引言
肿瘤的发生源于细胞逃避了控制生长的正常调控机制，这可能导致持续的复制应激、DNA损伤以及染色体不稳定性。这些过程通常伴随着DNA在不同细胞区室中的异常积累。cGAS–STING通路在DNA监视中扮演着关键角色，不仅当DNA错误定位到细胞质时被激活，当DNA在细胞核中异常积累时也会被触发。
经典的cGAS–STING通路激活始于双链DNA的结合，这诱导cGAS构象变化，使其能够催化从ATP和GTP合成环状二核苷酸2‘3’-cGAMP。cGAMP作为第二信使，与内质网上的STING结合，诱导其构象变化和寡聚化，随后从内质网转运至高尔基体。在高尔基体，STING暴露TANK结合激酶1（TBK1）和干扰素调节因子3（IRF3）的结合位点，招募并激活TBK1。TBK1磷酸化IRF3，促使其二聚化和核转位，从而启动I型干扰素的转录上调。同时，STING–TBK1复合物通过磷酸化IκB激酶复合物导致IκB降解，从而激活NF-κB通路，释放NF-κB进入细胞核，驱动促炎细胞因子和趋化因子的产生。该通路受到多种翻译后修饰的严格调控，这些修饰通过调节蛋白活性、亚细胞定位、稳定性和相互作用来平衡免疫激活和稳态。
在肿瘤发生、进展和转移的整个过程中，高水平的DNA损伤持续存在，并在DNA损伤治疗期间进一步加剧。cGAS–STING通路广泛表达于包括免疫细胞、上皮细胞、内皮细胞和成纤维细胞在内的多种细胞类型，在调节衰老、增殖危机、先天免疫、干性和细胞死亡等过程中具有多方面的作用。这些功能共同塑造了一个复杂的肿瘤微环境。
一、cGAS–STING通路在癌症中的激活来源
与正常细胞相比，即使在缺乏DNA损伤治疗的情况下，癌细胞也常常表现出更高水平的DNA损伤，这可能是癌症中cGAS–STING通路激活的主要机制。放疗和DNA损伤化疗等治疗方式会额外诱导癌细胞的严重DNA损伤，这可能进一步促进cGAS–STING的激活。此外，非经典机制，如cGAS–STING通路中的功能获得性突变，也有报道。激活该通路的DNA配体来源多样，主要包括：
基因组DNA：染色体不稳定性是癌症的一个既定标志，常导致有丝分裂中的染色体分离错误，产生微核。微核内的染色体常发生断裂和损伤，其脆弱的膜容易破裂，将其内容物暴露于cGAS介导的DNA感知。值得注意的是，大约80%的人类癌症表现出可检测的染色体不稳定性。然而，微核中的核小体直接抑制cGAS激活并削弱I型干扰素信号。复制应激在癌症中也很常见，并导致基因组不稳定性和DNA损伤。为了解决复制应激，细胞会激活核酸内切酶亚基MUS81，从而在停滞的复制叉处切割DNA。由此产生的双链DNA副产物被释放到细胞质中，在那里激活cGAS–STING通路。
此外，大约11.8%的人类癌症在DNA损伤反应通路调节因子中存在突变。这些DDR相关基因（如ATM）的功能丧失突变导致细胞质双链DNA积累，从而激活cGAS–STING通路。DNA错配修复通路的缺陷也会导致不受限制的DNA切除，产生过量的细胞质双链DNA并激活cGAS。端粒缩短是癌细胞中双链DNA的另一个重要来源。大约10-15%的癌症中会发生端粒替代延长，并产生染色体外端粒重复DNA，这可以参与cGAS–STING通路。染色体外环状DNA存在于19-50%的人类癌症中，并通过cGAS–STING激活引发免疫刺激效应。
除了双链DNA，cGAS也可以被其他形式的DNA触发。例如，在转录、DNA复制和修复过程中形成的R环所产生的RNA：DNA杂交体，会在BRCA1突变的癌细胞系中积累于细胞质，并与cGAS结合，触发STING依赖的IRF3信号。SWI/SNF复合物（特别是ARID1A）的突变会增强R环的形成，从而通过cGAS–STING通路上调免疫基因表达，这一现象已在癌细胞系和临床癌症样本中得到记录。
线粒体DNA：线粒体DNA在激活cGAS–STING通路中具有关键作用。其特点包括高拷贝数、小尺寸、双链环状结构、无组蛋白包装以及低甲基化的CpG二核苷酸基序，因此被免疫系统识别为“外来物”。在衰老、调节性细胞死亡、异常mtDNA包装、营养剥夺以及放化疗等多种条件下，mtDNA可被释放到细胞质中，并有效激活cGAS–STING信号。
非经典激活：值得注意的是，锰离子已被证明可直接结合cGAS，增强其酶活性和对双链DNA的敏感性。这种相互作用使得即使在低双链DNA浓度下也能产生cGAMP。此外，cGAS和STING的功能超出了它们的经典通路。例如，位于细胞核的cGAS独立于STING参与同源重组、复制应激反应和谷氨酰胺分解。相反，STING则有助于ATM和IFI16介导的DNA感知、有氧糖酵解和细胞周期调控，这些均独立于cGAS。
二、cGAS–STING通路的双重角色：肿瘤抑制与肿瘤促进
1. 肿瘤抑制作用
cGAS–STING通路的激活触发了多种机制来对抗检测到的“危险”，其中许多机制，如衰老介导的增殖抑制、复制危机相关的细胞死亡以及先天和适应性免疫监视，都是有效的抗肿瘤机制。
肿瘤起始阶段：肿瘤发生需要细胞绕过或逃逸两个关键屏障：衰老和复制危机。与衰老相关的分泌表型在限制肿瘤发生中具有关键作用。DNA损伤是细胞衰老的主要诱导因素，而cGAS或STING的缺陷会损害衰老，导致不受控制的细胞生长。例如，在HrasG12V诱导的小鼠肝癌模型中，cGAS–STING依赖的细胞衰老依赖于cGAS–STING触发的自噬，这构成了复制危机期间致癌转化的最后屏障，从而防止肿瘤发生。在通过异位癌基因表达绕过衰老的人类成纤维细胞中，cGAS或STING敲除后的自噬抑制促进了细胞增殖超越复制危机。在由Myc扩增和Trp53缺陷诱导的自发性小鼠乳腺癌模型中，DNA修复核酸内切酶MRE11对于响应致癌DNA损伤而激活cGAS至关重要，它能诱导复制应激并促进ZBP1–RIPK3–MLKL介导的坏死性凋亡。
免疫细胞浸润：肿瘤发生后，cGAS–STING通路继续介导关键的肿瘤抑制功能，宿主STING信号在很大程度上支持T细胞启动和抗肿瘤反应。具体而言，树突状细胞捕获肿瘤来源的DNA并激活cGAS–STING–IRF3–IFN轴，使DC能够交叉启动抗肿瘤T细胞。在错配修复缺陷的癌症中，细胞质DNA通过EXO1介导的不受限制的DNA切除而积累，触发肿瘤细胞固有的cGAS–STING–IFN轴。该轴促进CD8⁺ T细胞浸润并增强免疫检查点阻断疗法的疗效。相反，在小鼠结肠癌、乳腺癌和黑色素瘤肿瘤细胞中敲除cGAS或STING会显著减少T细胞浸润并损害ICB反应性。
另一个例子是在解决复制应激期间，前列腺癌细胞中MUS81介导的双链DNA产生激活了肿瘤细胞中的cGAS–STING–IFN轴，刺激了针对肿瘤的先天和适应性免疫反应。同样，ARID1A突变通常在对抗肿瘤免疫治疗反应良好的癌症患者中发现，其产生的R环来源的细胞质DNA激活了cGAS–STING–IFN轴，从而增加了CD8⁺ T细胞浸润。该轴的激活对于增强免疫检查点阻断敏感性至关重要。此外，播散的癌细胞可以进入休眠状态，在此期间，重新唤醒的癌细胞中STING活性增加可限制转移性爆发。值得注意的是，许多患者来源的肿瘤样本或癌细胞系缺乏cGAS–STING–IFN信号，这增加了先天感知减弱导致免疫逃逸的可能性。
DNA损伤疗法诱导cGAS–STING轴：DNA损伤疗法可进一步增加双链DNA的积累，有效激活cGAS–STING通路。在小鼠癌细胞系移植模型中，电离辐射诱导了强大的IFN-I依赖性抗肿瘤效应。值得注意的是，DC中cGAS或STING的缺陷（而非其他先天免疫受体）会显著减少IFN-I产生并消除这些抗肿瘤效应。高剂量电离辐射还通过cGAS–STING依赖性机制促进肿瘤细胞中广泛的微核形成和持续的炎性细胞因子产生。用这些辐照过的B16黑色素瘤细胞进行疫苗接种，结合抗CTLA4治疗，能有效抑制远端肿瘤的生长，而在辐照过的B16细胞中敲除STING会显著减少旁观者肿瘤中的CD8⁺ T细胞浸润。这些发现强调了STING信号在协调宿主免疫激活中的关键作用。肿瘤治疗电场（一种已获批用于胶质母细胞瘤和恶性间皮瘤的治疗方法）会破坏肿瘤细胞中的有丝分裂纺锤体形成，诱导微核破裂和DNA释放到细胞质中。这一过程以cGAS–STING依赖性方式上调IFN-I并激活DC和抗肿瘤T细胞。
除了生物物理疗法，药物制剂也可导致cGAS–STING的激活。例如，在紫杉醇介导的有丝分裂停滞期间，cGAS诱导IRF3的逐渐磷酸化，从而通过线粒体外膜通透化促进肿瘤细胞凋亡。聚ADP核糖聚合酶抑制剂不仅在同源重组缺陷的癌症中诱导合成致死性，还促进细胞质DNA的积累。这激活了cGAS–STING–IFN轴，增强了肿瘤浸润T细胞反应，并与免疫检查点阻断治疗产生协同作用。同样，靶向染色体或有丝分裂调节剂的药物也激活cGAS–STING和IFN信号，触发适应性免疫反应，从而增强抗肿瘤效应并与免疫检查点阻断治疗产生协同。
先天免疫细胞介导cGAS–STING依赖性抗肿瘤免疫：cGAS–STING通路在先天免疫细胞中的快速激活促进了DC的成熟和活化，进而启动CD8⁺ T细胞以靶向肿瘤，驱动强大的抗肿瘤免疫。在双侧肿瘤模型中，当DC中的STING被敲除后，瘤内注射STING激动剂无法引发全身性抗肿瘤效应，而在注射的肿瘤中效果得以保留。有趣的是，对于局部肿瘤控制，肿瘤内皮细胞中的STING表达是必不可少的。这些研究表明，DC中的STING是产生抗肿瘤全身效应所必需的。
STING信号也影响其他先天免疫群体。例如，微生物群来源的STING激动剂可以激活单核细胞，有助于形成对免疫检查点阻断有反应的肿瘤微环境。另一个例子是自然杀伤细胞，它们依赖内源性STING信号产生自发性抗肿瘤反应，而STING激动剂治疗进一步增强了NK细胞介导的抗肿瘤活性。值得注意的是，STING信号支持肿瘤内未成熟和增殖性TCF1⁺ NK细胞的储备，从而维持效应NK细胞的生成和强大的抗肿瘤免疫。因此，先天免疫细胞似乎是STING依赖性抗肿瘤免疫的重要介质。
2. 肿瘤促进作用
尽管cGAS–STING通路对于抗肿瘤免疫至关重要，但其慢性激活可能矛盾地促进肿瘤进展。已经确定了两种机制介导这些相反效应。第一种是炎症依赖性肿瘤发生，通过下游信号通路产生，包括经典和非经典NF-κB信号、IL-6–STAT3轴和内质网应激反应。第二种是炎症非依赖性作用，主要通过细胞核cGAS的特异性功能发生。
慢性STING激活驱动促肿瘤微环境：慢性炎症是肿瘤发生、进展和转移的公认驱动因素。值得注意的是，在小鼠模型中，STING敲除完全消除了化学致癌物DMBA处理后的炎性细胞因子产生，并减少了皮肤肿瘤的发生率和负担，这强调了STING介导的慢性炎症在促进肿瘤发生中的作用。这一通路的关键上游触发因素是染色体不稳定性，它导致cGAS激活，启动多个下游先天免疫通路。在逃避衰老的癌基因转化细胞中，细胞质染色质持续激活cGAS并驱动促炎基因的表达，而不提升IFN-I基因。癌症细胞系百科全书数据库和癌症基因组图谱数据的大规模转录组分析证实了cGAS或STING表达与促炎基因特征之间的强相关性，但与IFN-I基因无关。与线粒体抗病毒信号蛋白缺乏类似相关性，凸显了通过cGAS–STING通路的DNA驱动炎症信号的特异性。这些发现表明，在已形成的癌症中，cGAS–STING信号可能从抗肿瘤IFN-I反应转变为维持慢性炎症，从而潜在地促进肿瘤进展。与此一致的是，在染色体不稳定性模型中，NF-κB和STAT3信号通路的激活导致持续的IL-6表达，并且以IL-6依赖性方式发生浆细胞瘤样肿瘤。
通过cGAS–STING的促炎信号也被证明可以促进转移。当将工程改造为染色体不稳定性高或低的癌细胞系注射到小鼠体内时，染色体不稳定性高的癌细胞表现出增强的转移能力，这依赖于cGAS–STING诱导的非经典NF-κB信号。在乳腺癌患者中，肿瘤中染色体不稳定性反应性非经典NF-κB基因的表达升高与较短的远处无转移生存期相关。类似地，在胰腺导管腺癌细胞系中通过APOBEC3A过表达诱导染色体不稳定性，会增加微核和细胞质双链DNA，从而通过cGAS–STING依赖性激活NF-κB和STAT3信号驱动转移性定植。值得注意的是，在小鼠中表达人APOBEC3A会加速胰腺导管腺癌转移，肿瘤细胞表现出明显的染色体不稳定性，伴有丰富的微核和双链DNA。这些发现凸显了cGAS–STING激活的非经典NF-κB信号的重要性，它驱动IL-6–STAT3轴从而促进肿瘤进展。多项研究表明，成功重新平衡STING信号输出，可以在保留抗肿瘤免疫的同时限制促肿瘤炎症。阻断IL-6信号或肿瘤细胞固有的STING耗竭可以消除cGAS–STING轴的肿瘤促进作用。
染色体不稳定性诱导的肿瘤细胞中cGAS–STING通路的慢性激活也参与塑造促转移的肿瘤微环境。例如，具有慢性STING激活的癌细胞对IFN-I信号变得无反应，这诱导了癌细胞自主的内质网应激反应，驱动肿瘤微环境重塑。由此产生的肿瘤微环境以抗炎巨噬细胞、粒细胞性髓源性抑制细胞和功能失调的T细胞的积累为特征，从而促进转移。然而，cGAS–STING介导的内质网应激独立于TBK1–IRF3轴，其详细机制在很大程度上尚不清楚。此外，在脑转移模型中，癌细胞来源的cGAMP通过间隙连接网络转移至邻近的星形胶质细胞。这种细胞间信号激活了星形胶质细胞内的STING通路，诱导炎性细胞因子产生，进而促进脑转移的生长。这些发现共同强调了染色体不稳定性在主要通过协调慢性炎症性癌症环境来促进肿瘤进展中的多方面作用。有趣的是，虽然中度染色体不稳定性与几种人类癌症的不良预后相关，但极端染色体不稳定性却与改善的预后相关，这表明cGAS–STING通路激活对肿瘤进展的影响是背景依赖性的，而非严格二分。
肿瘤细胞固有效应：一个值得注意的例子是细胞核cGAS的肿瘤促进作用，这独立于其经典的DNA结合或酶活性。在DNA损伤时，cGAS被招募到细胞核，在那里它与PARP1相互作用，阻止PARP1–Timeless复合物的形成。该复合物在同源重组修复中具有关键作用，通过干扰其组装，细胞核cGAS损害同源重组修复。在已建立的肿瘤细胞中敲低cGAS会通过增加DNA损伤显著减少体外和体内的增殖。在小鼠骨髓源性单核细胞中，发现细胞核cGAS通过干扰RAD51介导的DNA链入侵来破坏同源重组。因此，cGAS充当复制叉的减速器，减缓未转化细胞和癌细胞的增殖。cGAS缺陷细胞表现出更高的复制应激，这增加了它们对放疗和化疗的敏感性。相比之下，结直肠癌细胞中的研究表明，破坏染色质结合的cGAS会抑制细胞增殖并在体外和体内诱导对氟尿嘧啶治疗的化疗耐药。然而，目前尚不清楚所有这些细胞核cGAS依赖的、STING非依赖的DNA感知机制是否会触发免疫反应。
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三、STING激动剂在癌症治疗中的效果与挑战
激活STING信号已成为点燃抗肿瘤免疫的一种有效策略。然而，将前景广阔的临床前结果转化为临床成功已被证明具有挑战性。
1. 临床前与临床研究进展
鉴于其在触发抗肿瘤免疫方面的卓越作用，STING激动已成为激发强大先天和适应性免疫反应对抗癌症的极有前景的策略。在已建立的小鼠肿瘤模型中，瘤内给予合成的STING激动剂（特别是环状二核苷酸）可在原发部位和远处部位诱导快速的肿瘤消退。至关重要的是，在这些模型中，STING激动产生了持久的全身性T细胞记忆，使得能够排斥再次攻击的肿瘤。此外，将cGAMP瘤内注射与免疫检查点阻断相结合，能以剂量依赖性方式限制B16黑色素瘤的生长并延长荷瘤小鼠的生存期。这些有希望的结果刺激了多种STING激动剂的开发，包括环状二核苷酸和非环状二核苷酸化合物。
然而，临床结果在很大程度上令人失望。最早的STING激动剂之一DMXAA由于物种限制性活性（它结合小鼠而非人STING）未能在人体试验中证明临床疗效。第一个进入人体测试的人STING激动剂ADU-S100显示出有限的疗效，可能归因于其短的系统半衰期（约24分钟）。值得注意的是，进一步分析显示，CD8⁺ T细胞浸润的增加仅在注射ADU-S100的病灶中观察到，而未在非注射病灶中观察到。类似地，环状二核苷酸STING激动剂MK-1454作为单药治疗未显示抗肿瘤活性，在联合治疗中仅显示出有限的临床反应，其有限疗效可能归因于其仅1.5小时的短半衰期。目前正在对几种额外的STING激动剂进行临床评估；然而，尚未有任何药物显示出强大的临床疗效。
2. 临床失败的可能因素
几个因素可能导致这些临床失败。首先，有限的全身免疫激活可能是一个问题，因为瘤内注射STING激动剂可能仅提供短暂的局部免疫激活，无法建立有效治疗所需的全身反应。这得到了临床试验中非注射病灶缺乏CD8⁺ T细胞浸润的支持。其次，过度给药可能是一个因素。过量给药可能损害持久的抗肿瘤免疫反应，可能是通过导致T细胞和DC死亡。第三，肿瘤细胞内的STING信号可能受损。STING–TBK1–IRF3–IFN轴的完整性在人类癌症中常常受到损害，这可能限制针对肿瘤细胞固有STING的STING激动剂的疗效。第四，STING激动的潜在肿瘤促进作用可能是一个贡献因素。在某些背景下，STING介导的非经典NF-κB信号和其他肿瘤促进作用可能超过其肿瘤抑制功能。第五，在选择患者时可能需要考虑肿瘤突变负荷，因为具有更高肿瘤突变负荷的肿瘤对免疫治疗反应更好。第六，需要考虑临床前模型的局限性。大多数临床前研究依赖于小鼠皮下植入的癌细胞系来源的肿瘤，这可能无法完全重现人类癌症的复杂性，因为人类癌症是自发和原位发生的，因此可能具有与植入肿瘤模型不同的肿瘤微环境。最后，小分子的滞留限制可能是一个贡献因素。通过局部递送裸露的小分子很难在肿瘤微环境中保留足够长的时间，因为它们会从肿瘤微环境中泄漏出去。
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四、限制cGAS–STING通路激活的因素
为了维持免疫稳态并防止异常激活，cGAS–cGAMP–STING通路受到严格调控。减弱cGAS–STING信号的多种负调节因子可能部分解释了STING激动剂在癌症治疗中临床疗效欠佳的原因。
1. STING激活受损
cGAS接触DNA受限：生理上，cGAS主要定位于细胞质，与基因组DNA或线粒体DNA隔离，以防止不必要的激活。然而，最近显示cGAS也定位于细胞核，特别是在响应病毒感染、DNA损伤和有丝分裂时。因此，需要调控机制来抑制通路的组成型激活，包括通过核小体拴系、DNA结合对手蛋白屏障自整合因子以及cGAS的过度磷酸化来抑制细胞核cGAS活性。此外，作为cullin-5-RING E3泛素-蛋白连接酶复合物的一部分，SPRY域含SOCS盒蛋白3靶向细胞核cGAS进行降解。在人类THP1单核细胞中，cGAS定位于质膜，从而限制其接触细胞质DNA。
DC摄取DNA受损：肿瘤来源DNA被DC摄取对于诱导有效的抗肿瘤免疫至关重要。然而，吞噬抑制蛋白CD47在所有人类实体瘤细胞表面表达。使用小鼠和人类结肠癌模型的研究表明，肿瘤细胞上的CD47与DC上的信号调节蛋白α之间的相互作用抑制了肿瘤来源DNA在DC细胞质中的积累。相反，吞噬体内的DNA降解增加，阻止了cGAS–STING激活。此外，DC上的免疫检查点受体TIM3表达抑制了从辐射产生的肿瘤细胞碎片中摄取HMGB1结合的细胞外DNA。在DC中条件性敲除TIM3的小鼠在MC38结肠肿瘤模型中表现出强大的抗肿瘤免疫。至关重要的是，阻断CD47或TIM3增强了DC通过cGAS–STING通路感知外源DNA的能力，这表明靶向这些受体是增强抗肿瘤免疫的一种有前景的治疗策略。
cGAS或STING的表观遗传沉默：在多种人类癌细胞系中，cGAS表达通过启动子甲基化被抑制。STING也存在类似记录。一个促成因素是缺氧，它诱导miR-25和miR-93介导的核受体共激活因子3抑制，而NCOA3是维持基础cGAS表达水平所必需的表观遗传调节因子。此外，将人类肺腺癌细胞系注射到小鼠体内后，休眠肿瘤细胞中发生STING启动子高甲基化，并加速了多个小鼠器官中的转移性爆发。这一效应部分由DNA甲基转移酶1和增强子zeste同源物2过度激活介导。全身给予STING激动剂单药可消除这些休眠转移并预防自发性复发，这一过程依赖于T细胞和NK细胞。这些发现支持了在某些背景下将STING激动剂与去甲基化剂联合使用以提高治疗疗效的潜在有效性。
代谢紊乱：人类癌症常表现出胆固醇水平升高，这通过抑制免疫反应促进肿瘤进展。一个促成机制涉及胆固醇介导的抑制STING从内质网向高尔基体的运输，这是STING介导的IFN-I信号的关键步骤。基因沉默人类THP1单核细胞中参与胆固醇生物合成的酶可以激活IFN-I信号。这些研究表明，靶向胆固醇代谢可能增强STING激动剂在促进抗肿瘤免疫方面的疗效。
乳酸水平在癌症中也常常升高。在化疗耐药肿瘤中，积累的乳酸促进癌细胞中的DNA修复，从而抑制cGAS–STING信号。通过敲低乳酸转运蛋白MCT1抑制这种乳酸驱动的DNA修复，可使肿瘤对化疗敏感。在病毒感染模型中，乳酸的增加被丙氨酰-tRNA合成酶感知，后者介导cGAS的乳酸化，导致其失活。阻断乳酸转运蛋白MCT1可防止小鼠免疫细胞中cGAS的乳酸化并恢复先天免疫监视。此外，发现乳酸水平与人类结直肠癌中的STING表达呈负相关。
2. 负调控机制
负反馈机制：多个负反馈机制在癌症和其他非癌症环境中调控cGAS–STING通路。激活的cGAS诱导强大的自噬体形成，导致细胞质DNA的自噬清除]和STING降解，从而限制cGAS–STING信号。值得注意的是，自噬相关遗传特征与乳腺癌患者的不良预后相关，并且与I型干扰素信号和免疫效应反应呈负相关。
辐射疗法也诱导了负反馈机制。例如，3‘核酸外切酶1通过降解细胞质DNA来抑制cGAS–STING信号，研究表明其在响应高剂量辐射时以IFN-I依赖性方式被诱导，但在重复低剂量辐射时则不然。值得注意的是，野生型p53促进TREX1降解。因此，优化辐射剂量、靶向表达野生型p53的肿瘤或使用TREX1抑制剂，可能增强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并消除辐射的治愈效果。靶向ENPP1或其他cGAMP水解酶（如ENPP3或SMPDL3A）可能是提高抗肿瘤效应的一个有前景的策略。这在E0771乳腺癌小鼠模型中得到了ENPP1抑制剂疗效的例证。
信号重连：下游信号通路的改变使肿瘤能够逃避cGAS–STING–IFN介导的肿瘤抑制免疫，同时增强促肿瘤炎症信号。例如，在多种人类癌细胞系中，突变体p53（包括p53-R249S、p53-R280K和p53-R248W）结合并抑制TBK1，破坏cGAS–STING–TBK1–IRF3信号轴，从而抑制IFN-I信号。这种IFN-I抑制促进了诱导M2样巨噬细胞极化的细胞因子的分泌。在放疗期间，非经典NF-κB信号通路的组分RelB抑制经典NF-κB因子RelA向Ifnb启动子的募集，从而减少小鼠骨髓源性DC中的IFN-I表达。癌症中的染色体不稳定性常常诱导非经典NF-κB信号和内质网应激，而非IFN-I信号，从而加速肿瘤生长和免疫抑制。其潜在机制仍仅部分被理解。例如，响应依托泊苷诱导的核DNA损伤，非经典DNA感知复合物ATM–p53–IFI16–STING被发现激活NF-κB而非TBK1–IRF3–IFN-I通路。类似地，在永生化人角质形成细胞和鼠胚胎成纤维细胞中，ULK1介导的STING在S366的磷酸化抑制了IRF3–IFN-I轴，同时在双链DNA或cGAMP刺激下维持NF-κB信号。此外，在人类食管鳞状细胞癌中，辐射诱导的cGAS表达（而非STING）与CD8⁺ T细胞浸润呈正相关。所有这些研究揭示了经典cGAS–STING–IFN-I信号的重连。
3. 致耐受性免疫细胞
慢性cGAS–STING激活可以将免疫细胞行为转向致耐受状态，从而抑制抗肿瘤免疫。
先天免疫：cGAS–STING可以通过调节细胞因子分泌影响先天免疫细胞。例如，B细胞中的STING激活通过IL-35分泌驱动免疫抑制表型，从而抑制NK细胞增殖和功能，进而损害NK介导的肿瘤控制。IL-35阻断逆转了这种抑制并增强了STING激动剂介导的肿瘤控制。宿主细胞中STING–IFN-I通路的激活在局部消融辐射后以CCR2依赖性方式促进髓源性抑制细胞的募集，导致小鼠MC38结肠肿瘤的放疗抵抗和复发。抑制CCR2依赖性趋化可减轻髓源性抑制细胞介导的免疫抑制，并增强STING激动剂和放疗的疗效。
在DC中，辐射和STING激动剂都会上调免疫抑制因子（如PD-L1和吲哚胺2,3-双加氧酶）的表达。TLR2预激活通过抑制单核细胞中的IFN-I产生来抑制STING诱导的PD-L1水平，从而与STING激动剂协同控制小鼠B16F10黑色素瘤。类似地，IDO抑制剂在与STING激动剂联合时也能产生协同抗肿瘤效应。DC在介导STING激动剂ADU-S100诱导的全身抗肿瘤反应中也起着至关重要的作用。然而，疗效似乎是剂量依赖性的；低剂量瘤内注射ADU-S100可诱导全身T细胞活化，而较高剂量则不能。这一悖论或许可以通过STING激活对免疫细胞的细胞毒性效应来解释。例如，cGAMP诱导浆细胞样DC和常规DC的细胞死亡。类似地，辐射在小鼠骨髓源性单核细胞中触发cGAS依赖、IFN-I非依赖的死亡。在人类原代单核细胞中，cGAS–STING激活诱导NLRP3炎症小体形成和溶酶体膜透化，最终导致细胞死亡。值得注意的是，用小分子化合物MCC950抑制NLRP3可完全消除NLRP3炎症小体激活，而不影响TBK1–IFN-I信号，这突显了一种保留有益STING信号同时限制其细胞毒性效应的潜在策略。这些发现表明，STING激动剂可能因诱导先天免疫细胞亚群的免疫耐受和细胞死亡而无效。因此，最佳给药和靶向策略需要仔细考虑。
适应性免疫：在CD8⁺ T细胞中，细胞自主的cGAS–STING通路激活维持了干细胞样CD8⁺ T细胞，但STING激活与TCR接合同时发生会严重损害T细胞功能。STING和TCR的联合激活导致细胞凋亡增加、增殖减少和代谢受损——这些效应在很大程度上独立于IFN-I信号。支持这一点的是，来自癌症患者的T细胞的转录组分析显示，增强的IFN-I反应性（暗示T细胞中的STING激活）与较差的生存结果相关。这些发现让人联想到临床试验的失败，其中将激活cGAS的PARPi与抗PD1疗法联合使用，在肿瘤接合的T细胞中诱导DNA损伤，最终导致T细胞死亡。尽管化疗与免疫检查点阻断联合被批准作为几种癌症类型的一线疗法，但它们的治疗协同作用仍然有限。化疗或放疗对T细胞的直接、STING依赖性细胞毒性效应可能是一个促成因素。因此，需要精确靶向cGAS–STING通路。在这种情况下，抗体-药物偶联物代表了一种有前景的策略；例如，HER2靶向ADC DS-8201在HER2⁺恶性肿瘤中显示出显著的临床疗效。一项研究报告称，DS-8201在体外诱导人KPL-4乳腺癌细胞系发生具有DNA损伤迹象的细胞死亡；然而，需要进一步研究来检查其是否激活肿瘤固有的cGAS–STING并随后影响抗肿瘤疗效。值得注意的是，在晚期尿路上皮癌中，基于单甲基澳瑞他汀E的ADC与抗PD1疗法联合，与一线化疗相比，使无进展生存期和完全缓解率翻倍。相比之下，化疗与抗PD1疗法联合并未显示出明显益处，这意味着非靶向细胞毒剂（如化疗）仅微弱刺激甚至抑制适应性免疫。临床前研究进一步支持了这一观点，证明基于STING激动剂的ADC引发了强大的抗肿瘤免疫反应，并且至少有一个候选药物目前正在进行早期临床评估。
除了CD8⁺ T细胞，CD4⁺ T细胞中的STING激活也被发现影响抗肿瘤免疫。CD4⁺ T细胞固有的STING激活独立于IRF3和IFN-I驱动调节性T细胞分化，可能促成促肿瘤免疫环境。这些研究共同强调了肿瘤靶向STING激动剂递送作为一种利用抗肿瘤免疫同时最小化对效应T细胞附带损伤的策略的前景。
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结论与展望
尽管cGAS–STING通路在癌症中表现出双重作用，但其在抑制肿瘤发生和触发抗肿瘤免疫方面的基本作用，使其成为重塑免疫肿瘤微环境、增加对免疫检查点阻断反应性的一个有前景的靶点。然而，背景特异性的通路激活可能是优化临床获益所必需的。将STING激动剂直接递送至肿瘤，有望在最小化全身毒性的同时重振抗肿瘤免疫，但实现高效和靶向递送仍然是一个重大挑战。未来，精确调控cGAS–STING通路，有效靶向其负调控机制，并破坏肿瘤对该信号轴的适应，可能会带来协同治疗机会。
参考资料：
Opportunities and challenges of targeting cGAS-STING in cancer. Nat Rev Cancer. 2026 Jan 5
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