陳仕豪 王 雪 周雪冰 張 鑫 任香善 （延邊大學醫(yī)學院病理學教研室腫瘤研究中心，延吉133002）

1 STING的概述

干擾素基因刺激因子（stimulator of interferon genes，STING，也稱MITA、MPYS、ERIS和TMEM173），首次發(fā)現(xiàn)于2008 年，是分子量大小為28 kD 的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)二聚體銜接蛋白，由379個氨基酸構(gòu)成［1-2］，包括可折疊成4 個跨膜螺旋的N 末端結(jié)構(gòu)域（N-terminal domain，aa 1~154）、中央球狀結(jié)構(gòu)域（central globular domain，aa 155~341）和胞質(zhì)C末端尾（cytosolic C-terminal tail，aa 342~379）。中央球狀結(jié)構(gòu)域被包含在C末端結(jié)構(gòu)域內(nèi)（C-terminal domain，aa 140~379），STING 蛋白通過位于其N 末端區(qū)域的幾個跨膜結(jié)構(gòu)域錨定于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)［3-4］。STING 將上游 DNA 傳感器中的信號轉(zhuǎn)導至下游的信號分子TBK1/IRF3和NF-κB，最終誘導Ⅰ型干擾素（typeⅠinterferons，IFNs）和促炎細胞因子的表達［5-6］（圖1）。因此，STING 不僅可作為先天免疫系統(tǒng)對病毒或細菌感染所產(chǎn)生的IFN起調(diào)節(jié)作用，還參與誘導抗腫瘤免疫應(yīng)答。

圖1 STING的結(jié)構(gòu)和相關(guān)通路示意圖Fig.1 Schematic diagram of STING structure and related pathways

STING 的刺激物已被證明對于控制抗病毒反應(yīng)及抗腫瘤適應(yīng)性免疫至關(guān)重要，其激動劑也被廣泛開發(fā)作為一類新的癌癥治療劑［7-8］。但STING 對人類腫瘤中的調(diào)控知之甚少，了解STING 途徑在癌細胞中的功能可能為有效治療腫瘤提供重要的策略。

2 STING在腫瘤中的雙重作用

STING 常表達在肺、心臟、胸腺、脾臟、卵巢、胎盤和平滑肌等多種組織及各種抗原遞呈細胞中，但在大腦、骨骼肌、小腸、結(jié)腸、肝臟和腎臟中的表達較差。The Human Protein Atlas（https：//www. proteinatlas.org）數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)顯示，STING在不同類型腫瘤中均有表達，但在不同類型和不同階段的腫瘤中表達程度不同（圖2）。研究顯示，STING 在小鼠胰腺癌模型和人胰腺導管腺癌及舌鱗狀細胞癌樣本癌細胞中的表達顯著增加，而在惡性黑素瘤樣本和人乳頭瘤病毒（HPV）陽性低級別鱗狀上皮內(nèi)瘤中表達下調(diào)［9-11］。

圖2 STING 在不同類型腫瘤中的表達概述（摘自HPA 數(shù)據(jù)庫）Fig.2 Overview of expression of STING in different types of tumors（Extracted from HPA database）

上述研究結(jié)果顯示，STING 作為一個銜接蛋白在不同細胞中導致不同的致瘤作用，即使在相同的腫瘤類型中，STING 的作用也因不同的條件而異。一方面，在抗原呈遞細胞和腫瘤細胞中，由cGASSTING 信號傳導途徑捕獲的腫瘤DNA 是抑制炎癥和Ⅰ型IFN 誘導的CD8+T 細胞和NKs 活化所必需的；另一方面，STING-Ⅰ型IFN也會產(chǎn)生下游增殖信號，如STAT1，可支持腫瘤存活。雖然STING在腫瘤中的各種作用在很多文獻中有所研究，但STING 在不同類型腫瘤中的作用仍缺乏全面、詳細的綜述。

2.1 STING 對腫瘤的抑制作用 最近體內(nèi)外研究表明，STING 可抑制腫瘤的發(fā)生，STING 激動劑可通過多種機制抑制動物腫瘤的發(fā)展［12］。在實體瘤內(nèi)注射環(huán)化鳥苷酸-腺苷酸（cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate，cGAMP）可激活抗腫瘤T 細胞反應(yīng)，并通過阻斷PD-1 或CTLA-4 來協(xié)同免疫治療［13］。腫瘤微環(huán)境中CD8+T細胞浸潤與腫瘤預后密切相關(guān)［14-15］。實驗證明，在腫瘤細胞的免疫原性檢測和腫瘤特異性CD8+T 細胞活化過程中，Ⅰ型IFN 起橋梁的作用，而腫瘤特異性CD8+T 細胞啟動需要STING 信號傳導［16-17］。實驗顯示，腫瘤來源的DNA 是激活STING 信號通路的最有效部分，特別是樹突狀細胞（dendritic cell，DC）。研究表明，DCs 可通過αXβ2 整合素亞基 CD11c 發(fā)揮積極的靶向作用，通過該受體傳遞的DNA 激活胞質(zhì)cGAS/STING 信號途徑使 DCs 成熟［18-19］。STING 下游信號分子IFN通過調(diào)控干擾素刺激基因（interferon stimulated genes，ISGs）的表達直接或間接抑制腫瘤活性［20］。DENG 等［21］研究顯示，輻射誘導的垂死腫瘤釋放的DNA 特異性地激活DC 中的cGAS-STINGIRF3 信號通路，誘導Ⅰ型IFN 產(chǎn)生，從而觸發(fā)CD8+T細胞活化，顯著增強了輻射的抗腫瘤作用。腫瘤來源DNA 在細胞質(zhì)中積累的機制雖仍不清楚，但HO等［22］提出內(nèi)切核酸酶MUS81 可促進細胞質(zhì)中DNA的積累。研究發(fā)現(xiàn)，從線粒體或細胞核中泄漏的DNA 通常被核酸酶如DNaseⅡ和TREX1（DNaseⅢ）降解，STING 的缺乏將會導致細胞質(zhì)中DNA 積累，進而引起Ⅰ型IFN 水平增高，導致致命的多器官炎癥和腫瘤的發(fā)展［23-24］。

DNA 腫瘤病毒的致癌基因?qū)TING 信號通路有抑制作用。例如，病毒癌基因（如HPVE7 蛋白和腺病毒E1A 等）通過與STING 蛋白直接結(jié)合而破壞信號通路。當沉默這些基因時，這一效應(yīng)則將被逆轉(zhuǎn)，從另一個角度證明了STING 在腫瘤中的抑制作用［25］。XIA 等［26］研究發(fā)現(xiàn)，STING 功能的喪失使黑色素瘤細胞即使被單純皰疹病毒1 型（herpes simplex virus type-1，HSV-1）在內(nèi)的DNA 病毒感染也無法產(chǎn)生Ⅰ型IFN 和其他免疫細胞因子，因此提高STING 的活性可能會重新激活宿主對逃逸腫瘤細胞的抗腫瘤免疫功能。ANDZINSKI 等［27］證實，不僅抗原呈遞細胞中的cGAS-STING 信號途徑參與，腫瘤細胞中的cGAS-STING 信號傳導也可推動該過程。ZHU 等［28］認為，在結(jié)腸癌中 STING 通過控制腸道炎癥的程度來阻止腫瘤的發(fā)展，并且轉(zhuǎn)錄激活因子STAT3 也通過參與STING 信號傳導來抑制腫瘤的形成。

2.2 STING 對腫瘤的促進作用 如上所述，cGASSTING信號通路的激活通過介導先天免疫應(yīng)答來上調(diào)IFN 的產(chǎn)生并發(fā)揮抗腫瘤作用。然而，其他研究表明cGAS-STING 信號通路的激活促進腫瘤的發(fā)展。

AHN 等［29］認為，cGAS-STING 途徑的長期刺激可能導致炎癥引發(fā)的癌變。如致癌物，7，12-二甲基苯并蒽［7，12-dimethylbenz（a）anthracene，DMBA］可通過STING 的活化誘導小鼠DNA 斷裂從而促進皮膚腫瘤發(fā)生。宿主cGAS-STING 途徑在誘導Lewis肺癌的腫瘤生長中也有相似的作用［30］。有研究指出，激活 STING 可促進某些類型腫瘤的發(fā)展［31-32］。LIANG 等［10］證實，在舌鱗狀細胞癌樣本中，隨著腫瘤的發(fā)展，STING的表達增加，人乳頭瘤病毒陽性標本中可見STING 蛋白的活化，而基因沉默STING 并未影響細胞活力或凋亡，只是促進IL-10、IDO 和CCL22 等幾種免疫抑制細胞因子的誘導，從而促進調(diào)節(jié)性T 細胞浸潤，提示STING 可調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境而影響腫瘤的進展。Ⅰ型IFN 應(yīng)答能夠作為刺激腫瘤反應(yīng)的關(guān)鍵誘導劑，且其上游的環(huán)狀鳥苷-磷酸（guanosine monophosphate，GMP）-腺苷-磷酸（adenosine monophosphate，AMP）合成酶（cyclic GMPAMP synthase，cGAS）和 STING 也可在特定階段對腫瘤起調(diào)控作用。研究證明，在腫瘤微環(huán)境中，STING可通過激活I(lǐng)FN/STAT1信號通路提高腫瘤細胞的存活率，在腫瘤免疫逃逸中起重要作用［30］。GASTON 等［33］研究表明，人乳腺癌中 IFN/STAT1 信號通路的激活導致對化療的不敏感，而STING 是乳腺癌細胞系MCF-7 中Ⅰ型IFN/STAT1（signal transduction and activator of transcription 1，STAT1）信號傳導活化所必需的因子，抑制MCF-7 中的STING 可減少細胞活力。

綜上所述，cGAS-STING 信號通路可表現(xiàn)出細胞和背景相關(guān)的抗腫瘤和致瘤作用。盡管導致癌細胞中該通路失調(diào)的潛在機制尚未明確，但這種改變可能促進腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制，從而導致腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移。因此，在將cGAS-STING 途徑作為治療方法進行靶向之前，必須明確并更好地表征其在不同癌癥中的雙重作用。

3 STING對腫瘤轉(zhuǎn)移的作用

目前很多研究揭示了STING 在腫瘤遷移和侵襲中的作用，但其作用是促進或抑制，說法不一。JIN 等［34］研究顯示，STING 參與了趨化因子受體-2依賴的單核細胞遷移調(diào)控，在李斯特菌感染的STING缺陷小鼠血液中單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein，MCP-1）和 MCP-3 的生成減少，單核細胞水平降低，證明STING 可能在誘導免疫細胞遷移中起重要作用。STING 在乳腺癌細胞系MCF-7 中表達下調(diào)，而上調(diào)STING 表達會導致細胞遷移減少，表明STING 可抑制乳腺癌的遷移和侵襲。 BHATELIA 等［35］和 TORRES 等［36］研 究 表 明 ，STING 上調(diào)乳腺癌細胞 NF-κB 水平，導致 caspase-8激活，從而對細胞的遷移能力有負調(diào)控作用。SONG 等［37］研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，幽門螺桿菌感染導致的胃癌組織中的STING 蛋白表達明顯減少，且與腫瘤浸潤及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，而STING 基因的沉默會導致胃癌細胞遷移和侵襲能力增強。最近的研究同樣顯示，cGAMP 介導的STING/STAT3 依賴性抗腫瘤免疫下調(diào)多種細胞因子進而抑制結(jié)腸癌細胞增殖、遷移、侵襲和血管生成［38］。HAGERLING等［39］研究發(fā)現(xiàn)，原發(fā)性乳腺癌系統(tǒng)性地將產(chǎn)生IFN-γ的免疫效應(yīng)單核細胞募集到肺中。IFN-γ 上調(diào)嗜中性粒細胞的Tmem173/STING 并增強其殺傷能力。免疫效應(yīng)單核細胞和中性粒細胞殺傷向肺中已擴散的腫瘤細胞，從而防止轉(zhuǎn)移性生長。

研究表明，cGAS-STING 途徑可通過細胞自主和非自主方式促進腦轉(zhuǎn)移。星形膠質(zhì)細胞中STING的激活介導了乳腺癌和肺癌細胞的腦轉(zhuǎn)移。有趣的是，cGAMP 在癌細胞中產(chǎn)生，腦轉(zhuǎn)移癌細胞利用癌細胞-星形膠質(zhì)細胞間縫隙連接的網(wǎng)絡(luò)通道將第二信使cGAMP轉(zhuǎn)移至星形膠質(zhì)細胞，并激活星形膠質(zhì)細胞中的STING。STING 激活后會產(chǎn)生IFN-α 和TNF 等炎癥細胞因子，進而激活癌細胞中的STAT1和NF-κB 通路。這些旁分泌作用支持癌細胞的生長并賦予轉(zhuǎn)移性腦細胞化學抗性［40-41］。cGAS-STING激活還以細胞自主方式介導轉(zhuǎn)移。在細胞分裂過程中，由于染色體的錯誤分離導致的染色體不穩(wěn)定（CIN）與人腦細胞轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。在轉(zhuǎn)移模型中，CIN 促進微核形成并激活cGAS-STING 途徑，從而誘導非典型的NF-κB 信號傳導，但不誘導Ⅰ型IFN 信號。CIN 驅(qū)動的轉(zhuǎn)移取決于 STING 和 NF-κB 信號傳導，并與誘導相關(guān)上皮到間質(zhì)轉(zhuǎn)化和炎癥相關(guān)基因的研究［42］。以上研究結(jié)果表明，STING 在腫瘤遷移和轉(zhuǎn)移中的功能可能依賴于腫瘤細胞類型而不同，但其具體機制有待于進一步研究。

4 STING的應(yīng)用前景

利用患者自身的免疫細胞作為抗癌武器，在腫瘤微環(huán)境內(nèi)恢復免疫功能顯然是極具吸引力的研究，自發(fā)現(xiàn)STING 作為先天免疫中病原體的重要傳感器以來，其已成為免疫傳感和控制腫瘤生長的中心途徑，通過腫瘤DNA 的激活，導致T 細胞啟動和浸潤，進而起到抗腫瘤作用［43］。盡管cGAS-STING途徑被認為參與宿主免疫介導的腫瘤控制，但尚不清楚腫瘤來源的DNA 如何傳遞至抗原呈遞細胞，以及DNA 如何從細胞核泄漏到細胞質(zhì)中以激活cGAS-STING 途徑。更好地了解cGAS-STING 途徑如何介導抗腫瘤作用將有助于STING 激動劑在癌癥治療中的應(yīng)用。

CHANDRA 等［44］的研究提出，STING 的配體二鳥苷酸［bis-（3'-5'）-cyclic dimeric guanosine monophosphate，c-di-GMP］在乳腺癌轉(zhuǎn)移動物模型 4T1 小鼠內(nèi)具有靶向髓樣抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSC）和腫瘤細胞的作用。低劑量的c-di-GMP 顯著增加了MDSC 產(chǎn)生的IL-12含量，而高劑量組c-di-GMP（范圍0.3~3 mmol/L）在腫瘤細胞中激活caspase-3并直接殺死腫瘤細胞。2018年，葛蘭素史克公司首次合成了強效STING 小分子激動劑［45］，而 2019 年 AGER 等［46］也發(fā)現(xiàn)了兩種高效STING 激動劑 IACS-8803 和 IACS-8779，二者在體外激活STING 通路，并在B16 小鼠黑色素瘤模型中表現(xiàn)出了極好的抗腫瘤效應(yīng)。WU 等［47］研究顯示，受體酪氨酸激酶HER2 有效抑制cGAS-STING 信號傳導并防止癌細胞產(chǎn)生細胞因子，從而減少細胞衰老和凋亡。HER2 與 STING 緊密結(jié)合，并募集 AKT1 后直接磷酸化TBK1，從而阻止TBK1-STING 結(jié)合和TBK1 K63連接的泛素化，減弱STING 信號傳導。而DNA 感應(yīng)會強烈激活HER2-AKT1 軸，導致負反饋。因此，HER2-AKT1級聯(lián)的遺傳或藥理學靶向作用可增強損傷誘導的細胞衰老和凋亡，提高STING 介導的抗病毒和抗腫瘤免疫力。中國藥科大學王琛教授團隊最新發(fā)現(xiàn)了從菊科植物紫菀中分離出的小分子環(huán)肽astin C 可特異性抑制cGAS-STING 信號通路及胞質(zhì)DNA所誘發(fā)的炎癥應(yīng)答［48］。

目前雖有大量關(guān)于STING 的研究報道，但仍有很多問題需要解決。首先，目前STING 的很多研究都是在小鼠模型上展開的，但鼠源STING 和人源STING 有差異，鼠源STING 的激動劑如黃酮類化合物 DMXAA 對人源 STING 并沒有激活作用［49］。其次，對于可能與癌癥相關(guān)的STING 通路的負性和正性調(diào)節(jié)因子知之甚少，更好地理解STING 的調(diào)控機制可能會幫助解決這些尚未解決的問題［50］。最后，STING 激動劑與DNA 損傷劑聯(lián)合使用還有待進一步驗證，因為目前尚不清楚腫瘤細胞對STING 信號通路激活引起的基因毒性應(yīng)激的抗藥性是否增加。

綜上，STING 介導的信號通路在不同類型腫瘤和不同階段腫瘤中起不同作用。作為固有免疫的重要分子，STING 成為研究人員利用免疫系統(tǒng)對抗腫瘤的重要切入點。鑒于STING 在腫瘤免疫、癌癥及自身免疫性疾病治療的潛在應(yīng)用前景，我們將拭目以待更有效的STING小分子調(diào)節(jié)劑的誕生。