2025年3月10日，中國復旦大學附屬華山醫(yī)院消化病研究所劉杰和駱菲菲團隊在《Cancer Cell》上發(fā)表重要研究論文“Targeting tumor monocyte-intrinsic PD-L1 by rewiring STING signaling and enhancing STING agonist therapy”。該研究首次揭示了STING激動劑誘導單核細胞內源性PD-L1介導免疫抑制的全新機制，并創(chuàng)新性地提出通過重編程STING信號信號通路以提升治療療效的策略。研究使用的C57BL/6JGpt (品系編號：N000013), BALB/cJGpt (品系編號：N000020), Sting1-KO (品系編號：T012747)與Irf3-KO (品系編號：T013849) 小鼠模型來源于集萃藥康。

研究背景

干擾素基因刺激因子（STING）通路在抗癌免疫中扮演著復雜的“雙刃劍”角色。一方面，它在啟動針對病原體和腫瘤的免疫應答中至關重要，STING激動劑在臨床前模型模型中展現(xiàn)出巨大潛力；然而，臨床試驗中單一STING激動劑療法療效有限，腫瘤常表現(xiàn)出抵抗性；甚至新興證據(jù)表明STING通路可能在某些情況下促進腫瘤進展。其中，PD-L1被視為關鍵的負向調控因子。PD-L1在腫瘤微環(huán)境（TME）中的過表達，通過與PD-1結合抑制抗腫瘤免疫。盡管PD-1/PD-L1阻斷聯(lián)合STING激動劑的策略優(yōu)于單藥治療，但總體應答率仍有待提高。

研究結果

宿主細胞內源性PD-L1 決定STING激動劑的抗腫瘤療效

為了闡明PD-L1在STING激動劑抗腫瘤效應中的作用，研究團隊利用CRISPR-Cas9技術構建了B16F10黑色素瘤細胞PD-L1敲除株及宿主全身性PD-L1敲除小鼠（Cd274-KO），并結合雙側腫瘤模型進行研究。在野生型小鼠中，僅敲除腫瘤細胞PD-L1對DMXAA（一種STING激動劑）的療效無顯著影響。而在Cd274-KO宿主小鼠中，DMXAA治療展現(xiàn)出更顯著的腫瘤抑制作用。在雙側腫瘤模型中，局部注射DMXAA不僅能控制注射部位的腫瘤，還能誘導遠處（非注射側）腫瘤消退；聯(lián)合應用PD-L1阻斷抗體可進一步增強DMXAA引起的遠處抗腫瘤效應。這些突破性發(fā)現(xiàn)表明，宿主PD-L1可能并非僅僅通過與PD-1的外在結合來發(fā)揮作用，而是通過其細胞內在抑制功能，在更深層次上削弱了STING介導的抗腫瘤免疫。

圖1. 宿主細胞內源性PD-L1消融增強STING激動劑的抗腫瘤作用。

STING激活通過腫瘤單核細胞中PD-L1驅動免疫抑制 

通過流式細胞術、體外實驗及單細胞RNA測序（scRNA-seq）分析等多種手段，研究團隊發(fā)現(xiàn)STING激活后，腫瘤微環(huán)境中髓系細胞，特別是腫瘤單核細胞（Tu.Mons）成為PD-L1的主要來源。多種STING激動劑可直接上調單核細胞的PD-L1表達，對人類黑色素瘤的數(shù)據(jù)分析也支持這一結論。此外，PD-L1過表達會損害CD8+T細胞（CTLs）功能，且STING激動劑治療會增加腫瘤內CTLs的耗竭程度。這些結果揭示了STING激活與PD-L1表達及腫瘤免疫抑制性微環(huán)境之間的緊密關聯(lián)。

圖2. STING激活可增加腫瘤單核細胞中PD-L1的表達

STING誘導的內源性PD-L1驅動腫瘤單核細胞的促腫瘤特性及STING激動劑的耐藥性

研究深入探討了PD-L1? Tu.Mons在腫瘤進展和STING激動劑耐藥中的作用。分析黑色素瘤單細胞數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，有轉移患者單核細胞 PD-L1 表達顯著高于無轉移者，提示其促腫瘤潛力。通過體內特異性耗竭Ly6C+單核細胞，研究觀察到腫瘤生長受到抑制，STING激動劑DMXAA的抗腫瘤效果增強，同時效應性CD8+T細胞頻率增加。這些結果表明Tu.Mons不僅可能促進腫瘤進展，還是機體對STING激動劑療法產生耐藥性的重要因素。進一步實驗揭示，造成這種STING誘導的Tu.Mons免疫抑制功能的關鍵因素在于其細胞內在的PD-L1表達，而非僅其細胞表面PD-L1。具體而言，當將腫瘤細胞植入乏單核細胞趨化關鍵分子CCR2（Ccr2-KO） 的小鼠，并通過過繼轉移向小鼠提供敲除了Cd274基因（編碼PD-L1）的單核細胞（Cd274-KO）時，相比于接受野生型單核細胞的小鼠，其對DMXAA治療的反應更佳，表現(xiàn)為效應性CD8+T細胞浸潤顯著增多。這清楚地證實，單核細胞中由STING通路誘導的內源性PD-L1是損害STING激動劑抗腫瘤療效的核心機制。

圖3. STING誘導的內源PD-L1驅動腫瘤單核細胞的促腫瘤特性及腫瘤對STING激活的耐藥性

STING通過 IFN-I-IFNAR 軸誘導腫瘤單核細胞內源 PD-L1 表達

鑒于STING誘導的細胞內源性PD-L1對Tu.Mons 促腫瘤特性的重要作用，研究團隊進一步探究了PD-L1上調的機制。通過比較經STING激動劑DMXAA 處理的荷瘤小鼠不同單核細胞（WT PD-L1hi/lo/–Tu.Mons、WT PB.Mons 等）的mRNA表達譜，探究PD-L1上調機制。發(fā)現(xiàn)WT PD-L1hiTu.Mons與其他組轉錄特征差異明顯，其促腫瘤相關基因表達更高，且能抑制CD8?T細胞增殖。對人類癌癥泛癌隊列的生存分析顯示，PD-L1hiTu.Mons特征評分高的患者死亡風險高，PD-L1lo/–預后好,這些發(fā)現(xiàn)表明，STING誘導的PD-L1hi和PD-L1lo/–Tu.Mons在人類癌癥進展中發(fā)揮著截然不同的作用。進一步探究驅動STING誘導Tu.Mons中PD-L1過表達的效應，通過GSEA等分析發(fā)現(xiàn)，STING介導的IFN-I自分泌反應是主要驅動因素，而非NF-κB激活，因為IFNAR阻斷可降低 PD-L1 表達，而TNF-α和IL-6阻斷無此效果，且Ifnar1或Irf3缺陷時PD-L1上調受抑制。

TLR2激活的腫瘤單核細胞對STING誘導的內源PD-L1上調及促腫瘤特性具有抗性

研究發(fā)現(xiàn)，PD-L1低表達/缺失和Cd274基因敲除的Tu.Mons在STING激活后，呈現(xiàn)TLR和NF-κB激活特征卻無促腫瘤表型，且STING誘導的PD-L1上調在相關細胞重新暴露于 DMXAA時明顯受損。RNA-seq和scRNA-seq分析表明，單核細胞中TLR2等基因高表達，且TLR1、TLR2等在髓系細胞共表達，TCGA分析顯示TLR1和TLR2預測多種癌癥有利預后。

基于此，研究假設合成TLR2-TLR1激動劑Pam3CSK4可拮抗STING誘導的PD-L1表達。體內外實驗表明，Pam3CSK4預處理能降低STING激動劑誘導的PD-L1上調。體內實驗還顯示，Pam3CSK4預處理后注射 DMXAA，可降低髓系細胞等內源PD-L1表達，且TLR2激活“訓練”能通過下調Tu.Mons 內在PD-L1表達，拮抗STING誘導的促腫瘤活性。

圖4. TLR2 預激活可改善STING誘導的腫瘤單核細胞內源PD-L1上調及促腫瘤活性

TLR2預激活通過促進TRAF6-STING相互作用重塑STING信號通路以降低腫瘤單核細胞內源PD-L1表達

通過批量RNA測序分析發(fā)現(xiàn)，Pam3CSK4預處理使多個基因表達下調，包括Cd274及促腫瘤基因等，且抑制了“干擾素-α反應”和“JAK-STAT信號通路”。進一步研究表明，Pam3CSK4預處理抑制IFN-I產生，進而降低PD-L1水平，且該過程依賴IFNAR。此外，TLR2預激活不影響STING誘導的樹突狀細胞活化。生化分析顯示，Pam3CSK4預處理降低IRF3磷酸化，增強NF-κB激活，促進TRAF6-STING復合物組裝及STING的K63連接泛素化，使反應從IFN-I激活轉向NF-κB激活。在Traf6基因敲除細胞中，Pam3CSK4預處理無法降低PD-L1和IFNB1表達。這些發(fā)現(xiàn)為理解TLR2信號通路在調節(jié)STING介導的免疫反應中的作用提供了新見解。

圖5. TLR2預激活促進TRAF6-STING結合抑制STING-IFN-I-IFNAR1-STAT1軸，降低細胞內源PD-L1

STING激動劑與TLR2激動劑協(xié)同作用增強抗腫瘤療效

在多種小鼠癌癥模型中，TLR2激動劑Pam3CSK4與STING 激動劑DMXAA 聯(lián)合，較單藥或聯(lián)合抗 PD-L1 抗體，能更有效減小腫瘤體積與重量、延長生存期，還可重塑腫瘤微環(huán)境，增加CD8+T細胞等免疫細胞浸潤，降低PD-L1表達。在人類相關研究中，泛癌種分析、TCGA數(shù)據(jù)集分析顯示TLR2信號或可增強STING介導的抗腫瘤反應。進一步用人A375黑色素瘤細胞系構建人源化免疫功能正常小鼠模型，發(fā)現(xiàn)Pam3CSK4和ADU-S100序貫聯(lián)合治療，對腫瘤生長抑制作用更強，能降低腫瘤相關單核細胞內源PD-L1，增加 CD8+T細胞，表明二者協(xié)同可增強抗腫瘤療效。

圖6. STING激動劑療法與TLR2激動劑預處理聯(lián)合使用可增強全身抗腫瘤療效

結論

STING作為啟動免疫應答的關鍵DNA感應機制，其靶向療法在臨床試驗中效果未達預期。本研究發(fā)現(xiàn)，STING信號通路會誘導產生PD-L1高表達的腫瘤單核細胞（PD-L1hiTu.Mons），這些細胞主導了機體對 STING 激動劑療法的抵抗。具體而言，STING - IRF3 - I型干擾素（IFN-I）軸誘導的細胞內源PD-L1，是促腫瘤PD-L1hiTu.Mons產生的驅動因素。

值得注意的是，TLR2激活的腫瘤單核細胞能夠抵抗STING誘導的細胞內源性PD-L1表達上調及相關的促腫瘤功能。

該研究不僅揭示了由細胞內源性PD-L1介導的STING激活促腫瘤新機制，并通過重編程 STING 信號輸出（微調）來增強抗腫瘤免疫力。