今天為大家分享一篇在Science上的文章，通訊作者是來自Scripps研究所的Luke L. Lairson，John R. Teijaro和加州生物醫(yī)學研究所的H. Michael Petrassi。
環(huán)狀GMP-AMP合成酶(cGAS)-STING信號通路在感染發(fā)生的固有免疫反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，它也是把炎癥與多種生理過程直接聯(lián)系起來的媒介，包括DNA損傷、衰老相關(guān)炎癥、微生物組相關(guān)的腸道穩(wěn)態(tài)等多個方面。STING是一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號蛋白，廣泛表達在免疫細胞和非免疫細胞中，其可以結(jié)合包括cGAMP在內(nèi)的多種環(huán)狀二核苷酸(CDN)，并通過TBK1-IRF3快速誘導I型干擾素(IFN)和促炎細胞因子產(chǎn)生。STING已被證明在抗腫瘤免疫中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，例如其可以介導產(chǎn)生IFN-β并進一步刺激腫瘤引發(fā)的T細胞活化。因此開發(fā)STING的激動劑便顯得非常重要。最初的STING激動劑是CDN的天然配體衍生物，但其較差的穩(wěn)定性導致這一類激動劑藥物僅限于腫瘤內(nèi)給藥，在人體腫瘤中的成功率也參差不齊。因此有必要開發(fā)更為優(yōu)良的STING激動劑。在本文中作者提出使用cGAS-STING通路靶向的細胞表型篩選的方法，來識別除核苷酸以外的STING激動劑。作者選擇了包含干擾素調(diào)節(jié)因子IRF誘導的熒光素酶報告體的人單核THP-1細胞(ISG-THP1)作為研究模型，使用了大約10萬個商業(yè)化的藥物相像小分子進行了篩選。作者同時使用了STING基因敲除和cGAS基因敲除的細胞用來評估通路特異性，STING的蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性分析用來分析化合物的在不同物種之間的活性差異。作者首先篩選到了SR-001分子，其在ISG-THP1和cGAS-KO細胞中有高強度的報告信號，但在STING-KO中不活躍，說明該化合物作用于cGAS下游并依賴于STING表達；熱穩(wěn)定性實驗中SR-001沒有活性，說明SR-001并不是直接與STING蛋白作用的結(jié)構(gòu)。作者比較了同在小分子庫中的SR-012，并觀察到SR-001在細胞內(nèi)會迅速轉(zhuǎn)化成SR-012，因此作者認為SR-001是一種前藥，即酯取代是細胞通透性的必要結(jié)構(gòu)，而羧酸才是STING的結(jié)合基團。
基于上述結(jié)論，作者對SR-001的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，得到了同時具有細胞通透性和STING結(jié)合能力的小分子SR-717。二氟的取代一方面不會影響化合物的活性，一方面還可以增加STING蛋白的穩(wěn)定性，并有不錯的跨物種活性。磷酸化相關(guān)的實驗確定了SR-717能激活STING下游的TBK1、IRF3和p65信號轉(zhuǎn)導蛋白的磷酸化，使用TBK1的抑制劑也證實了這一結(jié)果。動力學分析表明，SR-717首先激活I(lǐng)FNB1，其次是CXCL10(一種由IRF3和IFN-β激活的轉(zhuǎn)錄物)，且在原代人外周血單核細胞PBMCs中維持了該動力學。SR-717與人源STING的共晶數(shù)據(jù)揭示了SR-717與cGAMP結(jié)合在STING的模式一致，表明了SR-717在結(jié)合方式上是cGAMP的類似物。
最后作者進行了小鼠實驗，作者分別證明了SR-717在腫瘤內(nèi)給藥、靜脈注射和其類似物SR-301在口服給藥中，對皮下腫瘤、肺結(jié)節(jié)都有顯著的治療效果，其免疫機制是在全身給藥后，激活CD8+ T細胞、NK細胞和樹突狀細胞，具有非常好的藥用前景。
本文作者：LYP
責任編輯：LYP
原文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/369/6506/993?rss=1
原文引用：DOI：10.1126/science.abb4255
