撰文丨eternallj

STING （ Stimulator of Interferon Genes ）通路是機(jī)體先天免疫系統(tǒng)識(shí)別細(xì)胞質(zhì)核酸的重要防御機(jī)制。它在檢測(cè)到外源或異常 DNA 后，可激活下游轉(zhuǎn)錄因子 IRF3 ，誘導(dǎo) Ⅰ 型干擾素（ IFN-I ）及干擾素刺激基因（ISGs）表達(dá)，啟動(dòng)抗病毒與抗腫瘤免疫反應(yīng)。過去十年，隨著癌癥免疫治療的蓬勃發(fā)展， STING 激動(dòng)劑被寄予厚望 —— 研究者希望通過其激活先天免疫，重塑腫瘤微環(huán)境，將免疫 “ 冷 ” 腫瘤轉(zhuǎn)變?yōu)槊庖?“ 熱 ” 腫瘤，從而增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑等治療的效果。然而， STING 激動(dòng)劑的臨床表現(xiàn)遠(yuǎn)不如預(yù)期。盡管在小鼠模型中，它們能顯著激活干擾素反應(yīng)并抑制腫瘤生長(zhǎng)，但在人類患者中，大多數(shù)腫瘤對(duì)這類藥物幾乎 “ 無動(dòng)于衷 ” 。為何STING激動(dòng)劑在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中大獲成功，卻在臨床試驗(yàn)中屢屢失利？這種反差長(zhǎng)期困擾著免疫治療領(lǐng)域。研究團(tuán)隊(duì)注意到，人類腫瘤中普遍存在的一種代謝缺陷 ——MTAP（ methylthioadenosine phosphorylase ）基因缺失 —— 可能是關(guān)鍵原因。該基因位于染色體 9p21.3 區(qū)域，與經(jīng)典抑癌基因 CDKN2A/CDKN2B 毗鄰，常在多種實(shí)體瘤中同型純合缺失，而這種缺失在實(shí)驗(yàn)用小鼠腫瘤模型中卻極為罕見。這一差異提示，人類腫瘤可能存在一種未被動(dòng)物模型捕捉到的免疫代謝障礙，從而導(dǎo)致對(duì)STING激動(dòng)劑的天然耐受。為了解決這一長(zhǎng)期存在的臨床與實(shí)驗(yàn)差距，中國(guó)醫(yī)藥大學(xué)（中國(guó)臺(tái)灣）癌癥生物學(xué)與精準(zhǔn)治療中心的Mien-Chie Hung（洪明奇）領(lǐng)銜 展開了系統(tǒng)研究。他們的成果以題為

MTAP deficiency confers resistance to cytosolic nucleic acid sensing and STING agonists

首先，研究團(tuán)隊(duì) 基于 TCGA 數(shù)據(jù)庫(kù)的整體分析 ，探討 MTAP 表達(dá)與腫瘤免疫活性的關(guān)系。研究團(tuán)隊(duì)在排除干擾素基因簇共缺失的樣本后，發(fā)現(xiàn) MTAP 表達(dá)水平與 Ⅰ 型干擾素信號(hào)及免疫細(xì)胞浸潤(rùn)顯著正相關(guān)。這一結(jié)果提示， MTAP 可能與腫瘤對(duì)先天免疫刺激的應(yīng)答密切相關(guān)。為進(jìn)一步驗(yàn)證因果關(guān)系，研究團(tuán)隊(duì)在多種人源癌細(xì)胞（如 HeLa 、 A549 ）和小鼠腫瘤細(xì)胞（ EMT6 、 MC38 等）中建立了同源異型（ isogenic ）模型，通過 CRISPR/Cas9 敲除 MTAP 或回補(bǔ)外源 MTAP ，生成 MTAP 缺失和 MTAP 恢復(fù)的配對(duì)細(xì)胞系。在這些模型中，研究團(tuán)隊(duì)用模擬細(xì)胞質(zhì)核酸刺激的試劑（ poly(dA:dT) 、 poly(I:C) ）及天然 STING 激動(dòng)配體（ 2′,3′-cGAMP ）激活核酸感應(yīng)通路，并測(cè)定干擾素及下游 ISG 的誘導(dǎo)水平。結(jié)果顯示， MTAP 缺失顯著削弱了細(xì)胞對(duì)這些刺激的反應(yīng)， IFNβ 和 ISGs 表達(dá)明顯下降，說明核酸感應(yīng)功能受損。進(jìn)一步的蛋白檢測(cè)發(fā)現(xiàn)， STING 、 TBK1 等上游信號(hào)分子未明顯變化，而關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子 IRF3 的蛋白水平在 MTAP 缺失細(xì)胞中顯著下調(diào)。研究團(tuán)隊(duì)隨后進(jìn)行外源 IRF3 補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)回 IRF3 可以恢復(fù)干擾素信號(hào)，證實(shí)IRF3下調(diào)是STING通路失活的直接原因。

為了探明 IRF3 蛋白減少的根源，研究團(tuán)隊(duì)將研究重點(diǎn) 轉(zhuǎn)向代謝與表觀調(diào)控層面。由于 MTAP 是代謝底物甲硫腺苷（MTA）的降解酶，缺失后 MTA 會(huì)在細(xì)胞內(nèi)積累。研究者檢測(cè)發(fā)現(xiàn)， MTA 水平在 MTAP 缺失細(xì)胞中顯著升高。 MTA 是一種已知的 PRMT5 （蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶 5 ）抑制劑，可干擾其甲基化活性。通過使用 PRMT5 抑制劑（ GSK3326595 等）及 shRNA 敲低實(shí)驗(yàn) ，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，抑制PRMT5在MTAP存在的細(xì)胞中能夠模擬出與MTAP缺失相同的表型——IRF3減少與干擾素通路抑制。這證明MTA通過抑制PRMT5活性是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

接下來，研究團(tuán)隊(duì)深入探查 PRMT5 失活如何導(dǎo)致 IRF3 降解。 RNA-seq 分析顯示，在 MTAP 缺失或 PRMT5 抑制的細(xì)胞中， E3 泛素連接酶 MID1 顯著上調(diào)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明， MID1 能夠促進(jìn) IRF3 的 泛素化并介 導(dǎo)其蛋白酶體降解；當(dāng)通過 siRNA 敲低 MID1 或用蛋白酶體抑制劑 MG132 干預(yù)時(shí)， IRF3 水平得以恢復(fù)。與此同時(shí)， ChIP-qPCR 證實(shí)， PRMT5 在正常情況下通過 H4R3me2s 表觀甲基化修飾抑制 MID1 啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄，而 MTAP 缺失造成 MTA 積累抑制 PRMT5 ，使 MID1 上調(diào)并觸發(fā) IRF3 降解。由此，一個(gè)清晰的分子鏈條被建立起來：MTAP缺失→MTA積累→PRMT5抑制→MID1上調(diào)→IRF3降解→STING通路失活。

更令人意外的是，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn) MTA 不僅在細(xì)胞內(nèi)積累，還可被分泌至腫瘤微環(huán)境中，從而影響鄰近免疫細(xì)胞的核酸感應(yīng)功能。通過條件培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)，他們將 MTAP 缺失細(xì)胞的上清液加入 MTAP 正常的免疫細(xì)胞培養(yǎng)中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)受體細(xì)胞的 PRMT5 活性和 IRF3 蛋白水平均顯著下降。這說明MTAP缺失的腫瘤細(xì)胞可通過旁分泌作用建立免疫抑制性微環(huán)境，使周圍免疫細(xì)胞也“失聰”，進(jìn)一步加重了STING激動(dòng)劑耐受。

為尋找可行的干預(yù)策略，研究團(tuán)隊(duì)嘗試了 FDA 已批準(zhǔn)的多胺代謝抑制劑DL-α-氟代甲基鳥氨酸（DFMO）。該藥通過抑制鳥氨酸脫羧酶減少多胺合成，從而降低 MTA 積累。在體外實(shí)驗(yàn)中， DFMO 可顯著恢復(fù) MTAP 缺失細(xì)胞中 PRMT5 活性、下調(diào) MID1 表達(dá)、穩(wěn)定 IRF3 蛋白，并重新激活核酸感應(yīng)與干擾素反應(yīng)。更關(guān)鍵的是，在免疫完整小鼠模型中，研究團(tuán)隊(duì)在同一只小鼠雙側(cè)接種 MTAP 正常與 MTAP 缺失的同源腫瘤，發(fā)現(xiàn) STING 激動(dòng)劑 MIW815 單藥僅對(duì) MTAP 正常腫瘤有效，而對(duì) MTAP 缺失腫瘤無效；但當(dāng)與 DFMO 聯(lián)合使用后， MTAP 缺失腫瘤的生長(zhǎng)被明顯抑制，腫瘤組織內(nèi) CD8 ? T 細(xì)胞浸潤(rùn)顯著增加。這一體內(nèi)驗(yàn)證 研究 充分說明，代謝干預(yù)可逆轉(zhuǎn)MTAP缺失導(dǎo)致的STING激動(dòng)劑耐受。

總體來說 ，研究團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)邏輯和多層驗(yàn)證，完整回答了三個(gè)關(guān)鍵問題：第一， MTAP 缺失是否會(huì)削弱細(xì)胞質(zhì)核酸感應(yīng)和 STING 通路：是；第二，這一效應(yīng)通過什么機(jī)制實(shí)現(xiàn)： 由 MTA 積累 介 導(dǎo)的 PRMT5 抑制及 MID1 上調(diào)引發(fā) IRF3 降解；第三，是否能通過藥物干預(yù)逆轉(zhuǎn)： DFMO 可有效恢復(fù)免疫反應(yīng)。該研究揭示了人類腫瘤對(duì)STING激動(dòng)劑耐受的代謝-表觀學(xué)機(jī)制，并為未來臨床精準(zhǔn)免疫治療提供了新的生物標(biāo)志物和聯(lián)合用藥思路。

圖解： MTAP 依賴性調(diào)控 STING 通路及其治療策略：在 MTAP 缺失的腫瘤中，甲硫腺苷（ MTA ）的積累會(huì)抑制蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶 PRMT5 的活性，從而通過下調(diào) IRF3 削弱 STING 激動(dòng)劑誘導(dǎo)的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)。使用 DFMO 治療可部分緩解這種抑制作用。相反，在 MTAP 功能完整的腫瘤中， STING 通路得以正常激活，從而維持強(qiáng)大的免疫應(yīng)答。該研究結(jié)果提示，可依據(jù) MTAP 狀態(tài)指導(dǎo) STING 激動(dòng) 劑相關(guān) 療法，并將 DFMO 作為潛在的敏化藥物聯(lián)合應(yīng)用。

原文鏈接：10.1126/science.adl4089

制版人： 十一

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