Science | STING激动剂之困迎来曙光——MTAP 缺失导致对细胞质核酸感应和 STING 激动剂的耐受

撰文丨eternallj

STING （ Stimulator of Interferon Genes ）通路是机体先天免疫系统识别细胞质核酸的重要防御机制。它在检测到外源或异常 DNA 后，可激活下游转录因子 IRF3 ，诱导 Ⅰ 型干扰素（ IFN-I ）及干扰素刺激基因（ISGs）表达，启动抗病毒与抗肿瘤免疫反应。过去十年，随着癌症免疫治疗的蓬勃发展， STING 激动剂被寄予厚望 —— 研究者希望通过其激活先天免疫，重塑肿瘤微环境，将免疫 “ 冷 ” 肿瘤转变为免疫 “ 热 ” 肿瘤，从而增强免疫检查点抑制剂等治疗的效果。然而， STING 激动剂的临床表现远不如预期。尽管在小鼠模型中，它们能显著激活干扰素反应并抑制肿瘤生长，但在人类患者中，大多数肿瘤对这类药物几乎 “ 无动于衷 ” 。为何STING激动剂在动物实验中大获成功，却在临床试验中屡屡失利？这种反差长期困扰着免疫治疗领域。研究团队注意到，人类肿瘤中普遍存在的一种代谢缺陷 ——MTAP（ methylthioadenosine phosphorylase ）基因缺失 —— 可能是关键原因。该基因位于染色体 9p21.3 区域，与经典抑癌基因 CDKN2A/CDKN2B 毗邻，常在多种实体瘤中同型纯合缺失，而这种缺失在实验用小鼠肿瘤模型中却极为罕见。这一差异提示，人类肿瘤可能存在一种未被动物模型捕捉到的免疫代谢障碍，从而导致对STING激动剂的天然耐受。为了解决这一长期存在的临床与实验差距，中国医药大学（中国台湾）癌症生物学与精准治疗中心的Mien-Chie Hung（洪明奇）领衔 展开了系统研究。他们的成果以题为

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

首先，研究团队 基于 TCGA 数据库的整体分析 ，探讨 MTAP 表达与肿瘤免疫活性的关系。研究团队在排除干扰素基因簇共缺失的样本后，发现 MTAP 表达水平与 Ⅰ 型干扰素信号及免疫细胞浸润显著正相关。这一结果提示， MTAP 可能与肿瘤对先天免疫刺激的应答密切相关。为进一步验证因果关系，研究团队在多种人源癌细胞（如 HeLa 、 A549 ）和小鼠肿瘤细胞（ EMT6 、 MC38 等）中建立了同源异型（ isogenic ）模型，通过 CRISPR/Cas9 敲除 MTAP 或回补外源 MTAP ，生成 MTAP 缺失和 MTAP 恢复的配对细胞系。在这些模型中，研究团队用模拟细胞质核酸刺激的试剂（ poly(dA:dT) 、 poly(I:C) ）及天然 STING 激动配体（ 2′,3′-cGAMP ）激活核酸感应通路，并测定干扰素及下游 ISG 的诱导水平。结果显示， MTAP 缺失显著削弱了细胞对这些刺激的反应， IFNβ 和 ISGs 表达明显下降，说明核酸感应功能受损。进一步的蛋白检测发现， STING 、 TBK1 等上游信号分子未明显变化，而关键转录因子 IRF3 的蛋白水平在 MTAP 缺失细胞中显著下调。研究团队随后进行外源 IRF3 补偿实验，发现补回 IRF3 可以恢复干扰素信号，证实IRF3下调是STING通路失活的直接原因。

为了探明 IRF3 蛋白减少的根源，研究团队将研究重点 转向代谢与表观调控层面。由于 MTAP 是代谢底物甲硫腺苷（MTA）的降解酶，缺失后 MTA 会在细胞内积累。研究者检测发现， MTA 水平在 MTAP 缺失细胞中显著升高。 MTA 是一种已知的 PRMT5 （蛋白精氨酸甲基转移酶 5 ）抑制剂，可干扰其甲基化活性。通过使用 PRMT5 抑制剂（ GSK3326595 等）及 shRNA 敲低实验 ，研究团队发现，抑制PRMT5在MTAP存在的细胞中能够模拟出与MTAP缺失相同的表型——IRF3减少与干扰素通路抑制。这证明MTA通过抑制PRMT5活性是关键环节。

接下来，研究团队深入探查 PRMT5 失活如何导致 IRF3 降解。 RNA-seq 分析显示，在 MTAP 缺失或 PRMT5 抑制的细胞中， E3 泛素连接酶 MID1 显著上调。进一步实验表明， MID1 能够促进 IRF3 的 泛素化并介 导其蛋白酶体降解；当通过 siRNA 敲低 MID1 或用蛋白酶体抑制剂 MG132 干预时， IRF3 水平得以恢复。与此同时， ChIP-qPCR 证实， PRMT5 在正常情况下通过 H4R3me2s 表观甲基化修饰抑制 MID1 启动子转录，而 MTAP 缺失造成 MTA 积累抑制 PRMT5 ，使 MID1 上调并触发 IRF3 降解。由此，一个清晰的分子链条被建立起来：MTAP缺失→MTA积累→PRMT5抑制→MID1上调→IRF3降解→STING通路失活。

更令人意外的是，研究团队发现 MTA 不仅在细胞内积累，还可被分泌至肿瘤微环境中，从而影响邻近免疫细胞的核酸感应功能。通过条件培养基转移实验，他们将 MTAP 缺失细胞的上清液加入 MTAP 正常的免疫细胞培养中，结果发现受体细胞的 PRMT5 活性和 IRF3 蛋白水平均显著下降。这说明MTAP缺失的肿瘤细胞可通过旁分泌作用建立免疫抑制性微环境，使周围免疫细胞也“失聪”，进一步加重了STING激动剂耐受。

为寻找可行的干预策略，研究团队尝试了 FDA 已批准的多胺代谢抑制剂DL-α-氟代甲基鸟氨酸（DFMO）。该药通过抑制鸟氨酸脱羧酶减少多胺合成，从而降低 MTA 积累。在体外实验中， DFMO 可显著恢复 MTAP 缺失细胞中 PRMT5 活性、下调 MID1 表达、稳定 IRF3 蛋白，并重新激活核酸感应与干扰素反应。更关键的是，在免疫完整小鼠模型中，研究团队在同一只小鼠双侧接种 MTAP 正常与 MTAP 缺失的同源肿瘤，发现 STING 激动剂 MIW815 单药仅对 MTAP 正常肿瘤有效，而对 MTAP 缺失肿瘤无效；但当与 DFMO 联合使用后， MTAP 缺失肿瘤的生长被明显抑制，肿瘤组织内 CD8 ⁺ T 细胞浸润显著增加。这一体内验证 研究 充分说明，代谢干预可逆转MTAP缺失导致的STING激动剂耐受。

总体来说 ，研究团队通过系统的实验逻辑和多层验证，完整回答了三个关键问题：第一， MTAP 缺失是否会削弱细胞质核酸感应和 STING 通路：是；第二，这一效应通过什么机制实现： 由 MTA 积累 介 导的 PRMT5 抑制及 MID1 上调引发 IRF3 降解；第三，是否能通过药物干预逆转： DFMO 可有效恢复免疫反应。该研究揭示了人类肿瘤对STING激动剂耐受的代谢-表观学机制，并为未来临床精准免疫治疗提供了新的生物标志物和联合用药思路。

图解： MTAP 依赖性调控 STING 通路及其治疗策略：在 MTAP 缺失的肿瘤中，甲硫腺苷（ MTA ）的积累会抑制蛋白精氨酸甲基转移酶 PRMT5 的活性，从而通过下调 IRF3 削弱 STING 激动剂诱导的免疫细胞浸润。使用 DFMO 治疗可部分缓解这种抑制作用。相反，在 MTAP 功能完整的肿瘤中， STING 通路得以正常激活，从而维持强大的免疫应答。该研究结果提示，可依据 MTAP 状态指导 STING 激动 剂相关 疗法，并将 DFMO 作为潜在的敏化药物联合应用。

原文链接：10.1126/science.adl4089

制版人： 十一

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