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这篇综述聚焦癌症免疫中 cGAS-STING 通路，深入剖析其激活免疫反应、发挥抗肿瘤作用的机制，探讨在癌症治疗中的应用、STING 激动剂的研发进展，分析面临的挑战，为癌症免疫治疗提供新思路，文章发表在《Journal of Hematology & Oncology 》上值得一读。
癌症作为全球主要致死病因之一，严重威胁人类健康。免疫系统在对抗肿瘤过程中发挥着关键作用，其中先天免疫更是机体抵御肿瘤的第一道防线。cGAS-STING 通路作为先天免疫的重要组成部分，在癌症免疫中有着至关重要的作用。
cGAS 是一种双链 DNA（dsDNA）敏感的免疫加速蛋白，拥有高度保守的催化结构域以及位于 N、C 末端的两个独特 DNA 结合位点。正常情况下，DNA 被限制在真核细胞的细胞核内，与细胞质有效隔离。然而，多种应激因素，如内源性逆转录病毒、DNA 病毒、基因组不稳定、线粒体损伤、坏死细胞或细菌入侵等，会破坏细胞内环境稳态，致使 dsDNA 在细胞质中积累。一旦细胞质中出现 dsDNA，它就会与 cGAS 相互作用，形成 2:2 的复合物，引发 cGAS 构象改变，进而激活 cGAS，促使其利用 ATP 和 GTP 合成环磷酸鸟苷 - 腺苷（cGAMP）。
cGAMP 作为第二信使，能诱导内质网上的 STING 蛋白发生构象变化，使其从二聚体转变为四聚体，并从内质网转移至高尔基体。激活后的 STING 会招募并激活激酶 TBK1，TBK1 磷酸化干扰素调节因子 3（IRF-3），调控下游基因表达。同时，STING 激活还会招募 IKK 激酶，释放核因子 κB（NF-κB），诱导干扰素（IFNs）和促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素 1（IL-1）和白细胞介素 6（IL-6））的表达。I 型干扰素具有多种免疫刺激功能，可促进树突状细胞（DCs）、T 细胞和自然杀伤细胞（NK）等免疫细胞的成熟、迁移和激活。
除了经典的 STING 激活途径，还有非经典途径。在依托泊苷诱导的 DNA 损伤情况下，DNA 结合蛋白 IFI16、DNA 损伤反应因子 ATM（共济失调毛细血管扩张突变蛋白）和 PARP-1（聚 ADP - 核糖聚合酶 1）参与其中，形成另一种 STING 信号复合物。该复合物包含 IFI16、肿瘤抑制蛋白 TP53（即 p53）和 E3 泛素连接酶 TRAF6（肿瘤坏死因子受体相关因子 6）。在这个复合物中，TRAF6 催化 STING 的泛素化，导致 NF-κB 的大量激活，引发与 cGAS-STING 信号通路不同的基因表达程序。
肿瘤微环境（TME）是一个围绕肿瘤细胞的复杂网络，包含细胞外基质（ECM）、肿瘤血管、成纤维细胞、免疫细胞和炎性细胞因子等，对肿瘤进展至关重要。cGAS-STING 通路主要通过调节 TME 中的免疫细胞，影响抗肿瘤免疫反应。
激活的 cGAS-STING 通路能促进 DCs 成熟，增强其抗原呈递能力。肿瘤细胞来源的 DNA 被 DCs 吞噬后，可激活 cGAS-STING 通路，产生 I 型干扰素，促进 DC 成熟；肿瘤来源的 cGAMP 也能直接激活 STING 通路，助力 DC 成熟。肿瘤来源的外泌体可将 dsDNA 传递给 DCs，激活 cGAS-STING 通路，增加 I 型干扰素释放，刺激 DCs 上共刺激分子（如 CD40、CD80 和 CD86）的表达，促进 T 细胞激活。
在 T 细胞中，STING 通路对介导抗肿瘤免疫意义重大。在 CD4+ T 细胞中，STING 激活可促进分化和细胞因子（如 IFN-γ 和 IL-9）的产生。具体来说，STING 诱导的 IRF-3 激活和 I 型干扰素分泌，以 cGAMP 依赖的方式驱动 CD4+ T 细胞向 Th1 细胞分化；cGAMP 还能激活 mTOR 通路，促进 CD4+ T 细胞向 Th9 细胞分化，增强 IL-9 分泌，抑制肿瘤生长。在 CD8+ T 细胞中，STING 激活对维持 T 细胞干性至关重要，cGAS-STING 通路诱导的 IFN 信号可上调转录因子 TCF1 的表达，这对 CD8+ T 细胞的维持和功能发挥至关重要。
此外，STING 通路激活还能促进 T 细胞向肿瘤组织浸润。DCs 中 STING 通路激活可增强 CXCL9 和 CXCL10 的表达，招募 T 细胞和 NK 细胞；肿瘤内皮细胞中 STING 激活可诱导 I 型干扰素产生，刺激内皮细胞分泌 CXCL10，促进 T 细胞跨内皮迁移，并上调关键黏附分子（如 E - 选择素、血管细胞黏附分子 1（VCAM-1）和细胞间黏附分子 1（ICAM-1））的表达，助力 T 细胞外渗；肿瘤内 STING 激活还能增加周细胞覆盖，上调黏附分子表达，促进肿瘤血管正常化，增强肿瘤内 T 细胞浸润。
在肿瘤微环境中，效应 T 细胞可识别肿瘤细胞表面的 MHC - 肽复合物，杀伤恶性细胞。然而，黑色素瘤中 cGAS 和 STING 启动子的高甲基化会导致其转录沉默，影响 MHC I 类分子的表达，使肿瘤细胞逃避免疫监视。激活黑色素瘤细胞中的 STING 通路，可恢复 MHC I 类分子的表达，增强肿瘤抗原呈递，提高细胞毒性 T 淋巴细胞（CTLs）对肿瘤细胞的识别和清除能力。STING 激动剂还能增强肿瘤内细胞毒性 T 细胞的浸润和激活，显著促进肿瘤消退。
NK 细胞可识别并杀伤 MHC I 类分子表达下调的肿瘤细胞，引发非 MHC I 类分子依赖的抗肿瘤免疫反应。cGAS-STING 信号轴可诱导 NK 细胞表达 NKG2D 配体（如 RAE1），抑制肿瘤生长。STING 激活还能增加趋化因子（如 CXCL9、CXCL10 和 CCL5）的表达，招募 NK 细胞，并促进 NOD 样受体蛋白 3（NLRP3）激活，优化 NK 细胞的抗肿瘤功能，增强其激活和细胞毒性，促进肿瘤细胞的清除。
肿瘤相关巨噬细胞、髓源性抑制细胞（MDSCs）和调节性 T 细胞等免疫抑制性肿瘤相关免疫细胞，会抑制 T 细胞介导的免疫反应，营造免疫抑制性微环境，助力肿瘤免疫逃逸。cGAMP 可通过多种跨膜通道在细胞间特异性交换，调节细胞内 STING 反应，影响肿瘤微环境中的免疫反应。
STING 激动剂可抑制异常血管生成，增强周细胞覆盖，使肿瘤血管正常化，促进激活的 CD8+ T 细胞浸润到腹膜肿瘤结节。同时，STING 激活可将肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）重编程为 M1 表型，增强抗肿瘤免疫反应，上调 M1 样巨噬细胞表达的基因，下调 M2 巨噬细胞表达的基因。此外，STING 还能抑制 MDSCs 的扩增和免疫抑制功能，诱导 MDSCs 分泌髓系趋化因子，招募多种免疫细胞到肿瘤部位；抑制 NPC 来源的 MDSC 诱导；减少肿瘤微环境中调节性 T 细胞的数量，增强抗肿瘤免疫力。不过，STING 激活也会对 Breg 细胞的扩增产生影响，损害 NK 细胞介导的抗肿瘤免疫力。
cGAS-STING 通路的免疫刺激潜力使其成为癌症治疗极具吸引力的药物靶点，在癌症疫苗、免疫治疗和病毒相关恶性肿瘤治疗等方面都有应用前景。
选择合适的佐剂对克服免疫耐受、增强肿瘤特异性免疫至关重要。STING 激动剂可作为潜在的癌症疫苗佐剂，激活先天免疫，刺激抗原呈递细胞，增强肿瘤相关抗原（TAAs）的免疫原性。例如，基于 STING 激动剂的癌症疫苗 STINGVAX，由分泌 CDNs 和 GM-CSF 的癌细胞组成，在多种荷瘤小鼠模型中显著抑制肿瘤生长，且呈剂量依赖性，能增加肿瘤组织中 CD8+ IFN-γ+ T 细胞和 DCs 的浸润。还有研究开发出的环状脂质纳米颗粒（LNP），可作为有效的 STING 激动剂用于抗原特异性 mRNA 疫苗递送，皮下注射 LNP 能增加巨噬细胞、DCs 和 NK 细胞的浸润，诱导显著的抗原特异性细胞毒性 T 淋巴细胞（CTL）反应，延长小鼠模型的生存期。
程序性死亡蛋白 1（PD-1）是激活 T 细胞上的关键免疫检查点受体，其配体 PD-L1 参与免疫抑制，肿瘤细胞可上调 PD-L1 表达，与 PD-1 结合后抑制 T 细胞的抗肿瘤活性，导致肿瘤免疫逃逸。抗 PD-1/PD-L1 疗法旨在阻断这种免疫抑制信号，增强 T 细胞功能。STING 激动剂激活 STING 通路，促进 T 细胞激活和功能，可增强抗 PD-1/PD-L1 治疗的疗效。例如，SatVax 疫苗联合抗 PD-L1 疗法，显著增强了 E7 特异性 CD8+ CTLs，减少了 CD8+ Tim3+和 CD8+ PD-1+ T 细胞的比例，使肿瘤明显消退。
抗 CTLA-4 疗法可降低 T 细胞激活阈值，放大肿瘤特异性免疫反应。研究表明，完整的 cGAS-STING 通路对最大化抗 CTLA-4 疗法的疗效至关重要。在 B16 同基因黑色素瘤小鼠模型中，接受放疗和肿瘤细胞注射后再接受抗 CTLA-4 疗法的小鼠，肿瘤消除增加；而 STING 缺陷的肿瘤小鼠治疗反应降低，且 CD8+ T 细胞浸润到肿瘤微环境的能力显著受损。此外，在前列腺癌模型中，联合抗 CTLA-4、抗 PD-1 和抗 4-1-BB 抗体，再加上 STING 激动剂 CDG，可使 75% 的小鼠双侧肿瘤完全消退。
cGAS-STING 通路对宿主抵御 DNA 病毒、逆转录病毒和细胞内细菌病原体至关重要，而该通路在多种癌症（如结肠癌和黑色素瘤）中存在破坏或缺陷。对于 cGAS-STING 信号受损的癌症患者，溶瘤病毒疗法是一种有前景的治疗策略。例如，缺失 γ-34.5 基因的单纯疱疹病毒 1 型（HSV-1Δγ34.5）可激活 cGAS-STING 通路，在正常细胞中增加病毒清除，但在 cGAS-STING 信号缺陷的肿瘤细胞中，会导致病毒不受控制地复制，最终使细胞死亡。黑色素瘤细胞缺乏 STING 时，对 HSV-1Δγ34.5 感染更为敏感。
CAR-T 细胞疗法通过将编码 CAR 的基因导入 T 细胞，使其能特异性识别肿瘤细胞上的靶抗原，直接杀伤肿瘤细胞，在血液系统疾病治疗中取得了成功，但在实体瘤治疗中效果有限，主要原因是免疫抑制性肿瘤微环境和肿瘤内异质性导致 CAR-T 细胞免疫逃逸。有研究设计了一种新型可植入生物活性载体，将 CAR-T 细胞递送至肿瘤表面，联合 STING 激动剂（如环状二鸟苷单磷酸（cdGMP）），可显著增强 T 细胞激活和肿瘤控制。在小鼠胰腺癌模型中，联合递送 CAR-T 细胞和 cdGMP 可完全清除肿瘤，延长部分小鼠的生存期。
随着对 cGAS-STING 信号通路分子机制的深入了解，开发 STING 激动剂成为癌症治疗的重要策略。STING 激动剂主要分为天然环状二核苷酸（CDN）激动剂、合成 CDN 激动剂和小分子 STING 激动剂。
天然 CDN STING 激动剂包括细菌来源的 c-diGMP、c-diAMP、3’,3’-cGAMP 以及内源性的 2’,3’-cGAMP。c-diGMP 可抑制人结肠癌细胞增殖，作为佐剂能显著提高治疗性疫苗在荷瘤小鼠模型中的抗肿瘤疗效；c-diAMP 可通过 STING 依赖的机制诱导雌激素受体阴性乳腺癌细胞凋亡，引发小鼠的 T 细胞反应；3’,3’-cGAMP 可诱导恶性 B 细胞凋亡，促进肿瘤消退，延长荷瘤小鼠生存期；2’,3’-cGAMP 能上调抗肿瘤细胞因子（如 IFN-β 和 IFN-γ）的表达，刺激 DCs 激活，诱导肿瘤细胞凋亡，在荷瘤小鼠中展现出显著的抗肿瘤活性。
由于天然 CDNs 在癌症治疗中存在局限性，人们开发了合成 CDN STING 激动剂，通过修饰提高其稳定性和治疗效果。例如，ADU-S100（MIW815）引入硫原子取代磷酸二酯键中的非桥接氧原子，抵抗磷酸二酯酶的降解，与未修饰的 CDNs 相比，能更有效地结合小鼠和人 STING。瘤内注射 ADU-S100 可引发强烈的 CD8+ T 细胞反应，促进食管腺癌消退，目前已进入临床试验阶段，但单药治疗的临床活性有限。
小分子 STING 激动剂具有改善药物相似性、增强药代动力学、更好地进入细胞质靶点、化学合成简单和结构多样性大等优势。例如，通过高通量筛选发现的氨基苯并咪唑（ABZI）类化合物，经优化得到的 bis - 苯并咪唑（diABZI），在激活人外周血单个核细胞（PBMCs）中的 STING 方面，比 cGAMP 强 400 倍，静脉注射可显著抑制结直肠荷瘤小鼠的肿瘤生长，提高生存率。还有 triazole 40、4c、24b、MSA-2、SR-717 等小分子 STING 激动剂，在激活 STING、抑制肿瘤生长和提高生存率等方面都展现出良好的效果，部分还能诱导免疫记忆，与免疫检查点抑制剂联合使用具有协同抗肿瘤作用。
除了 STING 激动剂，还有其他一些物质可间接激活 STING，增强癌症抑制效果。例如，抑制 ATM 可激活 cGAS-STING 通路，增加结直肠癌（CRC）细胞中 MHC I 类分子的表达，抑制肿瘤生长；PARP 抑制剂与 STING 激动剂联合使用，可克服肿瘤细胞介导的免疫反应抑制，协同抑制 BRCA1 缺失驱动的乳腺肿瘤生长；sacituzumab 可抑制拓扑异构酶 I，激活 STING，增强抗肿瘤免疫力；锰通过激活 cGAS-STING 通路，增强适应性免疫反应，与免疫检查点抑制剂联合使用可提高黑色素瘤小鼠模型的疗效；阻断 ENPP1 可触发免疫重塑，利用 STING 通路；抑制细胞周期相关蛋白（如 TTK）可激活 STING 信号，诱导肿瘤细胞清除。
虽然激活 cGAS-STING 信号通路可增强肿瘤免疫微环境，抑制肿瘤进展，但在肿瘤微环境中也存在一些不利因素。ENPP1 是一种降解 cGAMP 的酶，在癌细胞表面高表达，可分解细胞释放到细胞外空间的 cGAMP，抑制 cGAS-STING 通路，促进肿瘤免疫逃逸。
在某些情况下，cGAS-STING 激活会促进肿瘤进展。例如，在 F10 小鼠黑色素瘤模型中，STING 激动剂 SR-717 在诱导抗肿瘤免疫反应的同时，会上调 PD-L1 和 IDO 的表达，促进免疫逃逸；电离辐射激活 STING-TBK1-IRF-3 先天免疫通路，会导致肝癌细胞中 PD-L1 表达上调，抑制细胞毒性 T 淋巴细胞活性，保护肿瘤细胞免受免疫介导的破坏。
在衰老和染色体不稳定的肿瘤细胞中，DNA 损伤会导致 DNA 片段泄漏到细胞质中，激活 cGAS-STING 通路。端粒缩短、辐射、化疗和活性氧（ROS）水平升高等因素可引起 DNA 损伤，当端粒缩短到一定程度，DNA 末端暴露，被识别为双链断裂（DSBs），激活 cGAS-STING 通路，引发衰老相关分泌表型（SASP）。SASP 富含炎性细胞因子，慢性炎症会促进肿瘤发生、耐药和转移。
在肺癌腺癌转移模型中，全身给予 STING 激动剂可消除休眠转移灶，但激活 STING 会影响 T 细胞内钙稳态，导致内质网应激和 T 细胞死亡。此外，基因组不稳定（如同源重组缺陷、纺锤体装配检查点异常和癌基因过表达）会导致微核形成，微核释放的 DNA 片段可激活 cGAS-STING 通路，其中 STING 激活的 NF-κB 信号可能促进肿瘤进展。
在乳腺癌小鼠模型中，细胞质 dsDNA 释放产生的 cGAMP 可通过间隙连接从肿瘤细胞转移到星形胶质细胞，激活星形胶质细胞中的 STING，诱导 IFN-α 和 TN 的旁分泌产生，进而激活肿瘤细胞中的 STAT1 和 NF-κB，促进脑转移。
在三阴性乳腺癌中，cGAS-STING 通路的非经典激活会产生 IL-6，激活 pSTAT3，增强细胞存活和 PD-L1 表达。联合使用 STING 激动剂、多柔比星和 STAT3 抑制剂，可抑制三阴性乳腺癌细胞的存活和克隆形成。研究还发现，部分 STING 表达的癌细胞在基因毒性 DNA 损伤后，会快速增加促肿瘤 IL-6 的表达，且通常独立于 I 型干扰素反应，抑制 ERK1/2 可抑制这种促肿瘤反应，同时保留 STING - 干扰素轴的抗增殖作用。
在头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）中，坏死性凋亡会释放损伤相关分子模式（DAMPs），激活 cGAS-ISG15-RAGE 轴，促进肿瘤细胞侵袭和淋巴转移；在恶性 B 细胞肿瘤中，STING 激动剂可直接消除恶性 B 细胞，但也会触发 IRE1/X<
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