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要想在战场上克敌制胜,保护好己方的关键目标,意义绝不亚于消灭敌人。那在对抗癌症时,像cGAS-STING这样重要的免疫应答通路,按说当然也得严加防范,但偏偏就有研究显示,癌细胞竟然能设法避免cGAS-STING通路的免疫监视,乃至异样激活cGAS-STING通路,将它窃据来促癌[1-2],属实是太狡猾了,得赶快揭示相关机制才行。
今天,
浙江大学医学院/转化医学研究院许大千研究员团队就在
Nature Cell Biology
期刊发表了相关最新研究成果,揭示在常态化乏氧的肿瘤微环境中,乳腺癌细胞可通过高表达嘌呤核苷酸从头合成中的关键代谢酶——腺苷酸琥珀酸裂解酶(ADSL),规避细胞质内因乏氧产生的大量双链DNA激活cGAS-STING通路,由此抑制抗肿瘤免疫应答。
研究发现,
乏氧状态激活的NF-κB通路关键激酶IKKβ会使ADSL关键位点(T350)发生磷酸化,随后使ADSL转移至内质网并与STING发生相互作用,同时ADSL的代谢产物富马酸也会竞争性结合STING,导致cGAMP无法与STING结合并正常激活免疫应答,而破坏ADSL与STING的相互作用,则有望增敏PD-1抑制剂等现有免疫治疗
[3]。
一图总结论文的机制发现,比较复杂所以就前置一回吧
对cGAS-STING通路在癌细胞中激活的机制,奇点糕此前也提过几回,简单来说,cGAS可作为细胞质DNA感受器,识别异常出现在胞质中的双链DNA,而肿瘤微环境常见的乏氧状态,会导致癌细胞在加速分裂时更容易发生DNA链断裂,生成更多双链DNA[4],所以从理论上来说,癌细胞就会“作茧自缚”式地激活STING通路,随即招来杀身之祸。
但在一部分恶性程度较高的实体瘤中,STING通路激活状态却明显不够理想,比如浙大团队本次研究的乳腺癌,而与这种现象不太吻合的,则是癌细胞内明明有着较高的通路内第二信使cGAMP表达,这只能说明癌细胞内还存在另一种调控STING通路是否激活的机制,研究者们于是借助质谱分析,把乏氧状态下与STING结合的ADSL给揪了出来。
分析显示,ADSL在乳腺癌细胞中的表达水平远高于邻近正常细胞,恶性程度较高的三阴性乳腺癌(TNBC)最为明显,将其敲低可显著改善STING通路激活状态,过表达则影响相反,调控ADSL表达的是转录因子MYC;同时,
IKKβ激酶会通过
将ADSL的T350位点磷酸化,使之可与内质网上特定受体(KDELR3)结合,导致
ADSL向内质网转位去与
STING结合
。
ADSL在乳腺癌中高表达,且表达水平与STING通路激活相关
接下来,研究者们让乳腺癌细胞表达了ADSL突变体
(失去酶活性)
,发现这并未影响细胞内cGAMP水平,但仍然会改善STING通路激活状态,即ADSL本身的催化作用也不可或缺;但由ADSL代谢生成的富马酸,并不会直接被CD8
+
T细胞摄取导致自身活性下降,反倒是1型经典树突状细胞(cDC1s)和特定中性粒细胞亚群(Ly6E
hi
)会受影响。
进一步实验显示,
富马酸的作用其实就是直接与STING结合,虽然它与cGAMP结构不相似,但实质上存在竞争关系
,而转位到内质网的ADSL也会在这时送出关键助攻:在它的帮助下,
内质网局部的富马酸浓度可高达cGAMP的3000倍
,相当于搞出了完全不公平的竞争环境,让富马酸占到上风,而cGAMP无法与STING结合,后续激活抗肿瘤免疫应答就无从谈起了。
富马酸在ADSL帮助下竞争性结合STING,抑制抗肿瘤免疫应答
后续实验的结果也符合预期,即
癌细胞内的ADSL表达水平并不会直接影响CD8
+
T细胞,而是通过调控STING通路激活状态,影响cDC1s的抗原呈递能力和Ly6E
hi
中性粒细胞分泌IL-12等细胞因子的能力,间接调控CD8
+
T细胞的抗癌效应
。而使用专门设计的“内质网阻断肽”,就可斩断ADSL调控STING通路的黑手,进而改善PD-1抑制剂治疗效果。