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引言

腫瘤的發(fā)生源于細(xì)胞逃避了控制生長(zhǎng)的正常調(diào)控機(jī)制，這可能導(dǎo)致持續(xù)的復(fù)制應(yīng)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(xì)胞區(qū)室中的異常積累。cGAS–STING通路在DNA監(jiān)視中扮演著關(guān)鍵角色，不僅當(dāng)DNA錯(cuò)誤定位到細(xì)胞質(zhì)時(shí)被激活，當(dāng)DNA在細(xì)胞核中異常積累時(shí)也會(huì)被觸發(fā)。

經(jīng)典的cGAS–STING通路激活始于雙鏈DNA的結(jié)合，這誘導(dǎo)cGAS構(gòu)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(jié)合，誘導(dǎo)其構(gòu)象變化和寡聚化，隨后從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體。在高爾基體，STING暴露TANK結(jié)合激酶1（TBK1）和干擾素調(diào)節(jié)因子3（IRF3）的結(jié)合位點(diǎn)，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(dòng)I型干擾素的轉(zhuǎn)錄上調(diào)。同時(shí)，STING–TBK1復(fù)合物通過磷酸化IκB激酶復(fù)合物導(dǎo)致IκB降解，從而激活NF-κB通路，釋放NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核，驅(qū)動(dòng)促炎細(xì)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(yán)格調(diào)控，這些修飾通過調(diào)節(jié)蛋白活性、亞細(xì)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(jìn)展和轉(zhuǎn)移的整個(gè)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(jìn)一步加劇。cGAS–STING通路廣泛表達(dá)于包括免疫細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞在內(nèi)的多種細(xì)胞類型，在調(diào)節(jié)衰老、增殖危機(jī)、先天免疫、干性和細(xì)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(gè)復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境。

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一、cGAS–STING通路在癌癥中的激活來源

與正常細(xì)胞相比，即使在缺乏DNA損傷治療的情況下，癌細(xì)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(jī)制。放療和DNA損傷化療等治療方式會(huì)額外誘導(dǎo)癌細(xì)胞的嚴(yán)重DNA損傷，這可能進(jìn)一步促進(jìn)cGAS–STING的激活。此外，非經(jīng)典機(jī)制，如cGAS–STING通路中的功能獲得性突變，也有報(bào)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(gè)既定標(biāo)志，常導(dǎo)致有絲分裂中的染色體分離錯(cuò)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(dǎo)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(cè)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(hào)。復(fù)制應(yīng)激在癌癥中也很常見，并導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定性和DNA損傷。為了解決復(fù)制應(yīng)激，細(xì)胞會(huì)激活核酸內(nèi)切酶亞基MUS81，從而在停滯的復(fù)制叉處切割DNA。由此產(chǎn)生的雙鏈DNA副產(chǎn)物被釋放到細(xì)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(yīng)通路調(diào)節(jié)因子中存在突變。這些DDR相關(guān)基因（如ATM）的功能喪失突變導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)雙鏈DNA積累，從而激活cGAS–STING通路。DNA錯(cuò)配修復(fù)通路的缺陷也會(huì)導(dǎo)致不受限制的DNA切除，產(chǎn)生過量的細(xì)胞質(zhì)雙鏈DNA并激活cGAS。端粒縮短是癌細(xì)胞中雙鏈DNA的另一個(gè)重要來源。大約10-15%的癌癥中會(huì)發(fā)生端粒替代延長(zhǎng)，并產(chǎn)生染色體外端粒重復(fù)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(yīng)。

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(fù)制和修復(fù)過程中形成的R環(huán)所產(chǎn)生的RNA：DNA雜交體，會(huì)在BRCA1突變的癌細(xì)胞系中積累于細(xì)胞質(zhì)，并與cGAS結(jié)合，觸發(fā)STING依賴的IRF3信號(hào)。SWI/SNF復(fù)合物（特別是ARID1A）的突變會(huì)增強(qiáng)R環(huán)的形成，從而通過cGAS–STING通路上調(diào)免疫基因表達(dá)，這一現(xiàn)象已在癌細(xì)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(guān)鍵作用。其特點(diǎn)包括高拷貝數(shù)、小尺寸、雙鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu)、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(shí)別為“外來物”。在衰老、調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡、異常mtDNA包裝、營(yíng)養(yǎng)剝奪以及放化療等多種條件下，mtDNA可被釋放到細(xì)胞質(zhì)中，并有效激活cGAS–STING信號(hào)。

非經(jīng)典激活：值得注意的是，錳離子已被證明可直接結(jié)合cGAS，增強(qiáng)其酶活性和對(duì)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(xì)胞核的cGAS獨(dú)立于STING參與同源重組、復(fù)制應(yīng)激反應(yīng)和谷氨酰胺分解。相反，STING則有助于ATM和IFI16介導(dǎo)的DNA感知、有氧糖酵解和細(xì)胞周期調(diào)控，這些均獨(dú)立于cGAS。

-03- 

二、cGAS–STING通路的雙重角色：腫瘤抑制與腫瘤促進(jìn)

1. 腫瘤抑制作用

cGAS–STING通路的激活觸發(fā)了多種機(jī)制來對(duì)抗檢測(cè)到的“危險(xiǎn)”，其中許多機(jī)制，如衰老介導(dǎo)的增殖抑制、復(fù)制危機(jī)相關(guān)的細(xì)胞死亡以及先天和適應(yīng)性免疫監(jiān)視，都是有效的抗腫瘤機(jī)制。

腫瘤起始階段：腫瘤發(fā)生需要細(xì)胞繞過或逃逸兩個(gè)關(guān)鍵屏障：衰老和復(fù)制危機(jī)。與衰老相關(guān)的分泌表型在限制腫瘤發(fā)生中具有關(guān)鍵作用。DNA損傷是細(xì)胞衰老的主要誘導(dǎo)因素，而cGAS或STING的缺陷會(huì)損害衰老，導(dǎo)致不受控制的細(xì)胞生長(zhǎng)。例如，在HrasG12V誘導(dǎo)的小鼠肝癌模型中，cGAS–STING依賴的細(xì)胞衰老依賴于cGAS–STING觸發(fā)的自噬，這構(gòu)成了復(fù)制危機(jī)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(dá)繞過衰老的人類成纖維細(xì)胞中，cGAS或STING敲除后的自噬抑制促進(jìn)了細(xì)胞增殖超越復(fù)制危機(jī)。在由Myc擴(kuò)增和Trp53缺陷誘導(dǎo)的自發(fā)性小鼠乳腺癌模型中，DNA修復(fù)核酸內(nèi)切酶MRE11對(duì)于響應(yīng)致癌DNA損傷而激活cGAS至關(guān)重要，它能誘導(dǎo)復(fù)制應(yīng)激并促進(jìn)ZBP1–RIPK3–MLKL介導(dǎo)的壞死性凋亡。

免疫細(xì)胞浸潤(rùn)：腫瘤發(fā)生后，cGAS–STING通路繼續(xù)介導(dǎo)關(guān)鍵的腫瘤抑制功能，宿主STING信號(hào)在很大程度上支持T細(xì)胞啟動(dòng)和抗腫瘤反應(yīng)。具體而言，樹突狀細(xì)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(dòng)抗腫瘤T細(xì)胞。在錯(cuò)配修復(fù)缺陷的癌癥中，細(xì)胞質(zhì)DNA通過EXO1介導(dǎo)的不受限制的DNA切除而積累，觸發(fā)腫瘤細(xì)胞固有的cGAS–STING–IFN軸。該軸促進(jìn)CD8 T細(xì)胞浸潤(rùn)并增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)阻斷療法的療效。相反，在小鼠結(jié)腸癌、乳腺癌和黑色素瘤腫瘤細(xì)胞中敲除cGAS或STING會(huì)顯著減少T細(xì)胞浸潤(rùn)并損害ICB反應(yīng)性。

另一個(gè)例子是在解決復(fù)制應(yīng)激期間，前列腺癌細(xì)胞中MUS81介導(dǎo)的雙鏈DNA產(chǎn)生激活了腫瘤細(xì)胞中的cGAS–STING–IFN軸，刺激了針對(duì)腫瘤的先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。同樣，ARID1A突變通常在對(duì)抗腫瘤免疫治療反應(yīng)良好的癌癥患者中發(fā)現(xiàn)，其產(chǎn)生的R環(huán)來源的細(xì)胞質(zhì)DNA激活了cGAS–STING–IFN軸，從而增加了CD8 T細(xì)胞浸潤(rùn)。該軸的激活對(duì)于增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)阻斷敏感性至關(guān)重要。此外，播散的癌細(xì)胞可以進(jìn)入休眠狀態(tài)，在此期間，重新喚醒的癌細(xì)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(xì)胞系缺乏cGAS–STING–IFN信號(hào)，這增加了先天感知減弱導(dǎo)致免疫逃逸的可能性。

DNA損傷療法誘導(dǎo)cGAS–STING軸：DNA損傷療法可進(jìn)一步增加雙鏈DNA的積累，有效激活cGAS–STING通路。在小鼠癌細(xì)胞系移植模型中，電離輻射誘導(dǎo)了強(qiáng)大的IFN-I依賴性抗腫瘤效應(yīng)。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(huì)顯著減少IFN-I產(chǎn)生并消除這些抗腫瘤效應(yīng)。高劑量電離輻射還通過cGAS–STING依賴性機(jī)制促進(jìn)腫瘤細(xì)胞中廣泛的微核形成和持續(xù)的炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生。用這些輻照過的B16黑色素瘤細(xì)胞進(jìn)行疫苗接種，結(jié)合抗CTLA4治療，能有效抑制遠(yuǎn)端腫瘤的生長(zhǎng)，而在輻照過的B16細(xì)胞中敲除STING會(huì)顯著減少旁觀者腫瘤中的CD8 T細(xì)胞浸潤(rùn)。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了STING信號(hào)在協(xié)調(diào)宿主免疫激活中的關(guān)鍵作用。腫瘤治療電場(chǎng)（一種已獲批用于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和惡性間皮瘤的治療方法）會(huì)破壞腫瘤細(xì)胞中的有絲分裂紡錘體形成，誘導(dǎo)微核破裂和DNA釋放到細(xì)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(xì)胞。

除了生物物理療法，藥物制劑也可導(dǎo)致cGAS–STING的激活。例如，在紫杉醇介導(dǎo)的有絲分裂停滯期間，cGAS誘導(dǎo)IRF3的逐漸磷酸化，從而通過線粒體外膜通透化促進(jìn)腫瘤細(xì)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(dǎo)合成致死性，還促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)DNA的積累。這激活了cGAS–STING–IFN軸，增強(qiáng)了腫瘤浸潤(rùn)T細(xì)胞反應(yīng)，并與免疫檢查點(diǎn)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(hào)，觸發(fā)適應(yīng)性免疫反應(yīng)，從而增強(qiáng)抗腫瘤效應(yīng)并與免疫檢查點(diǎn)阻斷治療產(chǎn)生協(xié)同。

先天免疫細(xì)胞介導(dǎo)cGAS–STING依賴性抗腫瘤免疫：cGAS–STING通路在先天免疫細(xì)胞中的快速激活促進(jìn)了DC的成熟和活化，進(jìn)而啟動(dòng)CD8 T細(xì)胞以靶向腫瘤，驅(qū)動(dòng)強(qiáng)大的抗腫瘤免疫。在雙側(cè)腫瘤模型中，當(dāng)DC中的STING被敲除后，瘤內(nèi)注射STING激動(dòng)劑無法引發(fā)全身性抗腫瘤效應(yīng)，而在注射的腫瘤中效果得以保留。有趣的是，對(duì)于局部腫瘤控制，腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞中的STING表達(dá)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(yīng)所必需的。

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

2. 腫瘤促進(jìn)作用

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

慢性STING激活驅(qū)動(dòng)促腫瘤微環(huán)境：慢性炎癥是腫瘤發(fā)生、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的公認(rèn)驅(qū)動(dòng)因素。值得注意的是，在小鼠模型中，STING敲除完全消除了化學(xué)致癌物DMBA處理后的炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生，并減少了皮膚腫瘤的發(fā)生率和負(fù)擔(dān)，這強(qiáng)調(diào)了STING介導(dǎo)的慢性炎癥在促進(jìn)腫瘤發(fā)生中的作用。這一通路的關(guān)鍵上游觸發(fā)因素是染色體不穩(wěn)定性，它導(dǎo)致cGAS激活，啟動(dòng)多個(gè)下游先天免疫通路。在逃避衰老的癌基因轉(zhuǎn)化細(xì)胞中，細(xì)胞質(zhì)染色質(zhì)持續(xù)激活cGAS并驅(qū)動(dòng)促炎基因的表達(dá)，而不提升IFN-I基因。癌癥細(xì)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(shí)了cGAS或STING表達(dá)與促炎基因特征之間的強(qiáng)相關(guān)性，但與IFN-I基因無關(guān)。與線粒體抗病毒信號(hào)蛋白缺乏類似相關(guān)性，凸顯了通過cGAS–STING通路的DNA驅(qū)動(dòng)炎癥信號(hào)的特異性。這些發(fā)現(xiàn)表明，在已形成的癌癥中，cGAS–STING信號(hào)可能從抗腫瘤IFN-I反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫S持慢性炎癥，從而潛在地促進(jìn)腫瘤進(jìn)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(hào)通路的激活導(dǎo)致持續(xù)的IL-6表達(dá)，并且以IL-6依賴性方式發(fā)生漿細(xì)胞瘤樣腫瘤。

通過cGAS–STING的促炎信號(hào)也被證明可以促進(jìn)轉(zhuǎn)移。當(dāng)將工程改造為染色體不穩(wěn)定性高或低的癌細(xì)胞系注射到小鼠體內(nèi)時(shí)，染色體不穩(wěn)定性高的癌細(xì)胞表現(xiàn)出增強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力，這依賴于cGAS–STING誘導(dǎo)的非經(jīng)典NF-κB信號(hào)。在乳腺癌患者中，腫瘤中染色體不穩(wěn)定性反應(yīng)性非經(jīng)典NF-κB基因的表達(dá)升高與較短的遠(yuǎn)處無轉(zhuǎn)移生存期相關(guān)。類似地，在胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞系中通過APOBEC3A過表達(dá)誘導(dǎo)染色體不穩(wěn)定性，會(huì)增加微核和細(xì)胞質(zhì)雙鏈DNA，從而通過cGAS–STING依賴性激活NF-κB和STAT3信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移性定植。值得注意的是，在小鼠中表達(dá)人APOBEC3A會(huì)加速胰腺導(dǎo)管腺癌轉(zhuǎn)移，腫瘤細(xì)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(hào)的重要性，它驅(qū)動(dòng)IL-6–STAT3軸從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。多項(xiàng)研究表明，成功重新平衡STING信號(hào)輸出，可以在保留抗腫瘤免疫的同時(shí)限制促腫瘤炎癥。阻斷IL-6信號(hào)或腫瘤細(xì)胞固有的STING耗竭可以消除cGAS–STING軸的腫瘤促進(jìn)作用。

染色體不穩(wěn)定性誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)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(xì)胞對(duì)IFN-I信號(hào)變得無反應(yīng)，這誘導(dǎo)了癌細(xì)胞自主的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，驅(qū)動(dòng)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(xì)胞、粒細(xì)胞性髓源性抑制細(xì)胞和功能失調(diào)的T細(xì)胞的積累為特征，從而促進(jìn)轉(zhuǎn)移。然而，cGAS–STING介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激獨(dú)立于TBK1–IRF3軸，其詳細(xì)機(jī)制在很大程度上尚不清楚。此外，在腦轉(zhuǎn)移模型中，癌細(xì)胞來源的cGAMP通過間隙連接網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移至鄰近的星形膠質(zhì)細(xì)胞。這種細(xì)胞間信號(hào)激活了星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的STING通路，誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)腦轉(zhuǎn)移的生長(zhǎng)。這些發(fā)現(xiàn)共同強(qiáng)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(jìn)腫瘤進(jìn)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(yù)后相關(guān)，但極端染色體不穩(wěn)定性卻與改善的預(yù)后相關(guān)，這表明cGAS–STING通路激活對(duì)腫瘤進(jìn)展的影響是背景依賴性的，而非嚴(yán)格二分。

腫瘤細(xì)胞固有效應(yīng)：一個(gè)值得注意的例子是細(xì)胞核cGAS的腫瘤促進(jìn)作用，這獨(dú)立于其經(jīng)典的DNA結(jié)合或酶活性。在DNA損傷時(shí)，cGAS被招募到細(xì)胞核，在那里它與PARP1相互作用，阻止PARP1–Timeless復(fù)合物的形成。該復(fù)合物在同源重組修復(fù)中具有關(guān)鍵作用，通過干擾其組裝，細(xì)胞核cGAS損害同源重組修復(fù)。在已建立的腫瘤細(xì)胞中敲低cGAS會(huì)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(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核cGAS通過干擾RAD51介導(dǎo)的DNA鏈入侵來破壞同源重組。因此，cGAS充當(dāng)復(fù)制叉的減速器，減緩未轉(zhuǎn)化細(xì)胞和癌細(xì)胞的增殖。cGAS缺陷細(xì)胞表現(xiàn)出更高的復(fù)制應(yīng)激，這增加了它們對(duì)放療和化療的敏感性。相比之下，結(jié)直腸癌細(xì)胞中的研究表明，破壞染色質(zhì)結(jié)合的cGAS會(huì)抑制細(xì)胞增殖并在體外和體內(nèi)誘導(dǎo)對(duì)氟尿嘧啶治療的化療耐藥。然而，目前尚不清楚所有這些細(xì)胞核cGAS依賴的、STING非依賴的DNA感知機(jī)制是否會(huì)觸發(fā)免疫反應(yīng)。

-04-三、STING激動(dòng)劑在癌癥治療中的效果與挑戰(zhàn)

激活STING信號(hào)已成為點(diǎn)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(jié)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(jìn)展

鑒于其在觸發(fā)抗腫瘤免疫方面的卓越作用，STING激動(dòng)已成為激發(fā)強(qiáng)大先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)對(duì)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(dòng)劑（特別是環(huán)狀二核苷酸）可在原發(fā)部位和遠(yuǎn)處部位誘導(dǎo)快速的腫瘤消退。至關(guān)重要的是，在這些模型中，STING激動(dòng)產(chǎn)生了持久的全身性T細(xì)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(diǎn)阻斷相結(jié)合，能以劑量依賴性方式限制B16黑色素瘤的生長(zhǎng)并延長(zhǎng)荷瘤小鼠的生存期。這些有希望的結(jié)果刺激了多種STING激動(dòng)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(jié)果在很大程度上令人失望。最早的STING激動(dòng)劑之一DMXAA由于物種限制性活性（它結(jié)合小鼠而非人STING）未能在人體試驗(yàn)中證明臨床療效。第一個(gè)進(jìn)入人體測(cè)試的人STING激動(dòng)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(jìn)一步分析顯示，CD8 T細(xì)胞浸潤(rùn)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(dòng)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(yīng)，其有限療效可能歸因于其僅1.5小時(shí)的短半衰期。目前正在對(duì)幾種額外的STING激動(dòng)劑進(jìn)行臨床評(píng)估；然而，尚未有任何藥物顯示出強(qiáng)大的臨床療效。

2. 臨床失敗的可能因素

幾個(gè)因素可能導(dǎo)致這些臨床失敗。首先，有限的全身免疫激活可能是一個(gè)問題，因?yàn)榱鰞?nèi)注射STING激動(dòng)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(yīng)。這得到了臨床試驗(yàn)中非注射病灶缺乏CD8 T細(xì)胞浸潤(rùn)的支持。其次，過度給藥可能是一個(gè)因素。過量給藥可能損害持久的抗腫瘤免疫反應(yīng)，可能是通過導(dǎo)致T細(xì)胞和DC死亡。第三，腫瘤細(xì)胞內(nèi)的STING信號(hào)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(duì)腫瘤細(xì)胞固有STING的STING激動(dòng)劑的療效。第四，STING激動(dòng)的潛在腫瘤促進(jìn)作用可能是一個(gè)貢獻(xiàn)因素。在某些背景下，STING介導(dǎo)的非經(jīng)典NF-κB信號(hào)和其他腫瘤促進(jìn)作用可能超過其腫瘤抑制功能。第五，在選擇患者時(shí)可能需要考慮腫瘤突變負(fù)荷，因?yàn)榫哂懈�高腫瘤突變負(fù)荷的腫瘤對(duì)免疫治療反應(yīng)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(xì)胞系來源的腫瘤，這可能無法完全重現(xiàn)人類癌癥的復(fù)雜性，因?yàn)槿祟惏┌Y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(gè)貢獻(xiàn)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(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)樗鼈儠?huì)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(yán)格調(diào)控。減弱cGAS–STING信號(hào)的多種負(fù)調(diào)節(jié)因子可能部分解釋了STING激動(dòng)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(xì)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(xì)胞核，特別是在響應(yīng)病毒感染、DNA損傷和有絲分裂時(shí)。因此，需要調(diào)控機(jī)制來抑制通路的組成型激活，包括通過核小體拴系、DNA結(jié)合對(duì)手蛋白屏障自整合因子以及cGAS的過度磷酸化來抑制細(xì)胞核cGAS活性。此外，作為cullin-5-RING E3泛素-蛋白連接酶復(fù)合物的一部分，SPRY域含SOCS盒蛋白3靶向細(xì)胞核cGAS進(jìn)行降解。在人類THP1單核細(xì)胞中，cGAS定位于質(zhì)膜，從而限制其接觸細(xì)胞質(zhì)DNA。

DC攝取DNA受損：腫瘤來源DNA被DC攝取對(duì)于誘導(dǎo)有效的抗腫瘤免疫至關(guān)重要。然而，吞噬抑制蛋白CD47在所有人類實(shí)體瘤細(xì)胞表面表達(dá)。使用小鼠和人類結(jié)腸癌模型的研究表明，腫瘤細(xì)胞上的CD47與DC上的信號(hào)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(xì)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(diǎn)受體TIM3表達(dá)抑制了從輻射產(chǎn)生的腫瘤細(xì)胞碎片中攝取HMGB1結(jié)合的細(xì)胞外DNA。在DC中條件性敲除TIM3的小鼠在MC38結(jié)腸腫瘤模型中表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗腫瘤免疫。至關(guān)重要的是，阻斷CD47或TIM3增強(qiáng)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(qiáng)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(xì)胞系中，cGAS表達(dá)通過啟動(dòng)子甲基化被抑制。STING也存在類似記錄。一個(gè)促成因素是缺氧，它誘導(dǎo)miR-25和miR-93介導(dǎo)的核受體共激活因子3抑制，而NCOA3是維持基礎(chǔ)cGAS表達(dá)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(xì)胞系注射到小鼠體內(nèi)后，休眠腫瘤細(xì)胞中發(fā)生STING啟動(dòng)子高甲基化，并速了多個(gè)小鼠器官中的轉(zhuǎn)移性爆發(fā)。這一效應(yīng)部分由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1和增強(qiáng)子zeste同源物2過度激活介導(dǎo)。全身給予STING激動(dòng)劑單藥可消除這些休眠轉(zhuǎn)移并預(yù)防自發(fā)性復(fù)發(fā)，這一過程依賴于T細(xì)胞和NK細(xì)胞。這些發(fā)現(xiàn)支持了在某些背景下將STING激動(dòng)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(yīng)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。一個(gè)促成機(jī)制涉及膽固醇介導(dǎo)的抑制STING從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的運(yùn)輸，這是STING介導(dǎo)的IFN-I信號(hào)的關(guān)鍵步驟�；�因沉默人類THP1單核細(xì)胞中參與膽固醇生物合成的酶可以激活I(lǐng)FN-I信號(hào)。這些研究表明，靶向膽固醇代謝可能增強(qiáng)STING激動(dòng)劑在促進(jìn)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(jìn)癌細(xì)胞中的DNA修復(fù)，從而抑制cGAS–STING信號(hào)。通過敲低乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MCT1抑制這種乳酸驅(qū)動(dòng)的DNA修復(fù)，可使腫瘤對(duì)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(dǎo)cGAS的乳酸化，導(dǎo)致其失活。阻斷乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MCT1可防止小鼠免疫細(xì)胞中cGAS的乳酸化并恢復(fù)先天免疫監(jiān)視。此外，發(fā)現(xiàn)乳酸水平與人類結(jié)直腸癌中的STING表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。

2. 負(fù)調(diào)控機(jī)制

負(fù)反饋機(jī)制：多個(gè)負(fù)反饋機(jī)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(dǎo)強(qiáng)大的自噬體形成，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)DNA的自噬清除]和STING降解，從而限制cGAS–STING信號(hào)。值得注意的是，自噬相關(guān)遺傳特征與乳腺癌患者的不良預(yù)后相關(guān)，并且與I型干擾素信號(hào)和免疫效應(yīng)反應(yīng)呈負(fù)相關(guān)。

輻射療法也誘導(dǎo)了負(fù)反饋機(jī)制。例如，3‘核酸外切酶1通過降解細(xì)胞質(zhì)DNA來抑制cGAS–STING信號(hào)，研究表明其在響應(yīng)高劑量輻射時(shí)以IFN-I依賴性方式被誘導(dǎo)，但在重復(fù)低劑量輻射時(shí)則不然。值得注意的是，野生型p53促進(jìn)TREX1降解。因此，優(yōu)化輻射劑量、靶向表達(dá)野生型p53的腫瘤或使用TREX1抑制劑，可能增強(qiáng)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(yīng)的一個(gè)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(hào)重連：下游信號(hào)通路的改變使腫瘤能夠逃避cGAS–STING–IFN介導(dǎo)的腫瘤抑制免疫，同時(shí)增強(qiáng)促腫瘤炎癥信號(hào)。例如，在多種人類癌細(xì)胞系中，突變體p53（包括p53-R249S、p53-R280K和p53-R248W）結(jié)合并抑制TBK1，破壞cGAS–STING–TBK1–IRF3信號(hào)軸，從而抑制IFN-I信號(hào)。這種IFN-I抑制促進(jìn)了誘導(dǎo)M2樣巨噬細(xì)胞極化的細(xì)胞因子的分泌。在放療期間，非經(jīng)典NF-κB信號(hào)通路的組分RelB抑制經(jīng)典NF-κB因子RelA向Ifnb啟動(dòng)子的募集，從而減少小鼠骨髓源性DC中的IFN-I表達(dá)。癌癥中的染色體不穩(wěn)定性常常誘導(dǎo)非經(jīng)典NF-κB信號(hào)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，而非IFN-I信號(hào)，從而加速腫瘤生長(zhǎng)和免疫抑制。其潛在機(jī)制仍僅部分被理解。例如，響應(yīng)依托泊苷誘導(dǎo)的核DNA損傷，非經(jīng)典DNA感知復(fù)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(xì)胞和鼠胚胎成纖維細(xì)胞中，ULK1介導(dǎo)的STING在S366的磷酸化抑制了IRF3–IFN-I軸，同時(shí)在雙鏈DNA或cGAMP刺激下維持NF-κB信號(hào)。此外，在人類食管鱗狀細(xì)胞癌中，輻射誘導(dǎo)的cGAS表達(dá)（而非STING）與CD8 T細(xì)胞浸潤(rùn)呈正相關(guān)。所有這些研究揭示了經(jīng)典cGAS–STING–IFN-I信號(hào)的重連。

3. 致耐受性免疫細(xì)胞

慢性cGAS–STING激活可以將免疫細(xì)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(xì)胞因子分泌影響先天免疫細(xì)胞。例如，B細(xì)胞中的STING激活通過IL-35分泌驅(qū)動(dòng)免疫抑制表型，從而抑制NK細(xì)胞增殖和功能，進(jìn)而損害NK介導(dǎo)的腫瘤控制。IL-35阻斷逆轉(zhuǎn)了這種抑制并增強(qiáng)了STING激動(dòng)劑介導(dǎo)的腫瘤控制。宿主細(xì)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(jìn)髓源性抑制細(xì)胞的募集，導(dǎo)致小鼠MC38結(jié)腸腫瘤的放療抵抗和復(fù)發(fā)。抑制CCR2依賴性趨化可減輕髓源性抑制細(xì)胞介導(dǎo)的免疫抑制，并增強(qiáng)STING激動(dòng)劑和放療的療效。

在DC中，輻射和STING激動(dòng)劑都會(huì)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(dá)。TLR2預(yù)激活通過抑制單核細(xì)胞中的IFN-I產(chǎn)生來抑制STING誘導(dǎo)的PD-L1水平，從而與STING激動(dòng)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(dòng)劑聯(lián)合時(shí)也能產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤效應(yīng)。DC在介導(dǎo)STING激動(dòng)劑ADU-S100誘導(dǎo)的全身抗腫瘤反應(yīng)中也起著至關(guān)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(dǎo)全身T細(xì)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(duì)免疫細(xì)胞的細(xì)胞毒性效應(yīng)來解釋。例如，cGAMP誘導(dǎo)漿細(xì)胞樣DC和常規(guī)DC的細(xì)胞死亡。類似地，輻射在小鼠骨髓源性單核細(xì)胞中觸發(fā)cGAS依賴、IFN-I非依賴的死亡。在人類原代單核細(xì)胞中，cGAS–STING激活誘導(dǎo)NLRP3炎癥小體形成和溶酶體膜透化，最終導(dǎo)致細(xì)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(hào)，這突顯了一種保留有益STING信號(hào)同時(shí)限制其細(xì)胞毒性效應(yīng)的潛在策略。這些發(fā)現(xiàn)表明，STING激動(dòng)劑可能因誘導(dǎo)先天免疫細(xì)胞亞群的免疫耐受和細(xì)胞死亡而無效。因此，最佳給藥和靶向策略需要仔細(xì)考慮。

適應(yīng)性免疫：在CD8 T細(xì)胞中，細(xì)胞自主的cGAS–STING通路激活維持了干細(xì)胞樣CD8 T細(xì)胞，但STING激活與TCR接合同時(shí)發(fā)生會(huì)嚴(yán)重?fù)p害T細(xì)胞功能。STING和TCR的聯(lián)合激活導(dǎo)致細(xì)胞凋亡增加、增殖減少和代謝受損——這些效應(yīng)在很大程度上獨(dú)立于IFN-I信號(hào)。支持這一點(diǎn)的是，來自癌癥患者的T細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組分析顯示，增強(qiáng)的IFN-I反應(yīng)性（暗示T細(xì)胞中的STING激活）與較差的生存結(jié)果相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)讓人聯(lián)想到臨床試驗(yàn)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(xì)胞中誘導(dǎo)DNA損傷，最終導(dǎo)致T細(xì)胞死亡。盡管化療與免疫檢查點(diǎn)阻斷聯(lián)合被批準(zhǔn)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(duì)T細(xì)胞的直接、STING依賴性細(xì)胞毒性效應(yīng)可能是一個(gè)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(xiàng)研究報(bào)告稱，DS-8201在體外誘導(dǎo)人KPL-4乳腺癌細(xì)胞系發(fā)生具有DNA損傷跡象的細(xì)胞死亡；然而，需要進(jìn)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(jìn)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(xì)胞毒劑（如化療）僅微弱刺激甚至抑制適應(yīng)性免疫。臨床前研究進(jìn)一步支持了這一觀點(diǎn)，證明基于STING激動(dòng)劑的ADC引發(fā)了強(qiáng)大的抗腫瘤免疫反應(yīng)，并且至少有一個(gè)候選藥物目前正在進(jìn)行早期臨床評(píng)估。

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

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結(jié)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(duì)免疫檢查點(diǎn)阻斷反應(yīng)性的一個(gè)有前景的靶點(diǎn)。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(dòng)劑直接遞送至腫瘤，有望在最小化全身毒性的同時(shí)重振抗腫瘤免疫，但實(shí)現(xiàn)高效和靶向遞送仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。未來，精確調(diào)控cGAS–STING通路，有效靶向其負(fù)調(diào)控機(jī)制，并破壞腫瘤對(duì)該信號(hào)軸的適應(yīng)，可能會(huì)帶來協(xié)同治療機(jī)會(huì)。

參考資料：

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

       原文標(biāo)題 : 靶向cGAS–STING通路在癌癥治療中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)