综述：癌症免疫治疗中的cGAS–STING通路：预后价值与治疗潜力

《Frontiers in Immunology》：The cGAS–STING pathway in cancer immunotherapy: prognostic value and therapeutic potential

　　

尽管针对T细胞的癌症免疫治疗取得了重大进展，许多患者仍无法获得持久应答，这凸显了需要能够动员免疫系统其他分支的治疗策略。环磷酸鸟苷-腺苷合成酶–干扰素基因刺激因子（cyclic GMP-AMP synthase–stimulator of interferon genes，cGAS–STING）通路已成为关键的胞质DNA感受器，可启动强效的I型干扰素信号传导，并连接先天与适应性抗肿瘤免疫。在临床上，cGAS–STING活性升高与部分肿瘤类型的生存改善及免疫检查点阻断治疗反应性增强相关。临床前研究进一步表明，cGAS–STING的药理学或遗传学激活可抑制肿瘤生长、促进树突状细胞成熟、增加效应免疫细胞浸润，并与PD-1/PD-L1阻断产生协同作用。然而，哪些肿瘤能从STING激活中获得最大治疗获益，以及该通路沉默或无反应性的机制仍不完全明确。本综述整合了实体瘤与血液恶性肿瘤中的机制、临床前及临床证据，阐明cGAS–STING同时作为预后生物标志物和治疗靶点的作用。研究人员综合分析强调了cGAS–STING信号传导的情境依赖性，其治疗结局受STING通路完整性、肿瘤突变负荷、胞质DNA载量及肿瘤微环境的免疫组成共同塑造。重要的是，研究人员探讨了新出现的证据，即过度、全身性、慢性的STING激活可驱动免疫耗竭、耐受性髓系重编程及治疗限制性毒性，这些因素可能是第一代STING激动剂疗效受限的重要原因。研究人员进一步讨论了合理的联合策略、优化的递送平台及对STING激活动力学的调控如何克服这些障碍。总体而言，这一综合论述为开发下一代利用cGAS–STING信号传导并避免先天免疫异常激活所致免疫抑制效应的免疫疗法提供了概念框架。

1 引言

癌症免疫治疗已彻底改变肿瘤治疗格局，但仍有大量患者出现无应答或耐药。调动先天免疫系统以点燃T细胞介导的抗肿瘤反应是扩大疗效的新兴方向。先天免疫细胞（如树突状细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞）通过识别损伤相关分子模式并产生I型干扰素及细胞因子，进而调控下游T细胞启动。在此背景下，cGAS–STING通路作为连接先天与适应性免疫的关键胞质DNA感受机制受到广泛关注。基于此，多种STING激动剂被开发并在小鼠模型中显示出显著肿瘤消退及系统性抗肿瘤免疫反应，早期临床试验亦评估了其单药或联合治疗的安全性及初步疗效。然而，初期临床结果显示仅部分患者获得部分缓解。目前尚不清楚哪些肿瘤情境保留了功能性cGAS–STING信号，为何众多恶性肿瘤通过遗传及表观遗传机制主动抑制该通路，以及急性STING激活如何促进抗肿瘤免疫，而慢性信号则驱动免疫耗竭、基质重塑及肿瘤进展。阐明这些情境依赖性动态对于合理化利用或恢复STING通路活性的治疗策略至关重要。本综述整合了当前对cGAS–STING通路的认识，重点阐述其激活机制及对肿瘤免疫的细胞内在与外在双重效应，并概述其在各类癌症中的作用及STING激动剂的临床前与临床进展，同时指出知识缺口并提出未来研究方向以促进cGAS–STING靶向治疗的临床应用。

2 cGAS–STING信号传导机制

2.1 经典信号通路

cGAS–STING信号级联是一个复杂的分子激活过程，作为连接DNA损伤与先天免疫的新型胞质DNA感受通路发挥关键作用，包含经典（cGAS依赖的STING激活）与非经典（cGAS与STING互不依赖的激活）途径。在经典途径中，正常情况下DNA局限于细胞核与线粒体，其在胞质中出现即作为损伤相关分子模式触发免疫反应。机制上，环磷酸鸟苷-腺苷合成酶（cGAS）以序列非依赖性方式识别胞质双链DNA，催化生成第二信使2′3′-环磷酸鸟苷-腺苷（2′3′-cyclic GMP-AMP，cGAMP），后者结合位于内质网的接头蛋白干扰素基因刺激因子（STING）。cGAMP结合促使STING转位至高尔基体，发生寡聚化并招募TANK结合激酶1（TANK-binding kinase 1，TBK1）。活化的TBK1磷酸化干扰素调节因子3（interferon regulatory factor 3，IRF3），使其二聚化并进入细胞核，启动I型干扰素（IFN-α/β）及一系列干扰素刺激基因的转录。同时，STING通过非经典途径激活核因子κB（nuclear factor kappa-light chain-enhancer of activated B cells，NF-κB），诱导肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）等促炎细胞因子产生。这些协同事件将胞质DNA感受与干扰素生成及炎症信号相连，桥接先天与适应性免疫。该通路主要由双链DNA启动，肿瘤细胞基因组不稳定性、氧化应激、放疗及化疗诱导的DNA损伤与复制错误导致的DNA泄漏均可触发STING信号。整体效应是激活干扰素通路，进而活化先天与适应性免疫细胞，促进I型干扰素生成、树突状细胞成熟、肿瘤相关巨噬细胞与自然杀伤细胞活化，并通过趋化因子招募细胞毒性T淋巴细胞，增强抗肿瘤免疫反应。值得注意的是，cGAS并非仅定位于胞质，静息状态下绝大多数内源性cGAS富集于人与小鼠细胞的细胞核内，并紧密束缚于染色质，这一机制可防止自身蛋白过度激活导致自身免疫。结构及生化研究显示，核小体通过组蛋白表面以高亲和力结合cGAS，阻断其形成活性cGAS-DNA复合物所需的DNA结合界面，从而抑制细胞核内的酶活性。这种束缚的解除可使cGAS持续激活，表明核滞留并非被动定位现象，而是主导性调控途径，这一更新模型补充而非取代经典胞质机制，解释了为何癌症中有效的cGAS–STING信号特别依赖于产生核外DNA（微核或胞质DNA）或解除染色质抑制的情境。

2.2 非经典信号通路

与短暂的胞质DNA暴露不同，癌症中的非经典STING信号由持续性内源性DNA应激启动，包括癌基因驱动的复制应激、染色体不稳定性、微核形成与破裂，以及依托泊苷等基因毒性药物暴露。这些慢性损伤产生持续的DNA损伤信号，使STING激活偏向炎症与应激适应输出，而非以干扰素为主导的免疫应答。在分子层面，核DNA损伤首先由共济失调毛细血管扩张突变蛋白–聚ADP-核糖聚合酶1（ataxia telangiectasia mutated–poly(ADP-ribose) polymerase 1，ATM–PARP1）信号轴感知，导致ATM依赖的p53 Ser15磷酸化及PARP1介导的染色质信号，但不引起明显细胞死亡。核DNA感受器干扰素诱导蛋白16（interferon-inducible protein 16，IFI16）持续结合受损染色质，并与磷酸化p53形成复合物转运至胞质，组装于内质网上的STING。重要的是，这种STING结合方式不引发经典cGAS–STING信号特征性的构象激活、寡聚化或高尔基体转运，而是使IFI16作为分子适配器，介导损伤特异性TRAF6招募至内质膜上的STING。TRAF6催化STING发生K63连接的泛素化，形成招募TAK1结合蛋白2/3（TAB2/3）的信号支架，激活TAK1并磷酸化IKK复合物。此后，非经典STING信号分为两个密切相关但在机制上不同的炎症输出，二者常在肿瘤中共存。首先，非经典STING通路优先诱导NF-κB依赖的炎症基因程序，仅产生有限且延迟的IFN-β表达，转录上偏向NF-κB的信号诱导IL-6、CCL20等细胞因子，IL-6分泌建立促生存、应激适应的炎症状态，CCL20促进趋化与组织重塑，这些均非经典STING反应的典型特征。其次，非经典STING激活还可在不依赖NF-κB的情况下产生炎症输出，通过p52–RELB核转位限制I型干扰素及经典NF-κB信号。这一机制是STING效应的重要负调控因子，对癌症免疫逃逸与转移具有重要生物学意义。研究发现，细胞内在的染色体不稳定性驱动持续性染色体错分离，导致微核形成与破裂，将基因组DNA释放到胞质，以TBK1非依赖的方式慢性激活STING通路，该通路优先激活非经典NF-κB信号，促进炎症信号、上皮–间质转化、侵袭行为及转移定植。此外，在肿瘤微环境中，树突状细胞摄取肿瘤来源DNA可激活STING并诱导TBK1介导的NF-κB2（p100）磷酸化，促进其加工为p52并形成RelB–p52核复合物，这种非经典NF-κB激活通过抑制经典NF-κB（RelA）与IFN-β启动子的结合，削弱I型干扰素产生，从而抑制树突状细胞成熟、CD8⁺T细胞启动及效应应答。综上，慢性DNA损伤驱动的非经典STING信号通过两条相互关联的途径促进肿瘤进展：一是NF-κB依赖与独立的炎症程序增强肿瘤细胞存活、可塑性与转移；二是在肿瘤微环境中主动抑制保护性I型干扰素介导的抗肿瘤免疫，此时STING不再是免疫监视的守护者，而成为肿瘤用于支持进展与免疫逃逸的适应性不良炎症感受器。

3 cGAS–STING信号通路的下游效应：细胞内在与外在作用

cGAS–STING通路在癌症中具有双重角色：急性激活可通过免疫细胞清除发挥抑癌作用，而慢性或特定情境下的激活可促进肿瘤进展。

3.1 细胞内在效应：抑癌与促癌机制

在肿瘤细胞内，cGAS–STING信号影响细胞命运并发挥强效抑癌效应。急性激活可诱导肿瘤细胞胀亡、细胞周期阻滞或死亡，例如诱导衰老并伴随衰老相关分泌表型，分泌趋化因子、干扰素及蛋白酶以强化生长阻滞并招募免疫细胞清除衰老肿瘤细胞，在某些情况下还可直接诱导凋亡。这些细胞内在的抗增殖效应构成抑癌机制，使累积胞质DNA的损伤或基因组不稳定细胞通过STING被迫进入衰老或死亡，从而阻止癌前病变或恶性进展。事实上，部分癌症中STING缺失与不受控的肿瘤生长及更差的患者预后相关，凸显其内在抑癌作用。矛盾的是，肿瘤细胞（尤其是具有高染色体不稳定性者）中持续或慢性的cGAS–STING信号可促进癌症干性、增强存活并驱动转移潜能，机制包括SASP激活、自噬诱导及非经典NF-κB信号。在乳腺癌与肺癌模型中，慢性STING刺激可激活非经典NF-κB活性，以肿瘤细胞自主的方式介导转移。此外，乳腺癌中升高的cGAS–STING信号与更高肿瘤分级相关，分子水平上其与复制应激诱导癌基因（如Cyclin E1与c-Myc）的表达升高相关，下游炎症介质特别是pSTAT1与pTBK1与这些癌基因表达相关，提示STING介导的信号可能调控肿瘤细胞中癌基因表达，从而筛选出更具侵袭性的克隆。TCGA队列分析显示，更高的cGAS–STING评分与复制应激相关癌基因的mRNA水平及基因组扩增相关，进一步支持内在cGAS–STING活性通过促进癌基因驱动的复制应激直接推动乳腺癌发生的机制。

3.2 细胞外在效应：对免疫细胞的调控

除肿瘤内在效应外，cGAS–STING通路在肿瘤免疫微环境中发挥关键作用，连接先天与适应性免疫。在免疫细胞中，cGAS–STING激活可产生促炎细胞因子（主要是I型干扰素）及趋化因子招募淋巴细胞，这是抗肿瘤免疫的核心。然而，肿瘤微环境中的cGAS–STING驱动炎症也可能产生意外后果，如招募免疫抑制细胞或形成阻碍免疫浸润的物理屏障。中性粒细胞作为cGAS–STING信号驱动的先天免疫级联中的早期应答者，其缺失会消除肿瘤对STING激动剂的反应性，表明宿主髓系DNA感受而非肿瘤内在STING活性对于产生干扰素驱动的趋化因子应答、淋巴细胞招募及CD8⁺T细胞启动至关重要。机制上，瘤内递送STING配体cGAMP可诱导NF-κB依赖的CXCL1与CXCL2表达，驱动CXCR2介导的中性粒细胞招募，阻断CXCR2可减少中性粒细胞浸润并削弱cGAMP的抗肿瘤疗效。被招募的中性粒细胞在I型干扰素（如IFN-β）暴露下，通过产生活性氧增强细胞毒性，且STING激活在缺乏IFN受体小鼠中失效，证实I型干扰素信号的核心作用。此外，STING激活还可诱导Ly6E⁺中性粒细胞亚群出现，分泌IL-12b并激活T细胞，与小鼠及患者对检查点阻断治疗的应答强烈相关。中性粒细胞也可成为激活STING的胞质DNA来源，在细胞应激下可释放线粒体DNA至胞质，氧化损伤的mtDNA泄漏可触发中性粒细胞内的cGAS–STING与NF-κB通路，导致gasdermin D介导的膜孔形成及NLRP3炎症小体激活，最终排出中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophil extracellular traps，NETs）。NETs富含DNA与蛋白酶，可在肿瘤中沉积并形成物理屏障，排除细胞毒性淋巴细胞浸润，导致免疫排斥表型。同时，NET来源的DNA可激活邻近免疫或基质细胞的cGAS，形成正向反馈循环，促进慢性炎症、组织重塑与免疫失调，支持肿瘤生长与转移。NETs还可促进血管生成、增强肿瘤细胞外渗并重塑细胞外基质，在肝癌与胰腺癌中已被证实可增强肿瘤侵袭与血管穿透。

cGAS–STING信号还深刻影响巨噬细胞可塑性，急性激活通过TBK1、IRF3与NF-κB刺激I型干扰素与促炎细胞因子产生，直接将肿瘤相关巨噬细胞重编程为M1样表型，增强细胞毒性T细胞招募与抗肿瘤效应。在结直肠癌、胃癌、激素依赖性实体瘤等多种模型中，STING激动剂均显示出通过调控巨噬细胞极化增强抗肿瘤活性的作用。

在抗原呈递细胞（尤其是树突状细胞）中，cGAS–STING激活是启动适应性免疫的核心。肿瘤来源DNA或cGAMP可通过自噬相关分泌或间隙连接进入宿主树突状细胞或巨噬细胞，触发STING信号，局部升高I型干扰素，激活BATF3⁺常规树突状细胞交叉启动CD8⁺T细胞，并上调CD80、CD86、CD40等共刺激分子，增强抗原呈递能力，同时减少调节性T细胞。STING信号还可促进肿瘤微环境中三级淋巴结构的形成，并在膀胱癌卡介苗治疗中与患者应答相关。

自然杀伤细胞也是cGAS–STING激活的重要效应细胞，STING激活可促进TCF1阳性自然杀伤细胞亚群的增殖与扩增，并协同巨噬细胞诱导IL-18、IL-1β及4-1BB配体等细胞因子释放，介导自然杀伤细胞依赖的肿瘤排斥、抑制肝转移并增强STING疫苗疗效。

cGAS–STING对B与T淋巴细胞也具有复杂调控作用。体外研究显示STING激活可增强B细胞受体信号及NF-κB应答，并在某些情况下诱导恶性B细胞凋亡，但体内研究对其生理相关性尚未得出明确结论。慢性STING激活可扩增IL-35⁺调节性B细胞，抑制T细胞功能；同时可促进调节性T细胞分化，并通过诱导PD-L1上调导致T细胞耗竭。此外，STING通路还可通过诱导吲哚胺2,3-双加氧酶表达促进色氨酸代谢产物犬尿氨酸生成，抑制效应T细胞功能并介导免疫逃逸。

长期慢性cGAS–STING激活可重塑肿瘤微环境向免疫抑制方向发展，包括诱导IL-10、TGF-β等免疫抑制细胞因子，促进肿瘤相关巨噬细胞向M2样表型极化，增强成纤维细胞招募与细胞外基质沉积形成纤维化屏障，并招募髓系来源抑制细胞，进一步限制免疫浸润与治疗效果。

4 cGAS–STING信号通路的遗传与表观遗传调控

cGAS–STING级联在多个层面受到精密调控，包括遗传、表观遗传、转录、翻译后修饰及金属离子调节等。人类癌症中MB21D1（编码cGAS）与TMEM173（编码STING）的直接突变罕见（发生率低于1%），表明多数癌症在基因组水平保留该通路，免疫逃逸更可能通过表观遗传、转录或翻译后修饰实现。功能获得性TMEM173突变可导致STING组成性激活，引发SAVI等自身炎症性疾病。表观遗传调控中，DNA甲基化是重要的沉默机制，TCGA数据显示cGAS、STING、TBK1与IRF3表达与启动子甲基化水平呈负相关，黑色素瘤、结直肠癌、肝癌等多种肿瘤中存在MB21D1与TMEM173启动子高甲基化，使用DNA甲基化抑制剂可逆转STING沉默并恢复I型干扰素应答。组蛋白修饰同样参与调控，组蛋白去乙酰化酶3可通过去乙酰化STING启动子区组蛋白抑制其转录，而组蛋白去甲基化酶KDM5家族则通过去除H3K4甲基化标记沉默STING表达，抑制这些酶可恢复STING转录并增强抗肿瘤免疫。转录水平上，cGAS核心启动子受Sp1与CREB转录因子直接结合调控，决定其基础表达水平。翻译后修饰则包括棕榈酰化、泛素化、乙酰化、磷酸化、谷氨酸化及SUMO化等多种形式，动态调节cGAS与STING的稳定性、定位及活性。例如，STING在反式高尔基网络的半胱氨酸棕榈酰化是其多聚化及招募TBK1所必需的；cGAS的乙酰化在静息状态下抑制其活性，DNA刺激后去乙酰化则解除抑制；AKT介导的cGAS Ser291磷酸化可抑制其酶活性，可能是肿瘤免疫逃逸的机制之一。此外，金属离子如Mn²⁺、Zn²⁺等也可调控cGAS活性，Mn²⁺缺乏会损害树突状细胞成熟与CD8⁺T细胞应答，促进肿瘤生长与转移，而Mn²⁺与免疫检查点抑制剂联用已在临床试验中显示出协同疗效。这些调控机制共同构成整合网络，决定cGAS–STING信号的阈值、持续时间与输出特异性，其失衡与自身免疫病、病毒感染及肿瘤进展密切相关。

5 cGAS–STING激活的实验与临床前治疗证据

在多种临床前肿瘤模型中，STING通路激活均显示出强效抗肿瘤免疫效应。黑色素瘤中STING常因启动子高甲基化失活，瘤内注射STING激动剂可延缓肿瘤生长并增加CD8⁺T细胞浸润，但与DNA甲基化抑制剂联用可产生协同消退效果。卵巢癌中BRCA1缺陷导致染色质不稳定性升高，胞质双链DNA累积激活STING，增强CD8⁺T细胞浸润与肿瘤免疫原性，但肿瘤可通过下调CCL5及I型干扰素基因产生适应性抵抗，慢性STING激活还可诱导VEGF-A表达促进血管生成。子宫内膜癌中STING常被ERα招募的HDAC3表观遗传沉默，抑制HDAC3可重新激活STING并抑制肿瘤生长。结直肠癌中STING缺失加速肿瘤进展，其抗肿瘤效应依赖于CD8⁺T细胞与NK细胞的功能，KDM5去甲基化酶抑制剂可恢复STING表达并抑制肿瘤生长，与抗PD-1联用可显著增强疗效。前列腺癌中肿瘤内在STING表达是STING激动剂发挥作用的前提，其激活可增强CD45⁺白细胞与CD11c⁺树突状细胞浸润。胶质母细胞瘤中STING在肿瘤细胞中被启动子甲基化沉默，但在胶质瘤相关髓系与血管基质细胞中仍保留表达，瘤内递送STING激动剂可重塑肿瘤微环境，延长生存期并增强NK细胞介导的肿瘤清除。胰腺导管腺癌中STING激动剂可重编程肿瘤相关巨噬细胞向促炎表型转化，增强CD8⁺T细胞浸润，并上调NKG2D配体与趋化因子招募并激活NK细胞，同时还可维持肿瘤抑制性癌症相关成纤维细胞表型，改善免疫抑制微环境。肝细胞癌中STING激活通过促进肿瘤细胞凋亡、自噬及I型干扰素应答抑制肿瘤进展，STING激动剂联合有丝分裂检查点抑制剂可协同增强免疫检查点阻断疗效，延长生存期。

6 cGAS–STING通路在人类癌症中的预后、免疫学及治疗意义

不同癌症类型中cGAS–STING通路活性差异显著，其临床影响高度情境依赖。皮肤黑色素瘤中STING常因启动子高甲基化沉默，低表达与较差生存相关，但葡萄膜黑色素瘤却呈现高cGAS表达与较差预后。非小细胞肺癌中STING表达降低与晚期疾病及不良预后相关。微卫星高度不稳定或POLE突变的结直肠癌中STING激活与良好生存及免疫检查点抑制剂强应答相关。三阴性乳腺癌中STING特征升高常与更好无进展生存相关，但慢性激活也可通过IL-6–STAT3信号促进肿瘤存活。人乳头瘤病毒阳性头颈部鳞癌中病毒蛋白E6/E7抑制STING信号，导致免疫逃逸与较差预后。胰腺导管腺癌中STING低表达与“冷”肿瘤微环境及不良预后相关。肾细胞癌则呈现矛盾现象，高STING特征伴随高免疫浸润却与更差预后相关，反映基因组不稳定性驱动的复杂生物学。血液系统恶性肿瘤中，急性髓系白血病的高cGAS–STING表达与较差生存相关，而弥漫性大B细胞淋巴瘤中高通路活性则与较好预后相关。这些异质性表明，cGAS–STING通路既是潜在的预后生物标志物，也是治疗靶点，但其效应取决于肿瘤类型、通路激活程度及时空背景。

7 STING激动剂在癌症治疗中的协同策略

STING激动剂单药疗效有限，与标准治疗联合可发挥协同效应。放疗诱导的DNA双链断裂产生胞质DNA片段与微核，激活cGAS–STING通路，联合STING激动剂可进一步增强树突状细胞交叉呈递、CD8⁺T细胞启动及远处转移灶消退，但高剂量放疗可诱导TREX1降解胞质DNA或升高胆固醇水平抑制STING激活，需通过分次照射或联合他汀类药物克服。化疗药物如顺铂、吉西他滨、紫杉醇等同样通过诱导胞质DNA激活STING通路，增强抗原呈递与T细胞应答。免疫检查点抑制剂与STING激动剂联用可克服慢性STING激活诱导的PD-L1上调与T细胞耗竭，在临床前模型中显示出显著协同抗肿瘤效应，但在早期临床试验中结果不一，提示需优化患者选择与给药策略。嵌合抗原受体T细胞疗法在实体瘤中受限于免疫抑制微环境与T细胞耗竭，联合STING激动剂可通过上调CXCL9/10趋化因子促进CAR-T细胞浸润，并阻断PD-L1介导的耗竭，增强持久抗肿瘤免疫。STING激动剂还可作为癌症疫苗佐剂，增强树突状细胞活化与抗原特异性CD8⁺T细胞应答，在多种肿瘤模型中显示出广谱抗肿瘤效力。

8 临床转化与治疗策略

目前已有多种STING激动剂进入早期临床试验，主要包括环状二核苷酸类、非环状二核苷酸小分子类及其他创新形式。环状二核苷酸类如ADU-S100与MK-1454多为瘤内注射，单药活性有限，与PD-1抑制剂联用可提高部分患者的应答率。非环状二核苷酸小分子类如SNX281与GSK3745417可静脉全身