日前，清華大學(xué)藥學(xué)院張從剛課題組、劉翔宇課題組與陸軍軍醫(yī)大學(xué)陸軍特色醫(yī)學(xué)中心陳客宏團(tuán)隊(duì)合作，鑒定出一種新型STING激動(dòng)劑GNE-6468，該分子可高效激活STING介導(dǎo)的天然免疫應(yīng)答與非經(jīng)典自噬，在細(xì)胞及動(dòng)物模型中展現(xiàn)出潛在的抗病毒與抗腫瘤免疫治療價(jià)值。機(jī)制研究表明，GNE-6468靶向STING跨膜區(qū)的一個(gè)全新結(jié)合口袋，并與位于STING二聚體之間的PI4P相互協(xié)同，共同誘導(dǎo)STING跨膜區(qū)構(gòu)象變化，進(jìn)而促進(jìn)其多聚化及下游信號(hào)激活。
近年來(lái)，STING作為腫瘤免疫治療的研究熱點(diǎn)，其激動(dòng)劑的開(kāi)發(fā)在基礎(chǔ)研究中進(jìn)展顯著。然而，多項(xiàng)STING激動(dòng)劑的臨床試驗(yàn)尚未達(dá)到預(yù)期療效，提示未來(lái)需開(kāi)展更深入的機(jī)制研究、藥物優(yōu)化及聯(lián)合用藥探索。
課題組依托清華大學(xué)藥學(xué)院藥物技術(shù)中心平臺(tái)，建立基于細(xì)胞的免疫功能篩選體系，系統(tǒng)篩選天然免疫激動(dòng)劑。通過(guò)高通量小分子化合物篩選，鑒定出GNE-6468能在多種細(xì)胞及人源化小鼠中強(qiáng)烈誘導(dǎo)I型干擾素反應(yīng)，顯著激活天然免疫應(yīng)答。進(jìn)一步研究表明，GNE-6468可強(qiáng)烈激活TBK1-STING-IRF3信號(hào)通路的磷酸化，且該免疫激活效應(yīng)依賴(lài)于STING和TBK1，而不依賴(lài)于cGAS，提示GNE-6468很可能是一種新型STING激動(dòng)劑。
為深入闡明其作用機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)利用冷凍電鏡技術(shù)成功解析了人源STING與GNE-6468復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)顯示，GNE-6468結(jié)合于由STING的TM2、TM3和TM4所形成的跨膜區(qū)口袋中，這是一個(gè)此前未曾被定義的嶄新激動(dòng)劑結(jié)合位點(diǎn)。GNE-6468的結(jié)合促使STING的TM3螺旋發(fā)生大幅位移，從而誘導(dǎo)STING多聚化與激活。結(jié)構(gòu)中還觀(guān)察到位于STING二聚體之間的PI4P分子（經(jīng)質(zhì)譜鑒定確認(rèn)），其發(fā)揮類(lèi)似“分子膠”的作用，與GNE-6468協(xié)同激活STING天然免疫信號(hào)。
基于該獨(dú)特機(jī)制以及GNE-6468在TM2-TM3區(qū)域的特殊定位，研究發(fā)現(xiàn)STING抑制劑H-151（作用于TM2-TM3 loop）和PI4KB抑制劑（抑制PI4P生成）均能在極低濃度下有效抑制GNE-6468介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。這些結(jié)果從分子層面揭示了GNE-6468與PI4P協(xié)同激活STING的機(jī)制，深化了我們對(duì)PI4P免疫調(diào)控功能及STING激活機(jī)理的認(rèn)識(shí)。
在機(jī)制研究基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)GNE-6468的生物學(xué)功能進(jìn)行了系統(tǒng)表征。研究發(fā)現(xiàn)，GNE-6468不僅能激活I(lǐng)型干擾素天然免疫反應(yīng)，還可誘導(dǎo)非經(jīng)典自噬，這一特性與其他靶向跨膜區(qū)的STING激動(dòng)劑（如C53）明顯不同。同時(shí)，研究在多種人源樣本中驗(yàn)證了GNE-6468激活免疫反應(yīng)的能力。
為評(píng)估其在抗病毒與抗腫瘤免疫治療中的潛力，課題組開(kāi)展了系統(tǒng)的功能實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示GNE-6468能以STING依賴(lài)的方式發(fā)揮強(qiáng)烈的抗病毒與抗腫瘤免疫效應(yīng)；此外，GNE-6468與PD-1抗體聯(lián)合用藥也表現(xiàn)出顯著的協(xié)同抗腫瘤效果。
據(jù)了解，該研究闡明GNE-6468是一種靶向全新跨膜區(qū)作用位點(diǎn)的新型高效STING激動(dòng)劑，在抗感染與抗腫瘤治療中具備潛在臨床應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，該研究也引發(fā)出若干值得深入探索的科學(xué)與應(yīng)用問(wèn)題：例如，PI4P在cGAMP介導(dǎo)的STING信號(hào)及其他關(guān)鍵免疫蛋白（如NLRP3）中的作用機(jī)制是什么？STING新發(fā)現(xiàn)的跨膜區(qū)結(jié)合口袋是否可被內(nèi)源性配體識(shí)別？GNE-6468作為一種既能抑制IL-17（通過(guò)抑制RORγt）又能激活I(lǐng)型干擾素的小分子，其臨床潛力如何？是否在抗疼痛、腸炎、腎炎乃至神經(jīng)行為學(xué)等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景？這些未知領(lǐng)域都有待科學(xué)研究進(jìn)一步探索。
編輯：李華山
