cGAS-STING信號(hào)通路和自身免疫性疾?、?/h1>
2021-08-21 05:19:58俞宛君江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)與免疫檢驗(yàn)學(xué)教研室鎮(zhèn)江212013
中國免疫學(xué)雜志 2021年14期
俞宛君 夏 圣（江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)與免疫檢驗(yàn)學(xué)教研室，鎮(zhèn)江212013）
自身免疫性疾?。╝utoimmune disease，AID）是一組由于自身免疫耐受被打破而引起的組織、器官慢性炎癥性疾病，以自身反應(yīng)性T細(xì)胞、B細(xì)胞過度活化、自身抗體大量產(chǎn)生為基本特征［1］。AID可分為器官特異性AID和系統(tǒng)性AID，其中，器官特異性AID常見的有橋本氏甲狀腺炎、胰島素依賴型糖尿病、慢性潰瘍性結(jié)腸炎等；而系統(tǒng)性AID最常見的是系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）。SLE的免疫異常幾乎覆蓋整個(gè)免疫系統(tǒng)，被認(rèn)為是AID的原型，因此人們對(duì)SLE的發(fā)病機(jī)制研究也更為深入。研究發(fā)現(xiàn)，天然免疫細(xì)胞產(chǎn)生的Ⅰ型干擾素（typeⅠinterferons，IFN-Ⅰ）在全身自身免疫中起核心作用，可激活B細(xì)胞和T細(xì)胞。反之，B細(xì)胞產(chǎn)生的自身抗體也可刺激樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生IFN-Ⅰ，從而形成一個(gè)包括天然免疫和適應(yīng)性免疫的正向反饋回路，即當(dāng)機(jī)體自身免疫平衡被打破，胞質(zhì)DNA持續(xù)或過度存在引起IFN-Ⅰ持續(xù)產(chǎn)生是導(dǎo)致慢性炎癥和AID的主要原因之一［2］。因此，新的治療方式或許可以同時(shí)將針對(duì)介導(dǎo)自身免疫的多個(gè)重要通路作為靶點(diǎn)［3-4］。
目前，臨床上依然缺乏關(guān)于AID的理想治療方案。當(dāng)前方案通常僅針對(duì)疾病的病理性組織損傷等進(jìn)行治療，同時(shí)對(duì)患者的免疫系統(tǒng)進(jìn)行抑制。此法或許能夠阻斷疾病的繼續(xù)惡化，但長期治療可并發(fā)感染、誘發(fā)腫瘤和骨髓抑制等不良后果或副作用。近年來，研究者們也嘗試通過作用不同靶點(diǎn)，包括靶向不同細(xì)胞因子、不同淋巴細(xì)胞表面標(biāo)志及合成肽免疫原等生物制劑，調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的各個(gè)環(huán)節(jié)，阻礙疾病進(jìn)程［5］。由于對(duì)AID發(fā)病機(jī)制的研究尚未清楚，各類生物制劑的療效及安全性還需大規(guī)模多中心雙盲隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。隨著全球AID發(fā)病率逐年升高，盡快明確AID的發(fā)病機(jī)制，并探索合理有效的治療方案已成為臨床的迫切需求。
1 cGAS-STING信號(hào)通路
1.1 cGAS-STING信號(hào)通路概述 天然免疫是機(jī)體與生俱來的防御能力。天然免疫系統(tǒng)通過模式識(shí)別受體（pattern-recognition receptors，PRRs）識(shí)別病原相關(guān)分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMPs）和損傷相關(guān)分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs），迅速對(duì)外來入侵的病原體以及自身壞死、凋亡或受損組織產(chǎn)生免疫應(yīng)答，筑起保護(hù)機(jī)體的第一道防線［6-7］。能夠識(shí)別細(xì)胞內(nèi)核苷酸的PRRs有維甲酸誘導(dǎo)基因Ⅰ樣受體（RIG-Ⅰlike receptors，RLRs）、核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域NOD樣受體（NOD-like receptors，NLRs）、黑色素瘤缺乏因子2（absentinmelanoma 2，AIM2）、干擾素誘導(dǎo)蛋白16（interferon-inducible protein 16，IFI16）以及近年新發(fā)現(xiàn)的cGAS-STING信號(hào)通路相關(guān)分子等。
cGAS-STING信號(hào)通路的信號(hào)傳遞，主要分為dsDNA的感知、胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和免疫應(yīng)答激活3個(gè)階段。dsDNA感知階段主要包括以環(huán)鳥苷酸-腺苷酸合成酶（cyclic GMP-AMP synthase，cGAS）為首的一系列分子；胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子主要有干擾素基因刺激蛋白（stimulator of interferon gene，STING）和TANK結(jié)合激酶1（TANK-binding kinase 1，TBK1）；而免疫應(yīng)答激活由多種免疫應(yīng)答相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)下游靶基因的表達(dá)，如干擾素調(diào)節(jié)因子3（interferon regulatory factor 3，IRF3）和核因子NF-κB（nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells）。
cGAS存在于胞漿中，是一種核酸轉(zhuǎn)移酶，含有一個(gè)與寡腺苷酸合成酶（oligoadenylate synthase，OAS）催化結(jié)構(gòu)域同源的結(jié)構(gòu)域，依靠其氨基端DNA結(jié)合位點(diǎn)和羧基端鋅指結(jié)構(gòu)，識(shí)別dsDNA磷酸-核糖骨架結(jié)構(gòu)，即幾乎能夠識(shí)別所有類型的dsDNA［8］。相 較 于 其 他 識(shí) 別 細(xì) 胞 質(zhì) 內(nèi)DNA的PRRs，cGAS具有更強(qiáng)的激活效應(yīng)，且其在多種組織和細(xì)胞中都有表達(dá)，被認(rèn)為是胞漿DNA誘導(dǎo)干擾素產(chǎn)生的主要信號(hào)通路分子［9］。cGAS識(shí)別并結(jié)合dsDNA后，催化ATP和GTP生成環(huán)磷酸鳥苷-磷酸腺苷（cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate，cGAMP）。2013年GAO等［10］和ABLASSER等［11］分別利用質(zhì)譜、酶切、核磁共振分析和化學(xué)合成等方法揭示cGAS在體內(nèi)和體外催化合成的二核苷酸不同于細(xì)菌產(chǎn)生的經(jīng)典3'-5'-環(huán)二核苷酸，是含有非經(jīng)典的2'-5'磷酸二酯鍵結(jié)構(gòu)c［G（2'，5'）pA（3'，5'）p］的環(huán)二核苷酸（cyclic dinucleotides，CDNs）。有研究利用反相高效液相色譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)c［G（2'，5'）pA（3'，5'）p］分兩步合成。首先，形成2'-5'磷酸二酯鍵連接，而后再形成3'-5'磷酸二酯鍵連接，稱為2'5'-cGAMP。與3'5'-cGAMP相比，2'5'-cGAMP對(duì)于人體細(xì)胞內(nèi)STING蛋白親和力高，可誘導(dǎo)高水平的干擾素誘導(dǎo)蛋白10（interferon inducible protein-10，IP-10）［10-11］。
STING又稱跨膜蛋白173（TMEM173）、MITA等，是一種跨膜接頭蛋白，主要在巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、T細(xì)胞等的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中普遍表達(dá)，是異常胞漿DNA非特異性免疫的重要組成部分。研究發(fā)現(xiàn)STING可直接結(jié)合dsDNA，也可被其上游含有兩個(gè)3'-5'磷酸二酯鍵的原核CDNs及2'5'-cGAMP誘導(dǎo)活化，導(dǎo)致STING構(gòu)象發(fā)生變化［12］?；罨腟TING可募集TBK1形成STING復(fù)合物。該復(fù)合物可從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)區(qū)域通過高爾基體快速轉(zhuǎn)運(yùn)，定位于近核小體，而后結(jié)合核轉(zhuǎn)錄因子IRF3，并誘導(dǎo)后者磷酸化和二聚化后進(jìn)入細(xì)胞核。STING亦可激活I(lǐng)KK（inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase），導(dǎo)致NF-κB被釋放并轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核內(nèi)。在細(xì)胞核內(nèi)IRF3及NFκB兩種轉(zhuǎn)錄因子激活相關(guān)基因的表達(dá)，誘導(dǎo)IFN-Ⅰ及相關(guān)細(xì)胞因子的產(chǎn)生。STING隨后發(fā)生磷酸化、泛素化等修飾，活性受到抑制，防止天然免疫反應(yīng)的過度激活（圖1）［13］。
圖1 cGAS-STING信號(hào)通路示意圖Fig.1 Schematic diagram of intracellular cGAS-STING signal pathway
1.2 cGAS-STING信號(hào)通路調(diào)控 當(dāng)病原微生物感染人體時(shí)，病原體外源DNA能夠被機(jī)體胞質(zhì)核酸受體cGAS識(shí)別，利用細(xì)胞內(nèi)的ATP和GTP生成第二信使cGAMP。cGAMP能夠和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位蛋白STING相互作用，導(dǎo)致STING構(gòu)象變化，從而招募并磷酸化激活TBK1和IKK，繼而分別激活I(lǐng)RF3和NFκB。而IRF3則進(jìn)入細(xì)胞核，促進(jìn)IFN-Ⅰ表達(dá)，啟動(dòng)天然免疫反應(yīng)抵御病原菌入侵［14］。cGAS除了識(shí)別外源DNA外，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)自身DNA的異常累積同樣可被cGAS辨別，從而持續(xù)性激活cGAS-STING信號(hào)通路，導(dǎo)致機(jī)體AID的發(fā)生［15-18］。
為維持免疫自穩(wěn)，cGAS-STING信號(hào)通路在機(jī)體內(nèi)必然受到精密的調(diào)控。當(dāng)前的研究主要集中在cGAS和STING蛋白翻譯后修飾（磷酸化、泛素化、蘇木化及谷氨?；龋?、cGAS和STING蛋白自身突變及信號(hào)通路交互作用等方面。此外，離子環(huán)境對(duì)cGAS-STING信號(hào)通路也有調(diào)節(jié)作用，如Mn2+可增加cGAS及STING活性，幫助機(jī)體抵御DNA病毒感染［19］。AKT激酶分別磷酸化小鼠和人cGAS結(jié)構(gòu)域的S291和S305殘基，強(qiáng)烈抑制其酶活性，在cGAS介導(dǎo)的抗病毒免疫反應(yīng)中起負(fù)作用［20］。E3泛素連接酶RNF185（ring finger protein 185，RNF185）特異性催化cGAS的K27多泛素化，提高其酶活性，同時(shí)SLE患者RNF185 mRNA表達(dá)升高，但對(duì)于RNF185在SLE中發(fā)揮的具體功能還需進(jìn)一步探索［21］。泛素羧基末端水解酶27（ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase27，USP27x）可與cGAS相互作用，并從cGAS上解離K48連接的多泛素化鏈，從而使cGAS穩(wěn)定［22］。泛素連接酶TRIM56（tripartite-motif-containing protein 56，TRIM56）誘導(dǎo)cGAS的Lys335位點(diǎn)單泛素化，使其二聚化、DNA結(jié)合活性和cGAMP產(chǎn)量顯著增加［23］。類微管蛋白酪氨酸連接酶6（tubulin tyrosine ligase-like enzymes 6，TTLL6）多聚谷氨?；痗GAS抑制其與DNA的結(jié)合能力，而類微管蛋白酪氨酸連接酶4（TTLL4）介導(dǎo)的cGAS單谷氨?；瘎t抑制其合酶活性。相反，羧肽酶6（cytosolic carboxypeptidase 6，CCP6）去除了cGAS的多谷氨?；入拿?（CCP5）水解cGAS的單谷氨?；?，共同導(dǎo)致了cGAS的激活［24］。在未感染及病毒感染早期階段的細(xì)胞中，泛素連接酶TRIM38（tripartite-motif-containing protein 38，TRIM38）以cGAS為靶標(biāo)進(jìn)行蘇木化，可阻止cGAS多泛素化和降解［25］。STING作為胞內(nèi)核酸識(shí)別信號(hào)通路關(guān)鍵接頭蛋白，其受到調(diào)控的研究更為深入。STING的Ser366磷酸化修飾功能存在爭(zhēng)議。有研究表明，TBK1磷酸化STING后可促進(jìn)IRF3的磷酸化二聚化并入核［26］，而激酶ULK1（unc-51 like autophagy activating kinase 1，ULK1）磷酸化STING相同位點(diǎn)后卻抑制STING活性［13］，因此還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)確證。線粒體E3泛素連接酶1（mitochondrial E3 ubiquitin protein ligase 1，MUL1）通過催化STING蛋白K224泛素化促進(jìn)TBK1向IRF3的信號(hào)傳遞［27］。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)E3泛素連接酶復(fù)合體自分泌運(yùn)動(dòng)因子受體-胰島素誘導(dǎo)基因1（autocrine motility factor receptor-insulin induced gene 1，AMFR-INSIG1）催化STING蛋白K27多泛素化來招募TBK1，并促進(jìn)其轉(zhuǎn)位到核周［28］。而泛素連接酶29（tripartite-motifcontaining protein 29，TRIM29）靶向STING蛋白K48泛素化，從而降解STING［29］。需要注意的是，對(duì)于cGAS和STING蛋白翻譯后修飾的研究主要集中于抗病毒免疫領(lǐng)域，其在自身炎癥和AID中對(duì)于cGAS-STING信號(hào)通路的調(diào)控需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。有趣的是，高爾基體中STING的棕櫚?；瘜?duì)于其激活至關(guān)重要。抑制STING棕櫚?；梢种芐AVI相關(guān)的STING突變體引起的IFN-Ⅰ反應(yīng)［30］。這可能為胞漿DNA引發(fā)的自身炎癥和AID提供新的治療方法。
2 自身DNA與cGAS-STING信號(hào)通路
人體正常細(xì)胞的DNA位于細(xì)胞核或線粒體細(xì)胞器內(nèi)，而細(xì)胞質(zhì)內(nèi)則不含DNA。因此，細(xì)胞質(zhì)中若有DNA存在，一方面可能源自入侵的細(xì)菌性病原體或DNA病毒；另一方面可能源自細(xì)胞核或線粒體遭受的損傷。cGAS作為感知DNA的監(jiān)測(cè)器，可提示先天性免疫系統(tǒng)存在的威脅。而關(guān)于機(jī)體如何避免各類PRRs不適當(dāng)?shù)刈R(shí)別內(nèi)源性DNA，其可能機(jī)制有：①宿主受體可能優(yōu)先檢測(cè)病原體基因組結(jié)構(gòu)，如細(xì)菌CpG基序；②宿主受體可能被分配到一個(gè)有限的、沒有自身DNA的亞細(xì)胞區(qū)域；③許多內(nèi)源性核酸的水平低于受體激活閾值［31］；④對(duì)未經(jīng)氧化修飾自身DNA的免疫監(jiān)測(cè)低于由抗菌活性氧或物理損傷引起的氧化DNA，從而避免自身免疫反應(yīng)發(fā)生［32］。同樣，cGAS作為一種不依賴于dsDNA序列的通用胞質(zhì)內(nèi)DNA感受器，在固有免疫中也發(fā)揮“雙刃劍”的效應(yīng)，既要減少對(duì)自身DNA的識(shí)別，又要識(shí)別外源病毒的DNA。有研究分析小鼠cGASDNA復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)長鏈DNA可結(jié)合更多的cGAS二聚體而增強(qiáng)酶活性［33］。隨后，陳志堅(jiān)課題組報(bào)道了cGAS-DNA的相分離現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)較長的DNA片段比短DNA片段更能促進(jìn)液滴形成，且相變對(duì)DNA濃度敏感，證實(shí)cGAS的激活具有DNA長度和濃度的依賴性［34］。在此基礎(chǔ)上，DINSHAW團(tuán)隊(duì)通過分析人類cGAS-DNA復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)揭示人源cGAS催化結(jié)構(gòu)域有一個(gè)額外的DNA結(jié)合界面，可增強(qiáng)酶活性和液相縮合［35］。這些發(fā)現(xiàn)部分解釋了cGAS執(zhí)行胞內(nèi)免疫監(jiān)視功能時(shí)規(guī)避碎片DNA及低濃度DNA干擾的機(jī)制。最近，哈佛大學(xué)JONATHAN團(tuán)隊(duì)的研究指出，cGAS并非既往理解的胞質(zhì)蛋白，而是通過其N端結(jié)構(gòu)域與質(zhì)膜脂質(zhì)結(jié)合的膜定位蛋白。在靜息狀態(tài)下，cGAS的N端的胞膜定位可防止cGAS移位于胞質(zhì)，避免其識(shí)別胞質(zhì)內(nèi)微量DNA，從而減少活化；而當(dāng)cGAS異常定位時(shí)，并不增加其對(duì)外源病毒感染的免疫效應(yīng)［36］。而自身DNA也可通過如下所述的多種機(jī)制激活cGAS-STING信號(hào)通路。
2.1 自身DNA清除缺陷3'-5'核酸修復(fù)外切酶1（three-prime repair exonuclease 1，TREX1）是一種細(xì)胞內(nèi)非常重要的內(nèi)源性DNA核酸外切酶，可通過水解受損的DNA來清除細(xì)胞內(nèi)需要處理的DNA片段，從而避免過度免疫激活和AID的發(fā)生。研究人員發(fā)現(xiàn)，Trex1-/-小鼠可于出生后第8周左右發(fā)生致死性炎癥性疾病。若同時(shí)敲除Irf3，可有效避免高水平的IFN-Ⅰ及自身抗體的產(chǎn)生，防止Trex1-/-小鼠早期死亡，此結(jié)果說明Trex1-/-動(dòng)物的自身免疫癥狀與IRF3依賴的IFN-I產(chǎn)生有關(guān)［37］。同時(shí)，Trex1-/-小鼠表現(xiàn)出與干擾素刺激基因（IFN-stimualted genes，ISGs）表達(dá)升高相關(guān)的自身免疫炎癥表型。而Trex1-/-Cgas-/-小鼠所有可檢測(cè)到的病理表現(xiàn)和分子表型都得到緩解，包括ISGs誘導(dǎo)、自身抗體產(chǎn)生、異常T細(xì)胞激活和致死性。即使只缺失1個(gè)Cgas等位基因，也能在很大程度上挽救Trex1-/-小鼠的表型。這些結(jié)果提示，抑制cGAS可能有助于防治某些自身DNA引起的AID［38］。另有研究發(fā)現(xiàn)，TREX1對(duì)于氧化損傷的DNA分子降解效率較低，在易發(fā)生狼瘡的小鼠皮膚中注射氧化DNA可引起與AID患者類似的病變［32］。TREX1功能缺失突變會(huì)引起IFN-Ⅰ依賴性AID，如AGS綜合癥（Aicardi-Goutieres syndrome，AGS）和家族性凍瘡樣狼瘡（familial chilblain lupus，F(xiàn)CL）等，這些自身免疫紊亂的表現(xiàn)都與細(xì)胞無法正常清除產(chǎn)生的自身DNA片段有關(guān)［39-40］。
脫氧核糖核酸酶Ⅱ（deoxyribonucleaseⅡ，DNaseⅡ）是位于溶酶體、細(xì)胞核以及細(xì)胞分泌物中的一種酸性核酸內(nèi)切酶。DNaseⅡ家族在人體內(nèi)參與多種功能，如降解被吞噬死亡細(xì)胞的DNA，參與紅細(xì)胞的生長分化等。DnaseⅡ-/-小鼠吞噬細(xì)胞功能遭到破壞，可引起嚴(yán)重的免疫缺陷并影響生長發(fā)育［41］。有報(bào)道稱，DnaseⅡ-/-小鼠在子宮內(nèi)胚胎期即死亡，該小鼠胚胎肝臟中含有許多未消化DNA的巨噬細(xì)胞，表明DnaseⅡ-/-小鼠不能降解從紅系前體細(xì)胞衍生的DNA，導(dǎo)致IFN-I的產(chǎn)生，誘導(dǎo)特定ISGs的表達(dá)，導(dǎo)致DnaseⅡ-/-小鼠胚胎期致死［15，38，42］。而成年期的DnaseⅡ-/-鼠可死于類似于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的慢性多關(guān)節(jié)炎［43］。對(duì)于DnaseⅡ-/-Cgas-/-小鼠而言，該小鼠可正常發(fā)育，無明顯的關(guān)節(jié)炎癥狀，抗ds-DNA抗體也呈低水平，并且DnaseII-/-Cgas-/-小鼠中未檢測(cè)到cGAMP表達(dá)，而在DnaseⅡ-/-Sting-/-小鼠中cGAMP高表達(dá)。因此，可認(rèn)為針對(duì)胞漿中累積自身DNA的應(yīng)答，cGAS對(duì)DnaseⅡ-/-細(xì)胞中cGAMP的產(chǎn)生是必不可少的［38］。有研究通過對(duì)ISGs的系統(tǒng)篩選，確定了患有嚴(yán)重新生兒貧血、膜增生性腎小球腎炎、肝纖維化的兩兄妹和一個(gè)單獨(dú)男性病例，均伴隨抗DNA抗體的升高。在這兩個(gè)家族中，發(fā)現(xiàn)DNASE的雙等位基因突變，與DNaseⅡ內(nèi)切酶活性的喪失有關(guān)［44］。
核糖核酸酶H2（RNase H2）是一種核酸修復(fù)酶，可從DNA中清除不必要的核糖核苷酸。RNase H2酶功能的改變是兒童AGS綜合癥的常見原因，與SLE也有關(guān)［45］。有研究利用Rnaseh2bA174T/A174T小鼠作為亞臨床疾病模型研究發(fā)現(xiàn)，該小鼠體內(nèi)ISGs轉(zhuǎn)錄上調(diào)，與AGS患者特征相似，此炎癥反應(yīng)依賴于核酸傳感器cGAS及其適配器STING，并與細(xì)胞RNase H2酶活性降低和DNA損傷增加有關(guān)［46-47］。Cgas-/-或Sting-/-可挽救Rnaseh2bA174T/A174T小鼠的炎癥和自身免疫表型［46］。
2.2 自身DNA泄漏
2.2.1 線粒體DNA應(yīng)激 線粒體DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）在胞內(nèi)通常以數(shù)千拷貝的形式存在，并被包裝成幾百個(gè)稱為“類核”的高階結(jié)構(gòu)。線粒體轉(zhuǎn)錄因子A（mitochondrial transcription factor A，TFAM）與豐富的mtDNA結(jié)合調(diào)節(jié)“類核”的結(jié)構(gòu)、豐度和分離。有研究顯示，由TFAM缺乏引起mtDNA應(yīng)激，異常的mtDNA可逃逸到胞漿中，與DNA傳感器cGAS結(jié)合，并促進(jìn)STING-IRF3依賴信號(hào)，以提高ISGs表達(dá)，增強(qiáng)IFN-Ⅰ反應(yīng)和廣泛的病毒抗性［48］。也有研究表明，細(xì)胞死亡的機(jī)制決定了死亡細(xì)胞是觸發(fā)炎癥反應(yīng)還是保持免疫沉默，而線粒體在誘導(dǎo)細(xì)胞死亡以及免疫沉默信號(hào)通路中起核心作用。在沒有含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase）的情況下，線粒體外膜通透性增高可通過mtDNA依賴激活的cGAS-STING途徑介導(dǎo)IFN-Ⅰ表達(dá)［49］。YU等［50］發(fā)現(xiàn)在非酒精性脂肪性肝炎小鼠模型中，小鼠肝細(xì)胞內(nèi)mtDNA可誘導(dǎo)肝臟Kupffer細(xì)胞表達(dá)TNF-α和IL-6，將小鼠Sting基因敲除或使用NF-κB抑制劑預(yù)處理后，mtDNA誘導(dǎo)炎癥因子表達(dá)的作用減弱。值得注意的是，SLE中也存在功能失調(diào)的線粒體。有研究發(fā)現(xiàn)，SLE患者血漿白細(xì)胞mtDNA拷貝數(shù)的減少與SLE疾病活動(dòng)性指數(shù)的升高和血漿DNA氧化損傷標(biāo)志物8-羥基脫氧鳥苷水平的升高相關(guān)［51］。
2.2.2 細(xì)胞核DNA染色質(zhì)傳統(tǒng)上被認(rèn)為是一個(gè)調(diào)節(jié)基因表達(dá)和沉默的核實(shí)體。然而，最近研究發(fā)現(xiàn)了由原代細(xì)胞的完整細(xì)胞核在衰老過程中剝離出來的細(xì)胞質(zhì)染色質(zhì)片段的存在。這是一種與促炎反應(yīng)相關(guān)的終末細(xì)胞周期阻滯的形式，但染色質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中的功能意義尚不清楚。有研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞質(zhì)染色質(zhì)可激活天然免疫胞質(zhì)DNA傳感cGASSTING途徑，在急性炎癥中抑制原癌基因激活，但在慢性炎癥中與組織損害和癌癥有關(guān)。細(xì)胞質(zhì)染色質(zhì)-cGAS-STING通路促進(jìn)原代人細(xì)胞和小鼠衰老相關(guān)分泌表型。Sting-/-小鼠對(duì)癌基因Ras的免疫監(jiān)測(cè)受損，對(duì)電離輻射導(dǎo)致的組織炎癥反應(yīng)減弱［52］。另有研究報(bào)道，在共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥患者中，DNA損傷修復(fù)受損促進(jìn)細(xì)胞核DNA釋放并在細(xì)胞質(zhì)中積累，導(dǎo)致IFN-Ⅰ產(chǎn)生，同時(shí)導(dǎo)致患者中性粒細(xì)胞中自發(fā)形成胞外誘捕網(wǎng)［53］。2017年德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心YANG等［54］的研究顯示，cGAS定位于非分裂細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，但當(dāng)增殖細(xì)胞處于有絲分裂時(shí)期，cGAS可進(jìn)入細(xì)胞核并與染色質(zhì)DNA結(jié)合。cGAS核定位對(duì)于其執(zhí)行其抗病毒功能可能是必要的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)DNA病毒感染宿主細(xì)胞后會(huì)進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，釋放病毒基因組DNA并在核內(nèi)進(jìn)行復(fù)制。隨后，有研究發(fā)現(xiàn)cGAS在細(xì)胞發(fā)生DNA損傷時(shí)可轉(zhuǎn)位入核，并在DNA損傷位點(diǎn)抑制DNA同源重組修復(fù)，進(jìn)而降低基因組穩(wěn)定性，促進(jìn)腫瘤發(fā)生，這獨(dú)立于cGAS核內(nèi)DNA識(shí)別的功能［55］。因此，cGAS核轉(zhuǎn)位機(jī)制及其能否區(qū)分細(xì)胞核內(nèi)的自體和非我DNA仍有待進(jìn)一步研究。癌細(xì)胞普遍具有染色體不穩(wěn)定性。BAKHOUM等［56］的研究發(fā)現(xiàn)，人體發(fā)生癌癥轉(zhuǎn)移的部分原因可能與體內(nèi)腫瘤細(xì)胞DNA慢性泄露有關(guān)。泄露DNA激活cGAS-STING通路，從而引發(fā)細(xì)胞內(nèi)的慢性炎癥，幫助腫瘤細(xì)胞向遠(yuǎn)處器官擴(kuò)散。
以上研究表明，cGAS-STING通路在自身炎癥和AID發(fā)展進(jìn)程發(fā)揮重要作用。若適當(dāng)抑制該通路活性，會(huì)減緩AID疾病的進(jìn)程。
3 cGAS-STING信號(hào)通路與AID的診斷和治療
通常情況下，炎癥反應(yīng)有助于消除感染，但發(fā)生在某些疾病中的持久炎癥卻能夠損傷機(jī)體。cGAS-STING途徑的不當(dāng)激活或過度激活可產(chǎn)生大量IFN-Ⅰ，釋放至細(xì)胞外的IFN-Ⅰ能夠以自分泌或旁分泌的方式，結(jié)合自身或者周圍細(xì)胞上的IFN-Ⅰ受體（IFNα receptor，IFNAR），進(jìn)一步激活其下游JAK-STAT通路，誘導(dǎo)數(shù)百個(gè)ISGs的表達(dá)，導(dǎo)致自身炎癥和AID［57-58］。
一些研究表明，AID與cGAS-STING通路中相關(guān)蛋白編碼基因突變相關(guān)。因此，可通過基因檢測(cè)輔助診斷AID。2014年的《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》刊登了6例STING相關(guān)嬰兒期起病的血管?。╯ting-associated vasculopathy with onset in infancy，SAVI）。這些病患均由于STING編碼基因TMEMl73獲得性突變所致，p.V155M為該基因的熱點(diǎn)突變。該病可散發(fā)，亦可在家系中呈常染色體顯性遺傳模式，其病例特點(diǎn)包括新生兒期全身炎癥反應(yīng)，嚴(yán)重的組織壞死丟失和間質(zhì)性肺?。?9］。2018年中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院及北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院共同報(bào)道中國大陸地區(qū)首例SAVI病例的臨床表現(xiàn)及基因突變位點(diǎn)［60］。連同干擾素通路激活的其他證據(jù)表明，TMEMl73突變可增強(qiáng)STING蛋白活性，STING高水平地存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺部，可導(dǎo)致皮膚血管炎癥發(fā)生，進(jìn)一步發(fā)展為大范圍肺組織損傷。STING的過度激活可產(chǎn)生大量IFN-Ⅰ，當(dāng)其與IFNAR結(jié)合后，經(jīng)過JAK-STAT信號(hào)通路進(jìn)一步級(jí)聯(lián)活化，產(chǎn)生炎癥因子風(fēng)暴效應(yīng)，從而對(duì)STING高表達(dá)的組織造成嚴(yán)重持久損傷［61-63］。FCL是一種由于核酸酶TREX1或SAMHD1功能缺失突變引起單基因皮膚紅斑狼瘡。在一個(gè)沒有TREX1或SAMHD1突變的多代FCL家系中，研究者們發(fā)現(xiàn)了STING的雜合突變。結(jié)構(gòu)和功能分析表明，突變的STING在沒有配體cGAMP的情況下促進(jìn)了其同源二聚作用，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性的IFN-Ⅰ激活［64-65］。
近年來，人們發(fā)現(xiàn)許多潛在靶向藥物和分子可用于治療由cGAS-STING通路異常引發(fā)的疾病。HAAG等［66］報(bào)道了靶向STING蛋白的高效特異性小分子抑制劑C-176、C-178以及H-151。這些小分子可與人和小鼠細(xì)胞STING蛋白中的Cys91發(fā)生共價(jià)結(jié)合，阻斷STING活化所誘導(dǎo)的棕櫚?；?，阻礙STING多聚體復(fù)合物形成，抑制下游免疫應(yīng)答激活，減弱小鼠自身炎癥疾病的病理特征。該類化合物活性強(qiáng)且分子量低，藥理實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示能夠有效阻斷機(jī)體天然免疫反應(yīng)的信號(hào)通路，是極具潛力的靶向治療cGAS-STING通路相關(guān)AID的候選藥物。2020年1月，Dr.NAN團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)了維持STING蛋白穩(wěn)態(tài)的一個(gè)關(guān)鍵蛋白TOLLIP。敲減Tollip基因可導(dǎo)致非造血細(xì)胞和組織中STING蛋白表達(dá)減少，并使免疫細(xì)胞中的STING蛋白不穩(wěn)定，導(dǎo)致STING信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)能力嚴(yán)重減弱。Tollip-/-可改善STING介導(dǎo)的Trex1-/-小鼠的自身免疫炎癥表型。因此，TOLLIP可以作為一個(gè)潛在的靶標(biāo)用于治療cGAS-STING通路相關(guān)的AID［67］。國內(nèi)也有研究發(fā)現(xiàn)，小分子環(huán)肽astin C可選擇性地抑制胞質(zhì)DNA所誘發(fā)的炎癥反應(yīng)。HSV-1感染Trex1-/-小鼠時(shí)，astin C可阻斷IRF3被招募到STING信號(hào)小體，從而顯著降低其自身免疫炎癥反應(yīng)［68］。在AGS小鼠模型中，作為cGAS與DNA相互作用抑制劑的化合物X6療效優(yōu)于羥氯喹，可顯著降低小鼠脾臟細(xì)胞ISGs的表達(dá)。值得關(guān)注的是，X6在降低SLE患者外周血單個(gè)核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）ISGs表達(dá)方面也明顯優(yōu)于羥氯喹。此結(jié)果表明，X6可作為AGS和SLE的一種新的治療方法來抑制cGAS-STING通路的激活［69］。阿司匹林可使cGAS發(fā)生乙?；瘡亩种芻GAS活性。阿司匹林可顯著抑制AGS綜合征模型Trex1-/-鼠心臟中ISGs的表達(dá)，并有效延長小鼠的生存。針對(duì)國內(nèi)利用一例AGS綜合征患者及其健康的親兄長的PBMCs研究顯示，阿司匹林處理可明顯抑制該患者PBMCs中過度免疫反應(yīng)表型［70］。值得注意的是，在疾病的病理生理過程中，細(xì)胞通常會(huì)接受多種刺激，或者同時(shí)經(jīng)歷許多環(huán)境變化。因此，在這種更復(fù)雜的環(huán)境中，cGAS-STING激活的細(xì)胞反應(yīng)可能不同。IFN-Ⅰ在SLE發(fā)病機(jī)制中占有重要地位，KATO等［71］研究發(fā)現(xiàn)SLE患者血清中的凋亡衍生膜泡可通過激活cGAS-STING途徑誘導(dǎo)IFN-Ⅰ產(chǎn)生。此結(jié)果證實(shí)了DING等［18］的假設(shè)，即多個(gè)器官中cGAS-STING通路對(duì)不適當(dāng)?shù)陌麧{自身DNA感知來促進(jìn)SLE的整體疾病進(jìn)展。然而，也有研究報(bào)道STING有效地抑制了狼瘡易感模型小鼠的炎癥，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Sting-/-可能通過增加Toll樣受體的表達(dá)水平或減少Toll樣受體信號(hào)通路的負(fù)調(diào)控，從而導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的放大激活效應(yīng)［72］。因此，在探索cGAS或STING作為靶標(biāo)進(jìn)行AID治療的過程中需要注意治療所導(dǎo)致的其他效應(yīng)。
4 展望
自2013年首先鑒定cGAS是細(xì)胞質(zhì)DNA免疫識(shí)別通路的DNA受體以來，cGAS-STING信號(hào)通路成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。近年來，許多研究通過對(duì)通路關(guān)鍵分子的深入探討，逐漸解開了當(dāng)機(jī)體遇到細(xì)菌或病毒時(shí)，宿主細(xì)胞如何通過感知病原體核酸來誘導(dǎo)IFN-Ⅰ抵御侵襲。而本綜述簡(jiǎn)要闡述了自身DNA觸發(fā)cGAS-STING信號(hào)通路機(jī)制及靶向此通路自身炎癥和AID的潛力藥物和分子。事實(shí)上，cGAS及STING抑制劑被認(rèn)為具有廣泛的治療潛力，可作為備選來補(bǔ)充現(xiàn)有的治療策略，甚至作為單獨(dú)用藥的治療方案。cGAS及STING抑制劑不僅對(duì)AGS、FCL、SAVI及SLE等自身炎癥和AID有治療的探索價(jià)值，而且對(duì)更多因異常cGAS-STING通路激活誘發(fā)的常見疾病，如非酒精性脂肪性肝炎、慢性阻塞性肺疾病和帕金森病等也有潛在治療價(jià)值。前述靶向藥物多停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段并在動(dòng)物模型中顯示出良好的治療效果，但進(jìn)一步的試驗(yàn)可能因非靶標(biāo)效應(yīng)而受到阻礙，如增加機(jī)會(huì)感染的風(fēng)險(xiǎn)等。值得注意的是，從理論而言，與現(xiàn)有阻斷IFN-Ⅰ下游信號(hào)通路（如JAK抑制劑）的治療藥物相比，cGAS及STING抑制劑可能更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠渌R(shí)別細(xì)胞質(zhì)內(nèi)核苷酸的信號(hào)通路相對(duì)完整。另外，對(duì)cGAS-STING通路的負(fù)向調(diào)控還可減少其他炎癥因子如IL-6、TNF-α表達(dá)，減輕細(xì)胞因子風(fēng)暴及組織損傷程度。cGAS-STING通路更詳細(xì)的分子機(jī)制正在逐漸被解析，但許多問題仍然存在。如大多數(shù)研究都使用了小鼠模型和細(xì)胞系，但兩者之間有很大的區(qū)別，且在人類的臨床試驗(yàn)中更是受到巨大挑戰(zhàn)。因此，繼續(xù)深入了解STING激活的分子信號(hào)機(jī)制，將會(huì)推進(jìn)針對(duì)感染、癌癥和AID新治療策略的開發(fā)。
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俞宛君 夏 圣（江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)與免疫檢驗(yàn)學(xué)教研室，鎮(zhèn)江212013）
自身免疫性疾?。╝utoimmune disease，AID）是一組由于自身免疫耐受被打破而引起的組織、器官慢性炎癥性疾病，以自身反應(yīng)性T細(xì)胞、B細(xì)胞過度活化、自身抗體大量產(chǎn)生為基本特征［1］。AID可分為器官特異性AID和系統(tǒng)性AID，其中，器官特異性AID常見的有橋本氏甲狀腺炎、胰島素依賴型糖尿病、慢性潰瘍性結(jié)腸炎等；而系統(tǒng)性AID最常見的是系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）。SLE的免疫異常幾乎覆蓋整個(gè)免疫系統(tǒng)，被認(rèn)為是AID的原型，因此人們對(duì)SLE的發(fā)病機(jī)制研究也更為深入。研究發(fā)現(xiàn)，天然免疫細(xì)胞產(chǎn)生的Ⅰ型干擾素（typeⅠinterferons，IFN-Ⅰ）在全身自身免疫中起核心作用，可激活B細(xì)胞和T細(xì)胞。反之，B細(xì)胞產(chǎn)生的自身抗體也可刺激樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生IFN-Ⅰ，從而形成一個(gè)包括天然免疫和適應(yīng)性免疫的正向反饋回路，即當(dāng)機(jī)體自身免疫平衡被打破，胞質(zhì)DNA持續(xù)或過度存在引起IFN-Ⅰ持續(xù)產(chǎn)生是導(dǎo)致慢性炎癥和AID的主要原因之一［2］。因此，新的治療方式或許可以同時(shí)將針對(duì)介導(dǎo)自身免疫的多個(gè)重要通路作為靶點(diǎn)［3-4］。
目前，臨床上依然缺乏關(guān)于AID的理想治療方案。當(dāng)前方案通常僅針對(duì)疾病的病理性組織損傷等進(jìn)行治療，同時(shí)對(duì)患者的免疫系統(tǒng)進(jìn)行抑制。此法或許能夠阻斷疾病的繼續(xù)惡化，但長期治療可并發(fā)感染、誘發(fā)腫瘤和骨髓抑制等不良后果或副作用。近年來，研究者們也嘗試通過作用不同靶點(diǎn)，包括靶向不同細(xì)胞因子、不同淋巴細(xì)胞表面標(biāo)志及合成肽免疫原等生物制劑，調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的各個(gè)環(huán)節(jié)，阻礙疾病進(jìn)程［5］。由于對(duì)AID發(fā)病機(jī)制的研究尚未清楚，各類生物制劑的療效及安全性還需大規(guī)模多中心雙盲隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。隨著全球AID發(fā)病率逐年升高，盡快明確AID的發(fā)病機(jī)制，并探索合理有效的治療方案已成為臨床的迫切需求。
1 cGAS-STING信號(hào)通路
1.1 cGAS-STING信號(hào)通路概述 天然免疫是機(jī)體與生俱來的防御能力。天然免疫系統(tǒng)通過模式識(shí)別受體（pattern-recognition receptors，PRRs）識(shí)別病原相關(guān)分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMPs）和損傷相關(guān)分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs），迅速對(duì)外來入侵的病原體以及自身壞死、凋亡或受損組織產(chǎn)生免疫應(yīng)答，筑起保護(hù)機(jī)體的第一道防線［6-7］。能夠識(shí)別細(xì)胞內(nèi)核苷酸的PRRs有維甲酸誘導(dǎo)基因Ⅰ樣受體（RIG-Ⅰlike receptors，RLRs）、核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域NOD樣受體（NOD-like receptors，NLRs）、黑色素瘤缺乏因子2（absentinmelanoma 2，AIM2）、干擾素誘導(dǎo)蛋白16（interferon-inducible protein 16，IFI16）以及近年新發(fā)現(xiàn)的cGAS-STING信號(hào)通路相關(guān)分子等。
cGAS-STING信號(hào)通路的信號(hào)傳遞，主要分為dsDNA的感知、胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和免疫應(yīng)答激活3個(gè)階段。dsDNA感知階段主要包括以環(huán)鳥苷酸-腺苷酸合成酶（cyclic GMP-AMP synthase，cGAS）為首的一系列分子；胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子主要有干擾素基因刺激蛋白（stimulator of interferon gene，STING）和TANK結(jié)合激酶1（TANK-binding kinase 1，TBK1）；而免疫應(yīng)答激活由多種免疫應(yīng)答相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)下游靶基因的表達(dá)，如干擾素調(diào)節(jié)因子3（interferon regulatory factor 3，IRF3）和核因子NF-κB（nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells）。
cGAS存在于胞漿中，是一種核酸轉(zhuǎn)移酶，含有一個(gè)與寡腺苷酸合成酶（oligoadenylate synthase，OAS）催化結(jié)構(gòu)域同源的結(jié)構(gòu)域，依靠其氨基端DNA結(jié)合位點(diǎn)和羧基端鋅指結(jié)構(gòu)，識(shí)別dsDNA磷酸-核糖骨架結(jié)構(gòu)，即幾乎能夠識(shí)別所有類型的dsDNA［8］。相 較 于 其 他 識(shí) 別 細(xì) 胞 質(zhì) 內(nèi)DNA的PRRs，cGAS具有更強(qiáng)的激活效應(yīng)，且其在多種組織和細(xì)胞中都有表達(dá)，被認(rèn)為是胞漿DNA誘導(dǎo)干擾素產(chǎn)生的主要信號(hào)通路分子［9］。cGAS識(shí)別并結(jié)合dsDNA后，催化ATP和GTP生成環(huán)磷酸鳥苷-磷酸腺苷（cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate，cGAMP）。2013年GAO等［10］和ABLASSER等［11］分別利用質(zhì)譜、酶切、核磁共振分析和化學(xué)合成等方法揭示cGAS在體內(nèi)和體外催化合成的二核苷酸不同于細(xì)菌產(chǎn)生的經(jīng)典3'-5'-環(huán)二核苷酸，是含有非經(jīng)典的2'-5'磷酸二酯鍵結(jié)構(gòu)c［G（2'，5'）pA（3'，5'）p］的環(huán)二核苷酸（cyclic dinucleotides，CDNs）。有研究利用反相高效液相色譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)c［G（2'，5'）pA（3'，5'）p］分兩步合成。首先，形成2'-5'磷酸二酯鍵連接，而后再形成3'-5'磷酸二酯鍵連接，稱為2'5'-cGAMP。與3'5'-cGAMP相比，2'5'-cGAMP對(duì)于人體細(xì)胞內(nèi)STING蛋白親和力高，可誘導(dǎo)高水平的干擾素誘導(dǎo)蛋白10（interferon inducible protein-10，IP-10）［10-11］。
STING又稱跨膜蛋白173（TMEM173）、MITA等，是一種跨膜接頭蛋白，主要在巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、T細(xì)胞等的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中普遍表達(dá)，是異常胞漿DNA非特異性免疫的重要組成部分。研究發(fā)現(xiàn)STING可直接結(jié)合dsDNA，也可被其上游含有兩個(gè)3'-5'磷酸二酯鍵的原核CDNs及2'5'-cGAMP誘導(dǎo)活化，導(dǎo)致STING構(gòu)象發(fā)生變化［12］?；罨腟TING可募集TBK1形成STING復(fù)合物。該復(fù)合物可從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)區(qū)域通過高爾基體快速轉(zhuǎn)運(yùn)，定位于近核小體，而后結(jié)合核轉(zhuǎn)錄因子IRF3，并誘導(dǎo)后者磷酸化和二聚化后進(jìn)入細(xì)胞核。STING亦可激活I(lǐng)KK（inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase），導(dǎo)致NF-κB被釋放并轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核內(nèi)。在細(xì)胞核內(nèi)IRF3及NFκB兩種轉(zhuǎn)錄因子激活相關(guān)基因的表達(dá)，誘導(dǎo)IFN-Ⅰ及相關(guān)細(xì)胞因子的產(chǎn)生。STING隨后發(fā)生磷酸化、泛素化等修飾，活性受到抑制，防止天然免疫反應(yīng)的過度激活（圖1）［13］。
圖1 cGAS-STING信號(hào)通路示意圖Fig.1 Schematic diagram of intracellular cGAS-STING signal pathway
1.2 cGAS-STING信號(hào)通路調(diào)控 當(dāng)病原微生物感染人體時(shí)，病原體外源DNA能夠被機(jī)體胞質(zhì)核酸受體cGAS識(shí)別，利用細(xì)胞內(nèi)的ATP和GTP生成第二信使cGAMP。cGAMP能夠和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位蛋白STING相互作用，導(dǎo)致STING構(gòu)象變化，從而招募并磷酸化激活TBK1和IKK，繼而分別激活I(lǐng)RF3和NFκB。而IRF3則進(jìn)入細(xì)胞核，促進(jìn)IFN-Ⅰ表達(dá)，啟動(dòng)天然免疫反應(yīng)抵御病原菌入侵［14］。cGAS除了識(shí)別外源DNA外，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)自身DNA的異常累積同樣可被cGAS辨別，從而持續(xù)性激活cGAS-STING信號(hào)通路，導(dǎo)致機(jī)體AID的發(fā)生［15-18］。
為維持免疫自穩(wěn)，cGAS-STING信號(hào)通路在機(jī)體內(nèi)必然受到精密的調(diào)控。當(dāng)前的研究主要集中在cGAS和STING蛋白翻譯后修飾（磷酸化、泛素化、蘇木化及谷氨?；龋?、cGAS和STING蛋白自身突變及信號(hào)通路交互作用等方面。此外，離子環(huán)境對(duì)cGAS-STING信號(hào)通路也有調(diào)節(jié)作用，如Mn2+可增加cGAS及STING活性，幫助機(jī)體抵御DNA病毒感染［19］。AKT激酶分別磷酸化小鼠和人cGAS結(jié)構(gòu)域的S291和S305殘基，強(qiáng)烈抑制其酶活性，在cGAS介導(dǎo)的抗病毒免疫反應(yīng)中起負(fù)作用［20］。E3泛素連接酶RNF185（ring finger protein 185，RNF185）特異性催化cGAS的K27多泛素化，提高其酶活性，同時(shí)SLE患者RNF185 mRNA表達(dá)升高，但對(duì)于RNF185在SLE中發(fā)揮的具體功能還需進(jìn)一步探索［21］。泛素羧基末端水解酶27（ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase27，USP27x）可與cGAS相互作用，并從cGAS上解離K48連接的多泛素化鏈，從而使cGAS穩(wěn)定［22］。泛素連接酶TRIM56（tripartite-motif-containing protein 56，TRIM56）誘導(dǎo)cGAS的Lys335位點(diǎn)單泛素化，使其二聚化、DNA結(jié)合活性和cGAMP產(chǎn)量顯著增加［23］。類微管蛋白酪氨酸連接酶6（tubulin tyrosine ligase-like enzymes 6，TTLL6）多聚谷氨?；痗GAS抑制其與DNA的結(jié)合能力，而類微管蛋白酪氨酸連接酶4（TTLL4）介導(dǎo)的cGAS單谷氨?；瘎t抑制其合酶活性。相反，羧肽酶6（cytosolic carboxypeptidase 6，CCP6）去除了cGAS的多谷氨?；入拿?（CCP5）水解cGAS的單谷氨?；?，共同導(dǎo)致了cGAS的激活［24］。在未感染及病毒感染早期階段的細(xì)胞中，泛素連接酶TRIM38（tripartite-motif-containing protein 38，TRIM38）以cGAS為靶標(biāo)進(jìn)行蘇木化，可阻止cGAS多泛素化和降解［25］。STING作為胞內(nèi)核酸識(shí)別信號(hào)通路關(guān)鍵接頭蛋白，其受到調(diào)控的研究更為深入。STING的Ser366磷酸化修飾功能存在爭(zhēng)議。有研究表明，TBK1磷酸化STING后可促進(jìn)IRF3的磷酸化二聚化并入核［26］，而激酶ULK1（unc-51 like autophagy activating kinase 1，ULK1）磷酸化STING相同位點(diǎn)后卻抑制STING活性［13］，因此還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)確證。線粒體E3泛素連接酶1（mitochondrial E3 ubiquitin protein ligase 1，MUL1）通過催化STING蛋白K224泛素化促進(jìn)TBK1向IRF3的信號(hào)傳遞［27］。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)E3泛素連接酶復(fù)合體自分泌運(yùn)動(dòng)因子受體-胰島素誘導(dǎo)基因1（autocrine motility factor receptor-insulin induced gene 1，AMFR-INSIG1）催化STING蛋白K27多泛素化來招募TBK1，并促進(jìn)其轉(zhuǎn)位到核周［28］。而泛素連接酶29（tripartite-motifcontaining protein 29，TRIM29）靶向STING蛋白K48泛素化，從而降解STING［29］。需要注意的是，對(duì)于cGAS和STING蛋白翻譯后修飾的研究主要集中于抗病毒免疫領(lǐng)域，其在自身炎癥和AID中對(duì)于cGAS-STING信號(hào)通路的調(diào)控需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。有趣的是，高爾基體中STING的棕櫚?；瘜?duì)于其激活至關(guān)重要。抑制STING棕櫚?；梢种芐AVI相關(guān)的STING突變體引起的IFN-Ⅰ反應(yīng)［30］。這可能為胞漿DNA引發(fā)的自身炎癥和AID提供新的治療方法。
2 自身DNA與cGAS-STING信號(hào)通路
人體正常細(xì)胞的DNA位于細(xì)胞核或線粒體細(xì)胞器內(nèi)，而細(xì)胞質(zhì)內(nèi)則不含DNA。因此，細(xì)胞質(zhì)中若有DNA存在，一方面可能源自入侵的細(xì)菌性病原體或DNA病毒；另一方面可能源自細(xì)胞核或線粒體遭受的損傷。cGAS作為感知DNA的監(jiān)測(cè)器，可提示先天性免疫系統(tǒng)存在的威脅。而關(guān)于機(jī)體如何避免各類PRRs不適當(dāng)?shù)刈R(shí)別內(nèi)源性DNA，其可能機(jī)制有：①宿主受體可能優(yōu)先檢測(cè)病原體基因組結(jié)構(gòu)，如細(xì)菌CpG基序；②宿主受體可能被分配到一個(gè)有限的、沒有自身DNA的亞細(xì)胞區(qū)域；③許多內(nèi)源性核酸的水平低于受體激活閾值［31］；④對(duì)未經(jīng)氧化修飾自身DNA的免疫監(jiān)測(cè)低于由抗菌活性氧或物理損傷引起的氧化DNA，從而避免自身免疫反應(yīng)發(fā)生［32］。同樣，cGAS作為一種不依賴于dsDNA序列的通用胞質(zhì)內(nèi)DNA感受器，在固有免疫中也發(fā)揮“雙刃劍”的效應(yīng)，既要減少對(duì)自身DNA的識(shí)別，又要識(shí)別外源病毒的DNA。有研究分析小鼠cGASDNA復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)長鏈DNA可結(jié)合更多的cGAS二聚體而增強(qiáng)酶活性［33］。隨后，陳志堅(jiān)課題組報(bào)道了cGAS-DNA的相分離現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)較長的DNA片段比短DNA片段更能促進(jìn)液滴形成，且相變對(duì)DNA濃度敏感，證實(shí)cGAS的激活具有DNA長度和濃度的依賴性［34］。在此基礎(chǔ)上，DINSHAW團(tuán)隊(duì)通過分析人類cGAS-DNA復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)揭示人源cGAS催化結(jié)構(gòu)域有一個(gè)額外的DNA結(jié)合界面，可增強(qiáng)酶活性和液相縮合［35］。這些發(fā)現(xiàn)部分解釋了cGAS執(zhí)行胞內(nèi)免疫監(jiān)視功能時(shí)規(guī)避碎片DNA及低濃度DNA干擾的機(jī)制。最近，哈佛大學(xué)JONATHAN團(tuán)隊(duì)的研究指出，cGAS并非既往理解的胞質(zhì)蛋白，而是通過其N端結(jié)構(gòu)域與質(zhì)膜脂質(zhì)結(jié)合的膜定位蛋白。在靜息狀態(tài)下，cGAS的N端的胞膜定位可防止cGAS移位于胞質(zhì)，避免其識(shí)別胞質(zhì)內(nèi)微量DNA，從而減少活化；而當(dāng)cGAS異常定位時(shí)，并不增加其對(duì)外源病毒感染的免疫效應(yīng)［36］。而自身DNA也可通過如下所述的多種機(jī)制激活cGAS-STING信號(hào)通路。
2.1 自身DNA清除缺陷3'-5'核酸修復(fù)外切酶1（three-prime repair exonuclease 1，TREX1）是一種細(xì)胞內(nèi)非常重要的內(nèi)源性DNA核酸外切酶，可通過水解受損的DNA來清除細(xì)胞內(nèi)需要處理的DNA片段，從而避免過度免疫激活和AID的發(fā)生。研究人員發(fā)現(xiàn)，Trex1-/-小鼠可于出生后第8周左右發(fā)生致死性炎癥性疾病。若同時(shí)敲除Irf3，可有效避免高水平的IFN-Ⅰ及自身抗體的產(chǎn)生，防止Trex1-/-小鼠早期死亡，此結(jié)果說明Trex1-/-動(dòng)物的自身免疫癥狀與IRF3依賴的IFN-I產(chǎn)生有關(guān)［37］。同時(shí)，Trex1-/-小鼠表現(xiàn)出與干擾素刺激基因（IFN-stimualted genes，ISGs）表達(dá)升高相關(guān)的自身免疫炎癥表型。而Trex1-/-Cgas-/-小鼠所有可檢測(cè)到的病理表現(xiàn)和分子表型都得到緩解，包括ISGs誘導(dǎo)、自身抗體產(chǎn)生、異常T細(xì)胞激活和致死性。即使只缺失1個(gè)Cgas等位基因，也能在很大程度上挽救Trex1-/-小鼠的表型。這些結(jié)果提示，抑制cGAS可能有助于防治某些自身DNA引起的AID［38］。另有研究發(fā)現(xiàn)，TREX1對(duì)于氧化損傷的DNA分子降解效率較低，在易發(fā)生狼瘡的小鼠皮膚中注射氧化DNA可引起與AID患者類似的病變［32］。TREX1功能缺失突變會(huì)引起IFN-Ⅰ依賴性AID，如AGS綜合癥（Aicardi-Goutieres syndrome，AGS）和家族性凍瘡樣狼瘡（familial chilblain lupus，F(xiàn)CL）等，這些自身免疫紊亂的表現(xiàn)都與細(xì)胞無法正常清除產(chǎn)生的自身DNA片段有關(guān)［39-40］。
脫氧核糖核酸酶Ⅱ（deoxyribonucleaseⅡ，DNaseⅡ）是位于溶酶體、細(xì)胞核以及細(xì)胞分泌物中的一種酸性核酸內(nèi)切酶。DNaseⅡ家族在人體內(nèi)參與多種功能，如降解被吞噬死亡細(xì)胞的DNA，參與紅細(xì)胞的生長分化等。DnaseⅡ-/-小鼠吞噬細(xì)胞功能遭到破壞，可引起嚴(yán)重的免疫缺陷并影響生長發(fā)育［41］。有報(bào)道稱，DnaseⅡ-/-小鼠在子宮內(nèi)胚胎期即死亡，該小鼠胚胎肝臟中含有許多未消化DNA的巨噬細(xì)胞，表明DnaseⅡ-/-小鼠不能降解從紅系前體細(xì)胞衍生的DNA，導(dǎo)致IFN-I的產(chǎn)生，誘導(dǎo)特定ISGs的表達(dá)，導(dǎo)致DnaseⅡ-/-小鼠胚胎期致死［15，38，42］。而成年期的DnaseⅡ-/-鼠可死于類似于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的慢性多關(guān)節(jié)炎［43］。對(duì)于DnaseⅡ-/-Cgas-/-小鼠而言，該小鼠可正常發(fā)育，無明顯的關(guān)節(jié)炎癥狀，抗ds-DNA抗體也呈低水平，并且DnaseII-/-Cgas-/-小鼠中未檢測(cè)到cGAMP表達(dá)，而在DnaseⅡ-/-Sting-/-小鼠中cGAMP高表達(dá)。因此，可認(rèn)為針對(duì)胞漿中累積自身DNA的應(yīng)答，cGAS對(duì)DnaseⅡ-/-細(xì)胞中cGAMP的產(chǎn)生是必不可少的［38］。有研究通過對(duì)ISGs的系統(tǒng)篩選，確定了患有嚴(yán)重新生兒貧血、膜增生性腎小球腎炎、肝纖維化的兩兄妹和一個(gè)單獨(dú)男性病例，均伴隨抗DNA抗體的升高。在這兩個(gè)家族中，發(fā)現(xiàn)DNASE的雙等位基因突變，與DNaseⅡ內(nèi)切酶活性的喪失有關(guān)［44］。
核糖核酸酶H2（RNase H2）是一種核酸修復(fù)酶，可從DNA中清除不必要的核糖核苷酸。RNase H2酶功能的改變是兒童AGS綜合癥的常見原因，與SLE也有關(guān)［45］。有研究利用Rnaseh2bA174T/A174T小鼠作為亞臨床疾病模型研究發(fā)現(xiàn)，該小鼠體內(nèi)ISGs轉(zhuǎn)錄上調(diào)，與AGS患者特征相似，此炎癥反應(yīng)依賴于核酸傳感器cGAS及其適配器STING，并與細(xì)胞RNase H2酶活性降低和DNA損傷增加有關(guān)［46-47］。Cgas-/-或Sting-/-可挽救Rnaseh2bA174T/A174T小鼠的炎癥和自身免疫表型［46］。
2.2 自身DNA泄漏
2.2.1 線粒體DNA應(yīng)激 線粒體DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）在胞內(nèi)通常以數(shù)千拷貝的形式存在，并被包裝成幾百個(gè)稱為“類核”的高階結(jié)構(gòu)。線粒體轉(zhuǎn)錄因子A（mitochondrial transcription factor A，TFAM）與豐富的mtDNA結(jié)合調(diào)節(jié)“類核”的結(jié)構(gòu)、豐度和分離。有研究顯示，由TFAM缺乏引起mtDNA應(yīng)激，異常的mtDNA可逃逸到胞漿中，與DNA傳感器cGAS結(jié)合，并促進(jìn)STING-IRF3依賴信號(hào)，以提高ISGs表達(dá)，增強(qiáng)IFN-Ⅰ反應(yīng)和廣泛的病毒抗性［48］。也有研究表明，細(xì)胞死亡的機(jī)制決定了死亡細(xì)胞是觸發(fā)炎癥反應(yīng)還是保持免疫沉默，而線粒體在誘導(dǎo)細(xì)胞死亡以及免疫沉默信號(hào)通路中起核心作用。在沒有含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase）的情況下，線粒體外膜通透性增高可通過mtDNA依賴激活的cGAS-STING途徑介導(dǎo)IFN-Ⅰ表達(dá)［49］。YU等［50］發(fā)現(xiàn)在非酒精性脂肪性肝炎小鼠模型中，小鼠肝細(xì)胞內(nèi)mtDNA可誘導(dǎo)肝臟Kupffer細(xì)胞表達(dá)TNF-α和IL-6，將小鼠Sting基因敲除或使用NF-κB抑制劑預(yù)處理后，mtDNA誘導(dǎo)炎癥因子表達(dá)的作用減弱。值得注意的是，SLE中也存在功能失調(diào)的線粒體。有研究發(fā)現(xiàn)，SLE患者血漿白細(xì)胞mtDNA拷貝數(shù)的減少與SLE疾病活動(dòng)性指數(shù)的升高和血漿DNA氧化損傷標(biāo)志物8-羥基脫氧鳥苷水平的升高相關(guān)［51］。
2.2.2 細(xì)胞核DNA染色質(zhì)傳統(tǒng)上被認(rèn)為是一個(gè)調(diào)節(jié)基因表達(dá)和沉默的核實(shí)體。然而，最近研究發(fā)現(xiàn)了由原代細(xì)胞的完整細(xì)胞核在衰老過程中剝離出來的細(xì)胞質(zhì)染色質(zhì)片段的存在。這是一種與促炎反應(yīng)相關(guān)的終末細(xì)胞周期阻滯的形式，但染色質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中的功能意義尚不清楚。有研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞質(zhì)染色質(zhì)可激活天然免疫胞質(zhì)DNA傳感cGASSTING途徑，在急性炎癥中抑制原癌基因激活，但在慢性炎癥中與組織損害和癌癥有關(guān)。細(xì)胞質(zhì)染色質(zhì)-cGAS-STING通路促進(jìn)原代人細(xì)胞和小鼠衰老相關(guān)分泌表型。Sting-/-小鼠對(duì)癌基因Ras的免疫監(jiān)測(cè)受損，對(duì)電離輻射導(dǎo)致的組織炎癥反應(yīng)減弱［52］。另有研究報(bào)道，在共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥患者中，DNA損傷修復(fù)受損促進(jìn)細(xì)胞核DNA釋放并在細(xì)胞質(zhì)中積累，導(dǎo)致IFN-Ⅰ產(chǎn)生，同時(shí)導(dǎo)致患者中性粒細(xì)胞中自發(fā)形成胞外誘捕網(wǎng)［53］。2017年德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心YANG等［54］的研究顯示，cGAS定位于非分裂細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，但當(dāng)增殖細(xì)胞處于有絲分裂時(shí)期，cGAS可進(jìn)入細(xì)胞核并與染色質(zhì)DNA結(jié)合。cGAS核定位對(duì)于其執(zhí)行其抗病毒功能可能是必要的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)DNA病毒感染宿主細(xì)胞后會(huì)進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，釋放病毒基因組DNA并在核內(nèi)進(jìn)行復(fù)制。隨后，有研究發(fā)現(xiàn)cGAS在細(xì)胞發(fā)生DNA損傷時(shí)可轉(zhuǎn)位入核，并在DNA損傷位點(diǎn)抑制DNA同源重組修復(fù)，進(jìn)而降低基因組穩(wěn)定性，促進(jìn)腫瘤發(fā)生，這獨(dú)立于cGAS核內(nèi)DNA識(shí)別的功能［55］。因此，cGAS核轉(zhuǎn)位機(jī)制及其能否區(qū)分細(xì)胞核內(nèi)的自體和非我DNA仍有待進(jìn)一步研究。癌細(xì)胞普遍具有染色體不穩(wěn)定性。BAKHOUM等［56］的研究發(fā)現(xiàn)，人體發(fā)生癌癥轉(zhuǎn)移的部分原因可能與體內(nèi)腫瘤細(xì)胞DNA慢性泄露有關(guān)。泄露DNA激活cGAS-STING通路，從而引發(fā)細(xì)胞內(nèi)的慢性炎癥，幫助腫瘤細(xì)胞向遠(yuǎn)處器官擴(kuò)散。
以上研究表明，cGAS-STING通路在自身炎癥和AID發(fā)展進(jìn)程發(fā)揮重要作用。若適當(dāng)抑制該通路活性，會(huì)減緩AID疾病的進(jìn)程。
3 cGAS-STING信號(hào)通路與AID的診斷和治療
通常情況下，炎癥反應(yīng)有助于消除感染，但發(fā)生在某些疾病中的持久炎癥卻能夠損傷機(jī)體。cGAS-STING途徑的不當(dāng)激活或過度激活可產(chǎn)生大量IFN-Ⅰ，釋放至細(xì)胞外的IFN-Ⅰ能夠以自分泌或旁分泌的方式，結(jié)合自身或者周圍細(xì)胞上的IFN-Ⅰ受體（IFNα receptor，IFNAR），進(jìn)一步激活其下游JAK-STAT通路，誘導(dǎo)數(shù)百個(gè)ISGs的表達(dá)，導(dǎo)致自身炎癥和AID［57-58］。
一些研究表明，AID與cGAS-STING通路中相關(guān)蛋白編碼基因突變相關(guān)。因此，可通過基因檢測(cè)輔助診斷AID。2014年的《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》刊登了6例STING相關(guān)嬰兒期起病的血管?。╯ting-associated vasculopathy with onset in infancy，SAVI）。這些病患均由于STING編碼基因TMEMl73獲得性突變所致，p.V155M為該基因的熱點(diǎn)突變。該病可散發(fā)，亦可在家系中呈常染色體顯性遺傳模式，其病例特點(diǎn)包括新生兒期全身炎癥反應(yīng)，嚴(yán)重的組織壞死丟失和間質(zhì)性肺?。?9］。2018年中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院及北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院共同報(bào)道中國大陸地區(qū)首例SAVI病例的臨床表現(xiàn)及基因突變位點(diǎn)［60］。連同干擾素通路激活的其他證據(jù)表明，TMEMl73突變可增強(qiáng)STING蛋白活性，STING高水平地存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺部，可導(dǎo)致皮膚血管炎癥發(fā)生，進(jìn)一步發(fā)展為大范圍肺組織損傷。STING的過度激活可產(chǎn)生大量IFN-Ⅰ，當(dāng)其與IFNAR結(jié)合后，經(jīng)過JAK-STAT信號(hào)通路進(jìn)一步級(jí)聯(lián)活化，產(chǎn)生炎癥因子風(fēng)暴效應(yīng)，從而對(duì)STING高表達(dá)的組織造成嚴(yán)重持久損傷［61-63］。FCL是一種由于核酸酶TREX1或SAMHD1功能缺失突變引起單基因皮膚紅斑狼瘡。在一個(gè)沒有TREX1或SAMHD1突變的多代FCL家系中，研究者們發(fā)現(xiàn)了STING的雜合突變。結(jié)構(gòu)和功能分析表明，突變的STING在沒有配體cGAMP的情況下促進(jìn)了其同源二聚作用，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性的IFN-Ⅰ激活［64-65］。
近年來，人們發(fā)現(xiàn)許多潛在靶向藥物和分子可用于治療由cGAS-STING通路異常引發(fā)的疾病。HAAG等［66］報(bào)道了靶向STING蛋白的高效特異性小分子抑制劑C-176、C-178以及H-151。這些小分子可與人和小鼠細(xì)胞STING蛋白中的Cys91發(fā)生共價(jià)結(jié)合，阻斷STING活化所誘導(dǎo)的棕櫚?；?，阻礙STING多聚體復(fù)合物形成，抑制下游免疫應(yīng)答激活，減弱小鼠自身炎癥疾病的病理特征。該類化合物活性強(qiáng)且分子量低，藥理實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示能夠有效阻斷機(jī)體天然免疫反應(yīng)的信號(hào)通路，是極具潛力的靶向治療cGAS-STING通路相關(guān)AID的候選藥物。2020年1月，Dr.NAN團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)了維持STING蛋白穩(wěn)態(tài)的一個(gè)關(guān)鍵蛋白TOLLIP。敲減Tollip基因可導(dǎo)致非造血細(xì)胞和組織中STING蛋白表達(dá)減少，并使免疫細(xì)胞中的STING蛋白不穩(wěn)定，導(dǎo)致STING信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)能力嚴(yán)重減弱。Tollip-/-可改善STING介導(dǎo)的Trex1-/-小鼠的自身免疫炎癥表型。因此，TOLLIP可以作為一個(gè)潛在的靶標(biāo)用于治療cGAS-STING通路相關(guān)的AID［67］。國內(nèi)也有研究發(fā)現(xiàn)，小分子環(huán)肽astin C可選擇性地抑制胞質(zhì)DNA所誘發(fā)的炎癥反應(yīng)。HSV-1感染Trex1-/-小鼠時(shí)，astin C可阻斷IRF3被招募到STING信號(hào)小體，從而顯著降低其自身免疫炎癥反應(yīng)［68］。在AGS小鼠模型中，作為cGAS與DNA相互作用抑制劑的化合物X6療效優(yōu)于羥氯喹，可顯著降低小鼠脾臟細(xì)胞ISGs的表達(dá)。值得關(guān)注的是，X6在降低SLE患者外周血單個(gè)核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）ISGs表達(dá)方面也明顯優(yōu)于羥氯喹。此結(jié)果表明，X6可作為AGS和SLE的一種新的治療方法來抑制cGAS-STING通路的激活［69］。阿司匹林可使cGAS發(fā)生乙?；瘡亩种芻GAS活性。阿司匹林可顯著抑制AGS綜合征模型Trex1-/-鼠心臟中ISGs的表達(dá)，并有效延長小鼠的生存。針對(duì)國內(nèi)利用一例AGS綜合征患者及其健康的親兄長的PBMCs研究顯示，阿司匹林處理可明顯抑制該患者PBMCs中過度免疫反應(yīng)表型［70］。值得注意的是，在疾病的病理生理過程中，細(xì)胞通常會(huì)接受多種刺激，或者同時(shí)經(jīng)歷許多環(huán)境變化。因此，在這種更復(fù)雜的環(huán)境中，cGAS-STING激活的細(xì)胞反應(yīng)可能不同。IFN-Ⅰ在SLE發(fā)病機(jī)制中占有重要地位，KATO等［71］研究發(fā)現(xiàn)SLE患者血清中的凋亡衍生膜泡可通過激活cGAS-STING途徑誘導(dǎo)IFN-Ⅰ產(chǎn)生。此結(jié)果證實(shí)了DING等［18］的假設(shè)，即多個(gè)器官中cGAS-STING通路對(duì)不適當(dāng)?shù)陌麧{自身DNA感知來促進(jìn)SLE的整體疾病進(jìn)展。然而，也有研究報(bào)道STING有效地抑制了狼瘡易感模型小鼠的炎癥，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Sting-/-可能通過增加Toll樣受體的表達(dá)水平或減少Toll樣受體信號(hào)通路的負(fù)調(diào)控，從而導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的放大激活效應(yīng)［72］。因此，在探索cGAS或STING作為靶標(biāo)進(jìn)行AID治療的過程中需要注意治療所導(dǎo)致的其他效應(yīng)。
4 展望
自2013年首先鑒定cGAS是細(xì)胞質(zhì)DNA免疫識(shí)別通路的DNA受體以來，cGAS-STING信號(hào)通路成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。近年來，許多研究通過對(duì)通路關(guān)鍵分子的深入探討，逐漸解開了當(dāng)機(jī)體遇到細(xì)菌或病毒時(shí)，宿主細(xì)胞如何通過感知病原體核酸來誘導(dǎo)IFN-Ⅰ抵御侵襲。而本綜述簡(jiǎn)要闡述了自身DNA觸發(fā)cGAS-STING信號(hào)通路機(jī)制及靶向此通路自身炎癥和AID的潛力藥物和分子。事實(shí)上，cGAS及STING抑制劑被認(rèn)為具有廣泛的治療潛力，可作為備選來補(bǔ)充現(xiàn)有的治療策略，甚至作為單獨(dú)用藥的治療方案。cGAS及STING抑制劑不僅對(duì)AGS、FCL、SAVI及SLE等自身炎癥和AID有治療的探索價(jià)值，而且對(duì)更多因異常cGAS-STING通路激活誘發(fā)的常見疾病，如非酒精性脂肪性肝炎、慢性阻塞性肺疾病和帕金森病等也有潛在治療價(jià)值。前述靶向藥物多停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段并在動(dòng)物模型中顯示出良好的治療效果，但進(jìn)一步的試驗(yàn)可能因非靶標(biāo)效應(yīng)而受到阻礙，如增加機(jī)會(huì)感染的風(fēng)險(xiǎn)等。值得注意的是，從理論而言，與現(xiàn)有阻斷IFN-Ⅰ下游信號(hào)通路（如JAK抑制劑）的治療藥物相比，cGAS及STING抑制劑可能更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠渌R(shí)別細(xì)胞質(zhì)內(nèi)核苷酸的信號(hào)通路相對(duì)完整。另外，對(duì)cGAS-STING通路的負(fù)向調(diào)控還可減少其他炎癥因子如IL-6、TNF-α表達(dá)，減輕細(xì)胞因子風(fēng)暴及組織損傷程度。cGAS-STING通路更詳細(xì)的分子機(jī)制正在逐漸被解析，但許多問題仍然存在。如大多數(shù)研究都使用了小鼠模型和細(xì)胞系，但兩者之間有很大的區(qū)別，且在人類的臨床試驗(yàn)中更是受到巨大挑戰(zhàn)。因此，繼續(xù)深入了解STING激活的分子信號(hào)機(jī)制，將會(huì)推進(jìn)針對(duì)感染、癌癥和AID新治療策略的開發(fā)。
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