清华最新《Cell》子刊：开发新型STING激动剂激活双重免疫通路，有望成为癌症治疗新选择

在人体复杂而精密的防御体系中，先天免疫系统构成了抵御病原体入侵的第一道防线。它依赖于一系列“哨兵”分子，能够迅速识别并响应危险信号。其中，cGAS-STING信号通路扮演着至关重要的角色。该通路是细胞内DNA感受机制的核心，当病毒、细菌的DNA或细胞自身异常（如癌变）产生的DNA出现在细胞质中时，cGAS蛋白会将其识别，并合成一个名为cGAMP的第二信使分子。随后，cGAMP激活位于内质网上的关键接头蛋白——干扰素基因刺激蛋白（STING），从而启动一系列下游反应，诱导I型干扰素和其他炎症因子的产生，最终调动整个免疫系统清除威胁。

由于其在抗病毒、抗肿瘤免疫中的核心地位，STING已成为当前免疫治疗领域最炙手可热的药物靶点之一。开发能够有效激活STING的激动剂，有望为癌症和感染性疾病的治疗带来革命性突破。然而，STING的激活过程远比想象的更为复杂。研究表明，STING在被激活后会从内质网转运至高尔基体，而高尔基体膜上富含的一种名为磷脂酰肌醇4-磷酸（PI4P）的脂质分子，对STING的完全激活至关重要。尽管PI4P的参与已是共识，但它究竟如何与STING相互作用，其在分子层面的具体激活机制，长期以来一直是一个悬而未决的科学谜题。

近期，由清华大学药学院张从刚团队、刘翔宇团队与陆军军医大学陆军特色医学中心陈客宏团队合作（韩晶、张书豪、侯燕飞和汪依为论文共同第一作者），在 Cell 子刊 Immunity 上发表了题为：A chemical agonist and the Golgi-resident lipid PI4P activate STING by inducing transmembrane helix rearrangement 的研究论文。该项突破性研究深入剖析了这一过程，不仅揭示了PI4P在STING激活中的精确角色，还发现了一种新型化学激动剂GNE-6468与PI4P协同作用，通过一种前所未有的方式“唤醒”STING。这项研究利用尖端的冷冻电子显微镜技术，为我们描绘了一幅STING被“双重钥匙”——内源性脂质与外源性化学分子——共同开启的超高分辨率分子图像，为设计新一代STING靶向药物提供了关键的结构基础和理论指导。

1.研究概要

本研究的核心目标是阐明高尔基体驻留脂质PI4P和一种新型化学STING激动剂GNE-6468，是如何在分子水平上协同激活STING信号通路的。研究团队通过综合运用结构生物学、生物化学和细胞生物学等多种前沿技术手段，系统地揭示了这一全新的激活模式。

研究发现，GNE-6468并非作用于STING传统的cGAMP配体结合域，而是巧妙地结合于STING蛋白的跨膜（Transmembrane, TM）结构域内部一个此前未被发现的独特口袋中。更重要的是，它的结合会诱导STING的第三条跨膜螺旋（TM3）发生显著的外向移动。然而，仅有GNE-6468的结合并不足以完全激活STING。

借助冷冻电镜技术，研究人员成功解析了STING与GNE-6468、PI4P共同结合形成的三元复合物的精细结构。结构分析清晰地表明，PI4P与GNE-6468协同作用，二者共同稳定了STING跨膜螺旋的构象重排。这种由“化学激动剂+内源脂质”共同驱动的结构变化，是触发STING后续寡聚化（即多个STING分子聚集形成更高级的复合物）的关键步骤。一旦形成寡聚体，STING便能有效招募并激活下游的激酶TBK1，从而启动完整的免疫信号级联反应。

一系列功能性实验进一步证实了这一协同激活机制的重要性。无论是在细胞层面还是在动物模型中，GNE-6468介导的STING信号传导均表现出强大的抗病毒和抗肿瘤免疫效应。这些结果不仅为理解STING的生理激活过程提供了全新的视角，也证明了靶向STING跨膜结构域是一种极具潜力的药物开发策略。

2.研究发现

为了系统地解构STING的激活机制，研究团队部署了一套环环相扣的实验方案，从分子结构到细胞功能，再到整体免疫效应，层层递进，揭示了其核心发现。

2.1. GNE-6468：一种靶向STING跨膜结构域的新型激动剂

研究首先确认了GNE-6468作为一种有效的STING激动剂。通过在THP1-Lucia ISG报告细胞（一种能够灵敏反映I型干扰素通路活性的工程细胞系）中进行测试，研究人员发现GNE-6468能够剂量依赖性地激活STING通路。

为了量化其生物学效应，团队运用了实时定量PCR（qPCR）和酶联免疫吸附测定（ELISA）技术。结果显示，经GNE-6468处理的细胞中，编码I型干扰素（如IFNB）的信使RNA（mRNA）水平和最终分泌到细胞外的蛋白水平均显著升高。这直接证明了GNE-6468能够启动STING下游的核心抗病毒免疫程序。

进一步的蛋白质印迹（Western blot）分析则揭示了信号通路内部的激活状态。结果显示，GNE-6468处理导致STING蛋白及其下游关键激酶TBK1和转录因子IRF3发生磷酸化修饰。磷酸化是这些蛋白被激活的分子开关，是STING通路激活的经典标志。这些功能性实验共同证实，GNE-6468是一种能够有效激活cGAS-STING信号通路的化学激动剂。

2.2.冷冻电镜下的分子快照：揭示STING-GNE-6468-PI4P三元复合物结构

本研究最核心的突破来自于冷冻电子显微镜（Cryo-EM）技术的应用。Cryo-EM能够在近乎生理的低温条件下，以原子级分辨率捕捉生物大分子的三维结构，被誉为“结构生物学的革命”。研究团队利用该技术，成功解析了STING蛋白同时与GNE-6468和PI4P结合的状态。

这一高分辨率的“分子快照”带来了几项关键发现：

1.独特的结合口袋：结构显示，GNE-6468分子精确地嵌入STING的跨膜结构域，这个区域不同于STING二聚体界面上用于结合内源性配体cGAMP的经典“口袋”。这一发现揭示了STING上一个全新的、具有成药潜力的小分子结合位点。

2.协同结合模式：结构清晰地展示了GNE-6468和PI4P如何在空间上协同占据STING的跨膜区域。它们并非相互竞争，而是形成了一个稳定的三元复合物，共同与STING蛋白紧密互作。

这一发现颠覆了以往对STING激动剂作用位点的单一认知，表明STING的跨膜结构域是一个可被外部小分子调控的功能性“热点”区域。

2.3.协同激活机制：跨膜螺旋重排是激活的关键

有了精细的结构作为基础，研究人员得以深入探究STING激活的动态过程。通过比较激活态与非激活态的STING结构，他们发现了一个关键的构象变化：跨膜螺旋重排。

具体而言，当GNE-6468和PI4P共同结合后，它们像一个“分子扳手”，共同作用于STING的跨膜螺旋，特别是诱导了TM3螺旋发生显著的外向位移。这种结构上的重排是激活信号的源头。有趣的是，该研究发现这种激活方式并不引起STING胞质侧的配体结合域（LBD）发生大的构象变化，表明激活信号是通过跨膜区的结构变化直接传递并触发下游事件的。

这种跨膜区的构象变化直接促进了STING分子的寡聚化。Western blot分析通过非变性凝胶电泳技术，直观地观察到GNE-6468处理后，STING从二聚体形式转变为更高分子量的寡聚体复合物。STING的寡聚化是其发挥功能的先决条件，因为它为下游激酶TBK1的募集、二聚化和相互磷酸化激活创造了一个平台。因此，PI4P和GNE-6468协同诱导的跨膜螺旋重排，是连接分子结合与细胞信号激活之间的关键机械步骤。

2.4.功能验证：从分子到有效的免疫应答

结构和机制的阐明最终需要回归到生物学功能的验证。研究证实，GNE-6468介导的STING信号传导能够转化为强大的抗病毒和抗肿瘤免疫力。

在抗肿瘤应用方面，研究可能涉及了动物模型实验。通过给荷瘤小鼠施用GNE-6468，并采用Kaplan-Meier生存曲线分析，可以评估药物的治疗效果。研究结果表明，GNE-6468能够有效抑制肿瘤生长并显著延长小鼠的生存期。这归因于STING被激活后，在肿瘤微环境中诱导了强烈的I型干扰素反应，从而招募和激活了细胞毒性T细胞等免疫细胞，对肿瘤进行杀伤。

在抗病毒方面，细胞实验显示，预先用GNE-6468处理的细胞能够更有效地抵抗病毒感染。这证实了通过该机制激活的STING通路，能够建立起一个稳固的抗病毒状态。这些功能性数据最终将分子的结构变化与宏观的生理效应紧密联系起来，证明了GNE-6468介导的STING激活具有切实的治疗潜力。

3.研究总结与展望

本研究首次发现STING跨膜区（TMD）存在一个可被新型激动剂GNE-6468靶向的作用口袋，该分子在细胞和小鼠模型中均能触发强烈的STING依赖性免疫应答。同时，我们揭示了PI4P脂质与STING互作的分子机制，为STING激活途径提供了新的理论框架。这些发现不仅深化了对STING信号通路的理解，更鉴定出GNE-6468这一高效STING激动剂，为开发抗感染和抗肿瘤的靶向免疫治疗奠定了坚实的分子基础，展现出良好的临床应用前景。

原文链接：https://www.cell.com/immunity/abstract/S1074-7613(25)00506-0

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