ADSL生成的富马酸盐结合并抑制STING以促进肿瘤免疫逃逸
研究背景
在肿瘤微环境中，高度侵袭性的肿瘤通过抑制cGAS-STING信号通路来逃避免疫系统的攻击。cGAS-STING通路是细胞感知胞质双链DNA并启动免疫反应的关键途径。cGAS（cyclic GMP-AMP synthase）在结合DNA后催化生成cGAMP，cGAMP随后与STING（stimulator of interferon genes）结合，激活下游的TBK1和IRF3，最终诱导I型干扰素（IFN）的表达，触发抗肿瘤免疫反应。然而，肿瘤细胞通过何种机制抑制STING的激活仍不清楚。本研究旨在揭示肿瘤细胞在缺氧条件下如何通过ADSL（adenylosuccinate lyase）生成的富马酸盐抑制STING通路，从而促进肿瘤免疫逃逸。
研究来源
本研究由Yuran Duan、Zhiqiang Hu等来自浙江大学等机构的研究团队完成，论文于2025年4月发表在Nature Cell Biology期刊上，题为“ADSL-generated fumarate binds and inhibits STING to promote tumour immune evasion”。
研究流程与结果
1. 缺氧条件下ADSL抑制STING激活
研究首先发现，缺氧在正常乳腺上皮细胞中能显著激活STING通路，但在乳腺癌细胞中却未观察到类似现象。通过质谱分析和免疫共沉淀实验，研究人员发现ADSL在乳腺癌细胞中高表达，并在缺氧条件下与STING结合。进一步的实验表明，ADSL通过其生成的富马酸盐抑制cGAMP与STING的结合，从而抑制STING的激活。
2. ADSL的磷酸化及其与STING的相互作用
研究发现，缺氧条件下，IKKβ（IκB kinase β）磷酸化ADSL的第350位苏氨酸（T350），促进ADSL向内质网（ER）的转运，并与STING结合。通过体外激酶实验和质谱分析，研究人员证实了IKKβ对ADSL T350的磷酸化作用。此外，ADSL T350的磷酸化还依赖于其C端的ER转运信号序列和KDELR3（KDEL endoplasmic reticulum protein retention receptor 3）的相互作用。
3. 富马酸盐与STING的结合及其抑制作用
通过蛋白质热转移实验和分子动力学模拟，研究人员发现富马酸盐能够与STING结合，并竞争性抑制cGAMP与STING的结合。进一步的实验表明，ADSL生成的富马酸盐通过结合STING的T263位点，抑制STING的激活。这一发现揭示了富马酸盐作为STING天然配体的新功能。
4. ADSL介导的STING抑制促进肿瘤免疫逃逸
在体内实验中，研究人员发现ADSL T350磷酸化水平与STING激活水平呈负相关，且与乳腺癌患者的不良预后相关。通过构建ADSL突变体（T350A、E481/L482A和A291V）的乳腺癌细胞模型，研究人员发现这些突变体能够增强STING的激活，抑制肿瘤生长，并增加肿瘤微环境中免疫细胞的浸润和活性。
5. ADSL ER阻断肽的研发及其抗肿瘤效果
为了阻断ADSL介导的STING抑制，研究人员设计了一种ADSL ER阻断肽，该肽能够阻止ADSL向ER的转运，从而恢复STING的激活。体内实验表明，ADSL ER阻断肽能够显著抑制肿瘤生长，并增强抗PD-1抗体的治疗效果。此外，ADSL ER阻断肽还能够增强CD8+ T细胞的抗肿瘤活性，这一效果依赖于CDC1细胞和Ly6Ehi中性粒细胞的存在。
研究结论与意义
本研究揭示了ADSL通过生成富马酸盐抑制STING激活的新机制，阐明了肿瘤细胞在缺氧条件下逃避免疫监视的分子基础。研究不仅发现了富马酸盐作为STING天然配体的新功能，还开发了ADSL ER阻断肽作为潜在的肿瘤免疫治疗策略。这一研究为改善免疫检查点治疗的疗效提供了新的思路，具有重要的科学和临床应用价值。
研究亮点
- 新机制的发现：首次揭示了ADSL通过生成富马酸盐抑制STING激活的机制，阐明了肿瘤免疫逃逸的新途径。
- 富马酸盐的新功能：发现了富马酸盐作为STING天然配体的新功能，扩展了富马酸盐在肿瘤代谢和免疫调节中的作用。
- 创新治疗策略：开发了ADSL ER阻断肽，能够有效恢复STING的激活，增强抗PD-1抗体的治疗效果。
- 临床相关性：ADSL T350磷酸化水平与乳腺癌患者的不良预后相关，为乳腺癌的预后评估提供了新的生物标志物。
其他有价值的信息
本研究还发现，ADSL介导的STING抑制依赖于其与KDELR3的相互作用，这一发现为开发新的靶向ADSL的药物提供了理论依据。此外，ADSL ER阻断肽的应用不仅限于乳腺癌，还可能对其他类型的肿瘤具有广泛的治疗潜力。