科学家揭示STING新功能，为提高基于STING的肿瘤免疫疗法提供依据

来源：DeepTech深科技

武汉大学医学研究院博士生张丽婷是第一作者，武汉大学中南医院江从庆教授为并列第一作者；张军杰教授担任通讯作者。

图 | 张军杰（来源：张军杰）

研究中，他们先是确定了 STING 影响糖酵解的表型。通过建立 STING 敲除细胞系，观察到 STING 缺失能明显促进细胞的乳酸分泌，但不会影响细胞增殖。

借助一系列回补实验，课题组确定了上述表型，并使用细胞能量代谢仪，测定细胞的糖酵解反应能力，结果再次验证 STING 能抑制细胞的糖酵解水平。

通过代谢组学分析结果也再次确认：STING 敲除之后，细胞糖酵解水平会出现明显升高。

随后，他们发现 STING 抑制糖酵解的作用，独立于其天然免疫活性。于是，其利用已知的 STING 丧失天然免疫活性的突变体，借此发现 STING 抑制细胞糖酵解的作用，不依赖其固有的免疫功能。

此外，课题组还证实 STING 在发挥代谢调控功能时，并不依赖于其他一型干扰素信号的关键分子比如 cGAS、IRF3 以及一型干扰素受体。

接着，他们开始鉴定 STING 与糖酵解限速酶 HK2 的相互作用。通过亲和纯化再结合质谱分析，借此鉴定出糖酵解反应的首个限速酶 HK2，是 STING 的潜在结合蛋白。

其还发现当 STING 结合 HK2 之后，通过干扰 HK2 的线粒体定位，可以抑制 HK2 的功能，并最终抑制细胞的糖酵解。

随后，其又发现了 STING 调控糖酵解的关键位点。通过进一步的研究，他们发现 STING N 端的第二位脯氨酸对于结合 HK2 以及抑制其活性非常关键。

通过体外细胞实验和小鼠肿瘤实验，课题组进一步证实 STING 可以通过结合 HK2，来抑制肿瘤细胞糖酵解，从而促进肿瘤的免疫反应。

然后，他们开始阐明相关的临床意义。为进一步探索本次研究是否具有临床意义，该团队收集并分析了结直肠癌患者的肿瘤组织样本，结果发现肿瘤组织中乳酸水平与 STING 表达、以及抗肿瘤免疫呈负相关性，这说明本次研究具有一定的临床相关性。

总之，这一成果首次揭示了 STING 不依赖于天然免疫调控糖酵解的功能，提高了人们对于 STING 功能的认识。

事实上，在最初观察到 STING 敲除之后细胞培养液明显更快变黄时，他们感到非常的吃惊。

一开始，课题组怀疑原因在于细胞被支原体污染了，为此他们反复进行检测对其加以确认。

而在论文投稿时，其中一位审稿人建议补充的实验，是小鼠体内同位素标记的糖代谢流实验，这需要对小鼠进行长时间麻醉，并进行 C13 同位素标记的葡萄糖注射，技术难度较大。幸运的是，该团队得到了武汉大学中南医院李翔教授实验室的技术支持。

为了精细观察 STING 激活之后在细胞内的转运情况，课题组尝试多种不同的超分辨显微镜，利用各种显微镜的优势，才清楚展现了转运细节。

在提交第二版论文之后，有一位审稿人提出不少额外质疑，特别是关于 STING 高分辨率成像细节、转运过程及 STING 敲除小鼠的糖酵解水平等。武汉大学医学研究院舒红兵教授提供了非常重要的帮助。他与该团队一同认真分析审稿人的要求，设计了相关实验，最终圆满回答了审稿人的意见。

目前课题组正在进行后续的研究，主要包含以下几个方面：

首先，已有研究发现 STING 在很多癌细胞包括直肠癌细胞中存在低表达。目前，人们认为这是由于表观遗传机制导致的 STING 沉默。

然而，对于具体的分子机制，尤其是在特定类型的癌症中是否与特定的癌基因激活或抑癌基因失活相关，仍等待进一步阐明。

基于此，课题组计划建立多种基因工程小鼠模型，以探索特定癌基因的激活或抑癌基因失活与 STING 表达之间的关系。

同时，他们也在尝试利用单细胞测序、空间转录组等技术，通过研究肿瘤样本来探索 STING 表达与肿瘤代谢以及癌症免疫之间的联系。

他们希望通过这些努力，可以揭示 STING 在不同肿瘤细胞中低表达或沉默的共性和特性。

其次，该团队的研究和近期其他相关研究均证实：STING 在激活天然免疫以及诱导一型干扰素功能以外，仍能发挥其他重要作用。

对于 STING 这些非典型作用机制，该课题组也非常感兴趣，并已经着手建立合适的动物模型来深入研究。

考虑到 STING 在癌症免疫、神经退行性疾病和衰老等过程中的重要作用。如能揭示 STING 的非典型调控机制，对于理解这些疾病的发病机理、以及发展新型治疗手段，也将具有重要的指导意义。

最后，本次研究提示在使用 STING 激动剂和溶瘤疱疹病毒治疗时，同时抑制肿瘤细胞的 HK2 或糖酵解，可能会增强治疗效果。

基于这一考虑，他们正在改造和发展溶瘤病毒和 STING 激动剂，希望可以获得更好的靶向 STING 的癌症免疫治疗策略。

参考资料：

1.Zhang, L., Jiang, C., Zhong, Y.et al. STING is a cell-intrinsic metabolic checkpoint restricting aerobic glycolysis by targeting HK2. Nat Cell Biol 25, 1208–1222 (2023). https://doi.org/10.1038/s41556-023-01185-x

排版：罗以