恢复癌细胞中的环鸟苷酸（cGAS）水平可通过转移癌细胞产生的环鸟苷酸单磷酸（cGAMP）来增强抗肿瘤免疫力

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Restoration of cGAS in cancer cells promotes antitumor immunity via transfer of cancer cell–generated cGAMP

cGAS mRNA递送系统通过肿瘤细胞内源性生成cGAMP激活STING通路，协同免疫检查点抑制剂显著抑制小鼠黑色素瘤生长，并重塑肿瘤微环境免疫细胞功能。

　　在肿瘤微环境中，癌细胞是其中数量最多的细胞类型，然而它们在免疫治疗中的作用常常被低估。近年来，研究者发现通过激活先天免疫系统中的关键通路，如刺激干扰素基因（STING）通路，可以显著增强抗肿瘤免疫反应。然而，传统的STING激动剂直接给予免疫细胞可能会引发严重的副作用。因此，科学家们开始探索一种更为安全且高效的策略，即利用癌细胞自身作为STING激动剂的生产者，同时避免癌细胞中STING信号通路的缺陷。

研究团队提出了一种基于脂质纳米颗粒（LNP）的策略，将编码cGAS的mRNA递送至癌细胞，使其在细胞内合成cGAS蛋白，进而催化生成cGAMP。cGAMP作为一种内源性的STING激动剂，能够被释放到细胞外，并通过多种机制（如细胞间接触、细胞外囊泡、间隙连接等）转移至邻近的免疫细胞，从而激活STING信号通路，促进I型干扰素（IFN-I）及其他促炎性细胞因子和趋化因子的产生。这些因子进一步作用于肿瘤微环境（TME），促进免疫细胞的激活与招募，从而实现对肿瘤的控制。

研究团队首先制备了LNP载体，其成分包括特定比例的脂质、胆固醇、DOPE（1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺）和PEG-DMG（聚乙二醇化二肉豆蔻酰甘油）。为了确保mRNA的有效递送，他们还采用了荧光标记的LNP，以便在体内追踪其分布情况。随后，通过体外实验验证了cGAS mRNA在癌细胞中的表达和功能，发现经过LNP转染的癌细胞能够显著提高cGAS蛋白的表达水平，并在细胞内和细胞外产生更多的cGAMP。这一结果表明，cGAS mRNA确实能够被癌细胞有效翻译为功能性蛋白，并且其催化产生的cGAMP具有免疫激活能力。

为了进一步评估这种策略在体内的有效性，研究团队在小鼠模型中进行了实验。他们将cGAS mRNA封装在LNP中，并通过皮下注射的方式给予肿瘤模型。结果显示，单独使用cGAS LNP能够显著延迟肿瘤生长并延长小鼠的生存期。此外，当将cGAS LNP与免疫检查点阻断（ICB）药物联合使用时，抗肿瘤效果更加显著，甚至有30%的小鼠在60天后完全无肿瘤。这表明，通过癌细胞生产STING激动剂的策略不仅能够激活免疫细胞，还能与现有的免疫治疗手段协同作用，提高整体疗效。

在研究过程中，团队还观察到cGAS LNP在体内具有良好的生物分布特性。8小时后，大多数LNP集中在肿瘤部位，仅有少量出现在肝脏和肾脏等周围器官中。这种局部富集有助于减少全身性毒性，同时增强对肿瘤微环境的靶向作用。此外，cGAS LNP能够显著提高肿瘤组织中的趋化因子CXCL10水平，这可能促进了免疫细胞的招募和激活，从而形成了更有效的抗肿瘤免疫反应。

值得注意的是，尽管cGAMP在体外实验中被证明能够激活免疫细胞，但在体内检测到的cGAMP水平却相对较低，这可能是因为cGAMP容易被降解酶（如ENPP1）分解。因此，研究团队推测，除了cGAMP外，可能还有其他未被识别的因子在cGAS mRNA转染后发挥了作用。这一发现提示我们，cGAS mRNA的治疗效果可能不仅仅依赖于cGAMP的生成，而是与多种免疫调控机制相关。

研究团队还探讨了cGAMP在免疫细胞中的内部化机制。他们发现，除了通过间隙连接和细胞外囊泡等途径外，某些抗菌肽（如LL-37）也可能促进cGAMP的摄入。此外，癌细胞内部的dsDNA（双链DNA）和细胞因子（CDNs）可能通过吞噬作用被免疫细胞摄取，从而激活STING信号通路。这些机制共同作用，使得cGAMP能够有效地传递到免疫细胞中，引发系统的免疫应答。

该研究不仅为STING激动剂的递送提供了一种新的思路，还揭示了癌细胞在免疫治疗中的潜在作用。通过利用癌细胞自身的细胞内机制，科学家们能够绕过传统方法中对免疫细胞的直接依赖，同时减少全身性毒性。这一策略的灵活性和可扩展性使其有望应用于多种癌症类型，并与现有的免疫治疗手段（如ICB、放疗和化疗）相结合，形成更全面的治疗方案。

此外，该研究还提出了进一步探索的方向。例如，需要更深入地理解cGAMP在体内的传递机制，以及不同细胞类型在免疫反应中的具体作用。同时，研究团队也指出，尽管cGAS在某些情况下可能促进肿瘤发生，但在特定的治疗条件下，其激活可能对控制肿瘤具有积极作用。因此，未来的研究可以聚焦于如何在不同的肿瘤类型中优化这一策略，以实现更广泛的临床应用。

综上所述，这项研究通过利用癌细胞作为STING激动剂的生产者，结合LNP递送系统，成功实现了对肿瘤微环境的免疫调控。这一策略不仅提高了治疗效果，还减少了潜在的副作用，为未来的免疫治疗提供了新的思路和方法。随着对cGAMP传递机制和免疫细胞反应的进一步研究，这种基于癌细胞的免疫激活方法有望成为癌症治疗领域的一项重要突破。