信號輸出，可以在保留抗腫瘤免疫的同時限制促腫瘤炎癥。阻斷IL-6信號或腫瘤細胞固有的STING耗竭可以消除cGAS–STING軸的腫瘤促進作用。

染色體不穩(wěn)定性誘導的腫瘤細胞中cGAS–STING通路的慢性激活也參與塑造促轉(zhuǎn)移的腫瘤微環(huán)境。例如，具有慢性STING激活的癌細胞對IFN-I信號變得無反應，這誘導了癌細胞自主的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激反應，驅(qū)動腫瘤微環(huán)境重塑。由此產(chǎn)生的腫瘤微環(huán)境以抗炎巨噬細胞、粒細胞性髓源性抑制細胞和功能失調(diào)的T細胞的積累為特征，從而促進轉(zhuǎn)移。然而，cGAS–STING介導的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激獨立于TBK1–IRF3軸，其詳細機制在很大程度上尚不清楚。此外，在腦轉(zhuǎn)移模型中，癌細胞來源的cGAMP通過間隙連接網(wǎng)絡轉(zhuǎn)移至鄰近的星形膠質(zhì)細胞。這種細胞間信號激活了星形膠質(zhì)細胞內(nèi)的STING通路，誘導炎性細胞因子產(chǎn)生，進而促進腦轉(zhuǎn)移的生長。這些發(fā)現(xiàn)共同強調(diào)了染色體不穩(wěn)定性在主要通過協(xié)調(diào)慢性炎癥性癌癥環(huán)境來促進腫瘤進展中的多方面作用。有趣的是，雖然中度染色體不穩(wěn)定性與幾種人類癌癥的不良預后相關，但極端染色體不穩(wěn)定性卻與改善的預后相關，這表明cGAS–STING通路激活對腫瘤進展的影響是背景依賴性的，而非嚴格二分。

腫瘤細胞固有效應：一個值得注意的例子是細胞核cGAS的腫瘤促進作用，這獨立于其經(jīng)典的DNA結合或酶活性。在DNA損傷時，cGAS被招募到細胞核，在那里它與PARP1相互作用，阻止PARP1–Timeless復合物的形成。該復合物在同源重組修復中具有關鍵作用，通過干擾其組裝，細胞核cGAS損害同源重組修復。在已建立的腫瘤細胞中敲低cGAS會通過增加DNA損傷顯著減少體外和體內(nèi)的增殖。在小鼠骨髓源性單核細胞中，發(fā)現(xiàn)細胞核cGAS通過干擾RAD51介導的DNA鏈入侵來破壞同源重組。因此，cGAS充當復制叉的減速器，減緩未轉(zhuǎn)化細胞和癌細胞的增殖。cGAS缺陷細胞表現(xiàn)出更高的復制應激，這增加了它們對放療和化療的敏感性。相比之下，結直腸癌細胞中的研究表明，破壞染色質(zhì)結合的cGAS會抑制細胞增殖并在體外和體內(nèi)誘導對氟尿嘧啶治療的化療耐藥。然而，目前尚不清楚所有這些細胞核cGAS依賴的、STING非依賴的DNA感知機制是否會觸發(fā)免疫反應。

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三、STING激動劑在癌癥治療中的效果與挑戰(zhàn)

激活STING信號已成為點燃抗腫瘤免疫的一種有效策略。然而，將前景廣闊的臨床前結果轉(zhuǎn)化為臨床成功已被證明具有挑戰(zhàn)性。

1. 臨床前與臨床研究進展

鑒于其在觸發(fā)抗腫瘤免疫方面的卓越作用，STING激動已成為激發(fā)強大先天和適應性免疫反應對抗癌癥的極有前景的策略。在已建立的小鼠腫瘤模型中，瘤內(nèi)給予合成的STING激動劑（特別是環(huán)狀二核苷酸）可在原發(fā)部位和遠處部位誘導快速的腫瘤消退。至關重要的是，在這些模型中，STING激動產(chǎn)生了持久的全身性T細胞記憶，使得能夠排斥再次攻擊的腫瘤。此外，將cGAMP瘤內(nèi)注射與免疫檢查點阻斷相結合，能以劑量依賴性方式限制B16黑色素瘤的生長并延長荷瘤小鼠的生存期。這些有希望的結果刺激了多種STING激動劑的開發(fā)，包括環(huán)狀二核苷酸和非環(huán)狀二核苷酸化合物。

然而，臨床結果在很大程度上令人失望。最早的STING激動劑之一DMXAA由于物種限制性活性（它結合小鼠而非人STING）未能在人體試驗中證明臨床療效。第一個進入人體測試的人STING激動劑ADU-S100顯示出有限的療效，可能歸因于其短的系統(tǒng)半衰期（約24分鐘）。值得注意的是，進一步分析顯示，CD8? T細胞浸潤的增加僅在注射ADU-S100的病灶中觀察到，而未在非注射病灶中觀察到。類似地，環(huán)狀二核苷酸STING激動劑MK-1454作為單藥治療未顯示抗腫瘤活性，在聯(lián)合治療中僅顯示出有限的臨床反應，其有限療效可能歸因于其僅1.5小時的短半衰期。目前正在對幾種額外的STING激動劑進行臨床評估；然而，尚未有任何藥物顯示出強大的臨床療效。

2. 臨床失敗的可能因素

幾個因素可能導致這些臨床失敗。首先，有限的全身免疫激活可能是一個問題，因為瘤內(nèi)注射STING激動劑可能僅提供短暫的局部免疫激活，無法建立有效治療所需的全身反應。這得到了臨床試驗中非注射病灶缺乏CD8? T細胞浸潤的支持。其次，過度給藥可能是一個因素。過量給藥可能損害持久的抗腫瘤免疫反應，可能是通過導致T細胞和DC死亡。第三，腫瘤細胞內(nèi)的STING信號可能受損。STING–TBK1–IRF3–IFN軸的完整性在人類癌癥中常常受到損害，這可能限制針對腫瘤細胞固有STING的STING激動劑的療效。第四，STING激動的潛在腫瘤促進作用可能是一個貢獻因素。在某些背景下，STING介導的非經(jīng)典NF-κB信號和其他腫瘤促進作用可能超過其腫瘤抑制功能。第五，在選擇患者時可能需要考慮腫瘤突變負荷，因為具有更高腫瘤突變負荷的腫瘤對免疫治療反應更好。第六，需要考慮臨床前模型的局限性。大多數(shù)臨床前研究依賴于小鼠皮下植入的癌細胞系來源的腫瘤，這可能無法完全重現(xiàn)人類癌癥的復雜性，因為人類癌癥是自發(fā)和原位發(fā)生的，因此可能具有與植入腫瘤模型不同的腫瘤微環(huán)境。最后，小分子的滯留限制可能是一個貢獻因素。通過局部遞送裸露的小分子很難在腫瘤微環(huán)境中保留足夠長的時間，因為它們會從腫瘤微環(huán)境中泄漏出去。

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四、限制cGAS–STING通路激活的因素

為了維持免疫穩(wěn)態(tài)并防止異常激活，cGAS–cGAMP–STING通路受到嚴格調(diào)控。減弱cGAS–STING信號的多種負調(diào)節(jié)因子可能部分解釋了STING激動劑在癌癥治療中臨床療效欠佳的原因。

1. STING激活受損

cGAS接觸DNA受限：生理上，cGAS主要定位于細胞質(zhì)，與基因組DNA或線粒體DNA隔離，以防止不必要的激活。然而，最近顯示cGAS也定位于細胞核，特別是在響應病毒感染、DNA損傷和有絲分裂時。因此，需要調(diào)控機制來抑制通路的組成型激活，包括通過核小體拴系、DNA結合對手蛋白屏障自整合因子以及cGAS的過度磷酸化來抑制細胞核cGAS活性。此外，作為cullin-5-RING E3泛素-蛋白連接酶復合物的一部分，SPRY域含SOCS盒蛋白3靶向細胞核cGAS進行降解。在人類THP1單核細胞中，cGAS定位于質(zhì)膜，從而限制其接觸細胞質(zhì)DNA。

DC攝取DNA受損：腫瘤來源DNA被DC攝取對于誘導有效的抗腫瘤免疫至關重要。然而，吞噬抑制蛋白CD47在所有人類實體瘤細胞表面表達。使用小鼠和人類結腸癌模型的研究表明，腫瘤細胞上的CD47與DC上的信號調(diào)節(jié)蛋白α之間的相互作用抑制了腫瘤來源DNA在DC細胞質(zhì)中的積累。相反，吞噬體內(nèi)的DNA降解增加，阻止了cGAS–STING激活。此外，DC上的免疫檢查點受體TIM3表達抑制了從輻射產(chǎn)生的腫瘤細胞碎片中攝取HMGB1結合的細胞外DNA。在DC中條件性敲除TIM3的小鼠在MC38結腸腫瘤模型中表現(xiàn)出強大的抗腫瘤免疫。至關重要的是，阻斷CD47或TIM3增強了DC通過cGAS–STING通路感知外源DNA的能力，這表明靶向這些受體是增強抗腫瘤免疫的一種有前景的治療策略。

cGAS或STING的表觀遺傳沉默：在多種人類癌細胞系中，cGAS表達通過啟動子甲基化被抑制。STING也存在類似記錄。一個促成因素是缺氧，它誘導miR-25和miR-93介導的核受體共激活因子3抑制，而NCOA3是維持基礎cGAS表達水平所必需的表觀遺傳調(diào)節(jié)因子。此外，將人類肺腺癌細胞系注射到小鼠體內(nèi)后，休眠腫瘤細胞中發(fā)生STING啟動子高甲基化，并加速了多個小鼠器官中的轉(zhuǎn)移性爆發(fā)。這一效應部分由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1和增強子zeste同源物2過度激活介導。全身給予STING激動劑單藥可消除這些休眠轉(zhuǎn)移并預防自發(fā)性復發(fā)，這一過程依賴于T細胞和NK細胞。這些發(fā)現(xiàn)支持了在某些背景下將STING激動劑與去甲基化劑聯(lián)合使用以提高治療療效的潛在有效性。

代謝紊亂：人類癌癥常表現(xiàn)出膽固醇水平升高，這通過抑制免疫反應促進腫瘤進展。一個促成機制涉及膽固醇介導的抑制STING從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的運輸，這是STING介導的IFN-I信號的關鍵步驟。基因沉默人類THP1單核細胞中參與膽固醇生物合成的酶可以激活IFN-I信號。這些研究表明，靶向膽固醇代謝可能增強STING激動劑在促進抗腫瘤免疫方面的療效。

乳酸水平在癌癥中也常常升高。在化療耐藥腫瘤中，積累的乳酸促進癌細胞中的DNA修復，從而抑制cGAS–STING信號。通過敲低乳酸轉(zhuǎn)運蛋白MCT1抑制這種乳酸驅(qū)動的DNA修復，可使腫瘤對化療敏感。在病毒感染模型中，乳酸的增加被丙氨酰-tRNA合成酶感知，后者介導cGAS的乳酸化，導致其失活。阻斷乳酸轉(zhuǎn)運蛋白MCT1可防止小鼠免疫細胞中cGAS的乳酸化并恢復先天免疫監(jiān)視。此外，發(fā)現(xiàn)乳酸水平與人類結直腸癌中的STING表達呈負相關。

2. 負調(diào)控機制

負反饋機制：多個負反饋機制在癌癥和其他非癌癥環(huán)境中調(diào)控cGAS–STING通路。激活的cGAS誘導強大的自噬體形成，導致細胞質(zhì)DNA的自噬清除]和STING降解，從而限制cGAS–STING信號。值得注意的是，自噬相關遺傳特征與乳腺癌患者的不良預后相關，并且與I型干擾素信號和免疫效應反應呈負相關。

輻射療法也誘導了負反饋機制。例如，3‘核酸外切酶1通過降解細胞質(zhì)DNA來抑制cGAS–STING信號，研究表明其在響應高劑量輻射時以IFN-I依賴性方式被誘導，但在重復低劑量輻射時則不然。值得注意的是，野生型p53促進TREX1降解。因此，優(yōu)化輻射劑量、靶向表達野生型p53的腫瘤或使用TREX1抑制劑，可能增強cGAS–STING通路的激活。此外，外核苷酸焦磷酸酶/磷酸二酯酶1有效降解cGAMP并消除輻射的治愈效果。靶向ENPP1或其他cGAMP水解酶（如ENPP3或SMPDL3A）可能是提高抗腫瘤效應的一個有前景的策略。這在E0771乳腺癌小鼠模型中得到了ENPP1抑制劑療效的例證。

信號重連：下游信號通路的改變使腫瘤能夠逃避cGAS–STING–IFN介導的腫瘤抑制免疫，同時增強促腫瘤炎癥信號。例如，在多種人類癌細胞系中，突變體p53（包括p53-R249S、p53-R280K和p53-R248W）結合并抑制TBK1，破壞cGAS–STING–TBK1–IRF3信號軸，從而抑制IFN-I信號。這種IFN-I抑制促進了誘導M2樣巨噬細胞極化的細胞因子的分泌。在放療期間，非經(jīng)典NF-κB信號通路的組分RelB抑制經(jīng)典NF-κB因子RelA向Ifnb啟動子的募集，從而減少小鼠骨髓源性DC中的IFN-I表達。癌癥中的染色體不穩(wěn)定性常常誘導非經(jīng)典NF-κB信號和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，而非IFN-I信號，從而加速腫瘤生長和免疫抑制。其潛在機制仍僅部分被理解。例如，響應依托泊苷誘導的核DNA損傷，非經(jīng)典DNA感知復合物ATM–p53–IFI16–STING被發(fā)現(xiàn)激活NF-κB而非TBK1–IRF3–IFN-I通路。類似地，在永生化人角質(zhì)形成細胞和鼠胚胎成纖維細胞中，ULK1介導的STING在S366的磷酸化抑制了IRF3–IFN-I軸，同時在雙鏈DNA或cGAMP刺激下維持NF-κB信號。此外，在人類食管鱗狀細胞癌中，輻射誘導的cGAS表達（而非STING）與CD8? T細胞浸潤呈正相關。所有這些研究揭示了經(jīng)典cGAS–STING–IFN-I信號的重連。

3. 致耐受性免疫細胞

慢性cGAS–STING激活可以將免疫細胞行為轉(zhuǎn)向致耐受狀態(tài)，從而抑制抗腫瘤免疫。

先天免疫：cGAS–STING可以通過調(diào)節(jié)細胞因子分泌影響先天免疫細胞。例如，B細胞中的STING激活通過IL-35分泌驅(qū)動免疫抑制表型，從而抑制NK細胞增殖和功能，進而損害NK介導的腫瘤控制。IL-35阻斷逆轉(zhuǎn)了這種抑制并增強了STING激動劑介導的腫瘤控制。宿主細胞中STING–IFN-I通路的激活在局部消融輻射后以CCR2依賴性方式促進髓源性抑制細胞的募集，導致小鼠MC38結腸腫瘤的放療抵抗和復發(fā)。抑制CCR2依賴性趨化可減輕髓源性抑制細胞介導的免疫抑制，并增強STING激動劑和放療的療效。

在DC中，輻射和STING激動劑都會上調(diào)免疫抑制因子（如PD-L1和吲哚胺2,3-雙加氧酶）的表達。TLR2預激活通過抑制單核細胞中的IFN-I產(chǎn)生來抑制STING誘導的PD-L1水平，從而與STING激動劑協(xié)同控制小鼠B16F10黑色素瘤。類似地，IDO抑制劑在與STING激動劑聯(lián)合時也能產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤效應。DC在介導STING激動劑ADU-S100誘導的全身抗腫瘤反應中也起著至關重要的作用。然而，療效似乎是劑量依賴性的；低劑量瘤內(nèi)注射ADU-S100可誘導全身T細胞活化，而較高劑量則不能。這一悖論或許可以通過STING激活對免疫細胞的細胞毒性效應來解釋。例如，cGAMP誘導漿細胞樣DC和常規(guī)DC的細胞死亡。類似地，輻射在小鼠骨髓源性單核細胞中觸發(fā)cGAS依賴、IFN-I非依賴的死亡。在人類原代單核細胞中，cGAS–STING激活誘導NLRP3炎癥小體形成和溶酶體膜透化，最終導致細胞死亡。值得注意的是，用小分子化合物MCC950抑制NLRP3可完全消除NLRP3炎癥小體激活，而不影響TBK1–IFN-I信號，這突顯了一種保留有益STING信號同時限制其細胞毒性效應的潛在策略。這些發(fā)現(xiàn)表明，STING激動劑可能因誘導先天免疫細胞亞群的免疫耐受和細胞死亡而無效。因此，最佳給藥和靶向策略需要仔細考慮。

適應性免疫：在CD8? T細胞中，細胞自主的cGAS–STING通路激活維持了干細胞樣CD8? T細胞，但STING激活與TCR接合同時發(fā)生會嚴重損害T細胞功能。STING和TCR的聯(lián)合激活導致細胞凋亡增加、增殖減少和代謝受損——這些效應在很大程度上獨立于IFN-I信號。支持這一點的是，來自癌癥患者的T細胞的轉(zhuǎn)錄組分析顯示，增強的IFN-I反應性（暗示T細胞中的STING激活）與較差的生存結果相關。這些發(fā)現(xiàn)讓人聯(lián)想到臨床試驗的失敗，其中將激活cGAS的PARPi與抗PD1療法聯(lián)合使用，在腫瘤接合的T細胞中誘導DNA損傷，最終導致T細胞死亡。盡管化療與免疫檢查點阻斷聯(lián)合被批準作為幾種癌癥類型的一線療法，但它們的治療協(xié)同作用仍然有限。化療或放療對T細胞的直接、STING依賴性細胞毒性效應可能是一個促成因素。因此，需要精確靶向cGAS–STING通路。在這種情況下，抗體-藥物偶聯(lián)物代表了一種有前景的策略；例如，HER2靶向ADC DS-8201在HER2?惡性腫瘤中顯示出顯著的臨床療效。一項研究報告稱，DS-8201在體外誘導人KPL-4乳腺癌細胞系發(fā)生具有DNA損傷跡象的細胞死亡；然而，需要進一步研究來檢查其是否激活腫瘤固有的cGAS–STING并隨后影響抗腫瘤療效。值得注意的是，在晚期尿路上皮癌中，基于單甲基澳瑞他汀E的ADC與抗PD1療法聯(lián)合，與一線化療相比，使無進展生存期和完全緩解率翻倍。相比之下，化療與抗PD1療法聯(lián)合并未顯示出明顯益處，這意味著非靶向細胞毒劑（如化療）僅微弱刺激甚至抑制適應性免疫。臨床前研究進一步支持了這一觀點，證明基于STING激動劑的ADC引發(fā)了強大的抗腫瘤免疫反應，并且至少有一個候選藥物目前正在進行早期臨床評估。

除了CD8? T細胞，CD4? T細胞中的STING激活也被發(fā)現(xiàn)影響抗腫瘤免疫。CD4? T細胞固有的STING激活獨立于IRF3和IFN-I驅(qū)動調(diào)節(jié)性T細胞分化，可能促成促腫瘤免疫環(huán)境。這些研究共同強調(diào)了腫瘤靶向STING激動劑遞送作為一種利用抗腫瘤免疫同時最小化對效應T細胞附帶損傷的策略的前景。

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結論與展望

盡管cGAS–STING通路在癌癥中表現(xiàn)出雙重作用，但其在抑制腫瘤發(fā)生和觸發(fā)抗腫瘤免疫方面的基本作用，使其成為重塑免疫腫瘤微環(huán)境、增加對免疫檢查點阻斷反應性的一個有前景的靶點。然而，背景特異性的通路激活可能是優(yōu)化臨床獲益所必需的。將STING激動劑直接遞送至腫瘤，有望在最小化全身毒性的同時重振抗腫瘤免疫，但實現(xiàn)高效和靶向遞送仍然是一個重大挑戰(zhàn)。未來，精確調(diào)控cGAS–STING通路，有效靶向其負調(diào)控機制，并破壞腫瘤對該信號軸的適應，可能會帶來協(xié)同治療機會。

參考資料：

Opportunities and challenges of targeting cGAS-STING in cancer. Nat Rev Cancer. 2026 Jan 5

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