干擾素基因刺激因子（STING）通路是一個(gè)關(guān)鍵的DNA感應(yīng)過程，可誘導(dǎo)對(duì)微生物和基因的先天免疫。STING位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）的膜上，含有379個(gè)氨基酸，包括4個(gè)跨膜螺旋和一個(gè)延伸到細(xì)胞質(zhì)的球形C端結(jié)構(gòu)域（CTD）。STING作為一種細(xì)胞內(nèi)識(shí)別受體，通過激活cGAS-STING信號(hào)通路，在調(diào)節(jié)許多保衛(wèi)基因的轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮重要作用。自2008年STING的發(fā)現(xiàn)以來，大量研究已經(jīng)仔細(xì)分析了STING的結(jié)構(gòu)，形成了一個(gè)優(yōu)雅的STING激活模型，在這個(gè)模型中，cGAMP結(jié)合后，STING向內(nèi)旋轉(zhuǎn)至配體結(jié)合口袋，關(guān)閉其配體結(jié)合口袋，并釋放其C-末端以招募TBK1和IRF3。2013年，發(fā)現(xiàn)了cGAS在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的存在，并揭示其合成cGAMP作為第二信使直接激活STING的能力。此后，cGAS-STING通路被發(fā)現(xiàn)廣泛參與各種生理和病理過程。

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cGAS-STING通路

cGAS

cGAS屬于結(jié)構(gòu)上保守的cGAS/DncV樣核苷酸轉(zhuǎn)移酶（CD-NTase）超家族，包括一個(gè)N-末端結(jié)構(gòu)域和一個(gè)C-末端催化結(jié)構(gòu)域。催化結(jié)構(gòu)域包括NTase核心和Mab21結(jié)構(gòu)域，并采用一個(gè)雙葉狀結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)中央催化結(jié)構(gòu)域和兩個(gè)不同的帶正電表面。催化結(jié)構(gòu)域的N-末端有一條長(zhǎng)螺旋"脊柱"，連接N-末端葉狀結(jié)構(gòu)，具有NTase折疊，以及C-末端葉狀結(jié)構(gòu)，其中包含一個(gè)緊密的螺旋束。cGAS的兩個(gè)葉狀結(jié)構(gòu)之間的深槽的邊緣是催化位點(diǎn)。一旦cGAS的帶正電的表面以一種與序列無關(guān)的方式與dsDNA相互作用，就會(huì)發(fā)生顯著的結(jié)構(gòu)切換，使cGAS的催化口被重新排列以啟動(dòng)三磷酸鳥苷（GTP）和三磷酸腺苷（ATP）的環(huán)化過程。

STING

作為適配蛋白，STING是先天免疫應(yīng)答信號(hào)級(jí)聯(lián)的核心組成部分。這個(gè)小蛋白（約40 kDa）由一個(gè)包含四個(gè)跨膜螺旋（TM1-4）的N-末端部分錨定在ER膜上。STING的C-末端結(jié)構(gòu)（CTD）包括一個(gè)配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（LBD），負(fù)責(zé)與2’3’-cGAMP和CDNs結(jié)合，以及一個(gè)能夠結(jié)合TBK1的C-末端尾巴（CTT），兩者都面向細(xì)胞質(zhì)。STING在無配體狀態(tài)下存在為二聚體，通過組織八個(gè)跨膜螺旋和兩個(gè)CTD采用了一個(gè)領(lǐng)域交換的架構(gòu)。在二聚體的TM結(jié)構(gòu)中，一個(gè)層是由TM2和TM4形成的中央層，另一個(gè)層是由TM1和TM3組成的外層。LBD結(jié)構(gòu)域包含五個(gè)β鏈和四個(gè)α螺旋，其中α螺旋1通過連接螺旋（殘基141-149）和連接環(huán)（殘基150-156）與TM4相連。兩個(gè)STING CTD主要通過疏水相互作用發(fā)生二聚化，形成一個(gè)V形的結(jié)合口袋。在cGAMP結(jié)合時(shí)，STING的配體結(jié)合口袋上形成一個(gè)四鏈β-片狀的蓋子狀結(jié)構(gòu)，將cGAMP牢牢地固定住；這被描述為“封閉”構(gòu)象。

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cGAS、STING的晶體結(jié)構(gòu)

cGAS-STING通路的激活

病原體感染、自身DNA損傷和腫瘤DNA是引起cGAS-STING信號(hào)激活的三個(gè)關(guān)鍵因素。大多數(shù)DNA病毒，如人類巨細(xì)胞病毒（HCMV）、單純皰疹病毒1型（HSV-1）（14）和乙型肝炎病毒，都能激活cGAS/STING途徑并啟動(dòng)抗病毒免疫應(yīng)答。登革熱RNA病毒也已被證實(shí)能誘導(dǎo)感染細(xì)胞線粒體DNA（mtDNA）在細(xì)胞質(zhì)中暴露，從而誘導(dǎo)cGAS-STING信號(hào)。還有研究表明，在慢性STING激活的條件下，癌細(xì)胞中高水平的ISG表達(dá)可能使腫瘤處于一種轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，用于應(yīng)對(duì)由于傳感器水平增加導(dǎo)致的異常dsRNA積累，這表明cGAS可能作為dsRNA的間接傳感器并發(fā)揮抗腫瘤作用。當(dāng)cGAS檢測(cè)到各種來源的dsDNA（例如病毒、細(xì)菌DNA，線粒體DNA等）時(shí)，它被激活并通過一系列催化反應(yīng)和構(gòu)象變化催化2′3′-cGAMP的形成。這些反應(yīng)可分為兩個(gè)步驟：在第一步中，cGAS使用三磷酸腺苷（ATP）和三磷酸鳥苷（GTP）作為前體，并將ATP移動(dòng)到GTP的2′-OH位置以生成線性異二核苷酸磷酸pppG（2′–5′）pA，作為第二步的基礎(chǔ)材料；第二步中，cGAS將GTP轉(zhuǎn)移到腺苷酸磷酸的3′-OH，最終生成cGAMP。cGAS的激活在轉(zhuǎn)錄水平上不受調(diào)控，而是在翻譯后水平上被修飾，涉及泛素化、乙?；⒘姿峄陀?/span>半胱氨酸酶剪切。這些修飾通過不同的機(jī)制調(diào)節(jié)cGAS的活性。cGAS-STING途徑的下游信號(hào)控制干擾素（IFN）和NF-κB（驅(qū)動(dòng)炎癥基因表達(dá)，包括細(xì)胞因子和趨化因子）的表達(dá)，并促進(jìn)炎癥分子的活化。激活的IFN可以導(dǎo)致數(shù)百種干擾素刺激基因（ISG）的上調(diào)，進(jìn)而促使數(shù)種炎癥細(xì)胞因子的分泌。這些物質(zhì)可以限制病毒復(fù)制并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

臨床開發(fā)中的STING激動(dòng)劑

在臨床前廣泛使用的最顯著的STING激動(dòng)劑是?DMXAA，這是一種以血管破壞為特點(diǎn)的藥物，被認(rèn)為具有抗腫瘤活性。在一項(xiàng)隨機(jī)的II期臨床試驗(yàn)中，評(píng)估了將DMXAA添加到紫杉醇和卡鉑的標(biāo)準(zhǔn)治療方案中對(duì)于未曾接受治療的晚期非小細(xì)胞肺癌患者的可行性和安全性。結(jié)果顯示DMXAA耐受性良好。在后續(xù)的一項(xiàng)更大的III期隨機(jī)試驗(yàn)中，該試驗(yàn)評(píng)估了在晚期非小細(xì)胞肺癌患者中，紫杉醇和卡鉑與或不與DMXAA聯(lián)合治療的療效，DMXAA處理組與安慰劑組在總生存和無進(jìn)展生存方面沒有觀察到差異，導(dǎo)致在中期分析期間由于缺乏療效而終止了試驗(yàn)。這與使用小鼠模型進(jìn)行的臨床前研究相反，在這些研究中，DMXAA的腫瘤內(nèi)注射被證明能夠引發(fā)強(qiáng)有力的抗腫瘤免疫應(yīng)答。后續(xù)對(duì)DMXAA功能的詳細(xì)研究表明，盡管DMXAA是小鼠STING的直接配體，但人STING蛋白的多態(tài)性導(dǎo)致DMXAA無法結(jié)合，使其在人體中無效。隨后的工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開發(fā)合成激動(dòng)劑化合物，這些化合物具有改進(jìn)的穩(wěn)定性和較低的酶降解敏感性，能夠結(jié)合人STING的所有已知等位基因。

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正在開發(fā)的新型STING激動(dòng)劑

STING激動(dòng)劑在臨床前評(píng)估中的應(yīng)用

許多臨床開發(fā)的STING激動(dòng)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性限制了它們作為全身免疫治療的使用。在過去幾年中，已經(jīng)鑒定出一些具有改進(jìn)結(jié)構(gòu)特性、更高效力和與人STING親和力更強(qiáng)的新型環(huán)狀CDN和非CDN STING激動(dòng)劑化合物，并在臨床前研究中展現(xiàn)出有希望的結(jié)果。

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小結(jié)

cGAS-STING信號(hào)通路是細(xì)胞質(zhì)DNA感應(yīng)的重要過程，在調(diào)控病原體感染、腫瘤免疫和自身免疫性疾病中具有關(guān)鍵作用。cGAS-STING通路的激活可以誘導(dǎo)I型IFNs和其他細(xì)胞因子的表達(dá)，并將信號(hào)傳導(dǎo)到細(xì)胞核，這使得cGAS-STING通路成為癌癥免疫治療的有前途的靶點(diǎn)。自STING的最初發(fā)現(xiàn)以及在臨床前環(huán)境中激活該通路的效力后，科學(xué)家們正在加速STING激動(dòng)劑的開發(fā)進(jìn)程。人體自身免疫表型（SAVI）的存在和不斷增多的臨床前和臨床研究支持多種STING激動(dòng)劑化合物在增強(qiáng)抗腫瘤免疫和提高現(xiàn)有免疫療法效果方面的潛力。盡管如此，對(duì)于臨床靶向cGAS-STING通路仍存在重大障礙。目前正在進(jìn)行大量研究，以開發(fā)具有改進(jìn)特性、穩(wěn)定性適合全身輸送的化合物。

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參考文獻(xiàn)：[1]Amouzegar A, Chelvanambi M, Filderman JN, Storkus WJ, Luke JJ. STING Agonists as Cancer Therapeutics. Cancers (Basel). 2021;13(11):2695. Published 2021 May 30. doi:10.3390/cancers13112695[2]Luo K, Li N, Ye W, Gao H, Luo X, Cheng B. Activation of Stimulation of Interferon Genes (STING) Signal and Cancer Immunotherapy. Molecules. 2022;27(14):4638. Published 2022 Jul 20. doi:10.3390/molecules27144638[3]Liu N, Pang X, Zhang H, Ji P. The cGAS-STING Pathway in Bacterial Infection and Bacterial Immunity. Front Immunol. 2022;12:814709. Published 2022 Jan 13. doi:10.3389/fimmu.2021.814709[4]Gan Y, Li X, Han S, et al. The cGAS/STING?Pathway: A Novel Target for Cancer Therapy. Front Immunol. 2022;12:795401. Published 2022 Jan 3. doi:10.3389/fimmu.2021.795401[5]Huang C, Shao N, Huang Y, et al. Overcoming challenges in the delivery of STING agonists for cancer immunotherapy: A comprehensive review of strategies and future perspectives. Mater Today Bio. 2023;23:100839. Published 2023 Oct 21. doi:10.1016/j.mtbio.2023.100839