《Cell Communication and Signaling》CD8 + T 细胞内 STING 的 “神秘力量”：调控代谢与免疫，开启肿瘤治疗新希望

为探究 STING 对 CD8? T 细胞代谢的影响，东南大学等单位研究人员开展相关研究。结果发现 STING 通过 HK2 / 乳酸 / IFN-γ 轴影响 CD8? T 细胞功能和记忆分化。该研究为 STING 低表达患者提供新治疗策略，值得科研读者一读。

　　

在肿瘤治疗的战场上，能量代谢的研究正如火如荼地展开。肿瘤微环境中，各种细胞的代谢状态与肿瘤的发展息息相关，就像一群紧密协作的 “小恶魔”，共同推动着肿瘤的生长、侵袭和转移。其中，免疫细胞的代谢更是关键，它直接影响着免疫细胞的战斗力，比如 T 细胞的增殖、分化和激活都离不开合适的能量供应。

细胞代谢在免疫细胞的 “成长” 和 “战斗” 中扮演着至关重要的角色。免疫细胞激活时，会像一个突然加大马力的发动机，更多地依赖糖酵解（细胞将葡萄糖分解为乳酸并产生能量的过程）来获取能量；而干细胞分化则与氧化磷酸化（细胞利用氧气将营养物质转化为能量的高效过程）和糖酵解的水平密切相关。不仅如此，代谢适应还能决定 T 细胞的功能和命运，要是葡萄糖供应不足或者乳酸堆积过多，T 细胞的 “武器”——IFN-γ 的分泌就会受到影响，战斗力大打折扣。虽然大家都知道 CD8? T 细胞（一种重要的免疫细胞，能够识别并杀伤被病原体感染或发生癌变的细胞）的糖酵解水平变化对清除肿瘤细胞很重要，但是其中具体的机制却像被迷雾笼罩，让人捉摸不透。

STING（干扰素基因刺激蛋白）作为固有免疫反应中的关键信号传导分子，近年来成为了研究的热门对象。它在调节机体自发的抗肿瘤免疫反应中发挥着重要作用，就像免疫系统中的一个 “指挥官”。而且，越来越多的研究发现，STING 和细胞代谢之间有着千丝万缕的联系，它能参与不饱和脂肪酸合成、胆固醇分布，还能调节胰岛素分泌和葡萄糖消耗。甚至在肿瘤细胞中，STING 还能像一个 “刹车”，限制肿瘤的有氧糖酵解，增强抗肿瘤免疫力。然而，对于免疫细胞，尤其是高表达 STING 的 CD8? T 细胞，STING 对其代谢过程的影响却鲜为人知，这就像一座等待探索的神秘岛屿。

为了揭开这座 “神秘岛屿” 的面纱，东南大学医学院和金陵医院等单位的研究人员在《Cell Communication and Signaling》期刊上发表了题为 “Intrinsic STING of CD8 + T cells regulates self-metabolic reprogramming and memory to exert anti-tumor effects” 的论文。他们发现，CD8? T 细胞内的 STING 就像一个精密的 “调节器”，通过 HK2 / 乳酸 / IFN-γ 轴影响细胞功能，还能调节糖酵解来影响记忆分化。这一发现为 STING 低表达且免疫治疗效果不佳的患者提供了新的治疗策略，就像在黑暗中为他们点亮了一盏希望的明灯。

在这场探索之旅中，研究人员使用了多种先进的技术方法。他们运用 RNA 测序技术，像读取细胞的 “生命密码” 一样，分析细胞内基因表达的变化，从而了解 STING 对 CD8? T 细胞代谢相关基因的影响；利用 Seahorse 实验，精准测量细胞的代谢通量，就像给细胞的 “能量工厂” 做了一次全面体检，看看糖酵解和氧化磷酸化的水平是否正常；借助流式细胞术，能够对不同类型的免疫细胞进行分类和分析，精确地观察到 CD8? T 细胞亚群的变化；还通过免疫荧光和电镜技术，直观地观察细胞内线粒体（细胞的 “能量发动机”）的数量和形态，了解 STING 对线粒体的影响。

接下来，让我们一起看看研究人员的奇妙发现吧。

STING 在免疫细胞中的重要作用

研究人员首先想知道 STING 在免疫细胞中到底扮演着什么角色。他们用携带 Lewis 肺癌细胞（LLC）的野生型和 STING 基因敲除（STING-KO）小鼠做实验，给小鼠使用抗 PD-1 治疗（一种通过阻断免疫检查点来增强免疫系统对肿瘤细胞攻击的治疗方法）。结果发现，在 STING-KO 小鼠中，抗 PD-1 治疗的效果大打折扣，肿瘤生长曲线一路飙升，肿瘤重量也明显增加，就像失去了束缚的小怪兽，疯狂生长。而且，STING-KO 小鼠体内肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）和脾脏中 CD3?CD8? T 细胞的比例也比野生型小鼠低很多，说明 STING-KO 小鼠的肿瘤组织中缺乏 CD8? T 细胞的浸润，就像战场上少了很多冲锋陷阵的士兵。

在体外实验中，研究人员把野生型或 STING-KO 淋巴细胞与 LLC 细胞共培养，还加入了 STING 激动剂或抑制剂。结果显示，野生型组和 STING 激动剂组的肿瘤抑制率明显更高，就像给免疫细胞打了一针 “强心剂”，让它们能更有效地杀伤肿瘤细胞。进一步研究发现，CD8? T 细胞中的 STING 水平比其他免疫细胞都高。而且，在接受免疫治疗的肺癌患者中，有持久临床获益（DCB）的患者外周血淋巴细胞中 STING 的 mRNA 水平更高，他们体内的中央记忆 CD8? T（Tcm）细胞亚群也更多。在治疗过程中，DCB 组的 Tcm 细胞亚群迅速增加，而无持久临床获益（NDB）组则增加缓慢。这表明 STING 在免疫细胞中对免疫反应和 CD8? T 细胞的记忆亚群调节起着重要作用，就像一个 “开关”，控制着免疫细胞的战斗力和记忆能力。

STING 缺失导致 CD8? T 细胞线粒体受损

T 细胞的分化依赖于能量代谢途径的选择，而线粒体是能量代谢的关键场所。研究人员想知道 STING 缺失对线粒体有什么影响。他们用 MitoTracker Green 探针和电镜观察 CD8? T 细胞内线粒体的数量，发现 STING-KO CD8? T 细胞中的线粒体数量明显减少，就像工厂里的发动机数量变少了，产能也跟着下降。再检测线粒体的功能，发现 STING-KO CD8? T 细胞的线粒体膜电位降低，同时线粒体超氧化物产生过多，这说明线粒体受到了损伤，无法正常工作。

研究人员还对 CD8? T 细胞进行了 RNA 测序，结果发现 STING-KO CD8? T 细胞与野生型相比，与葡萄糖稳态、葡萄糖跨膜运输相关的基因表达上调，而与线粒体呼吸链、氧化磷酸化相关的基因表达下调。在糖酵解 / 糖原合成和 mTOR 信号通路中，也有更多基因上调，而在氧化磷酸化、三羧酸循环和一碳单位信号通路中，更多基因下调。这表明 STING 可能在 CD8? T 细胞的代谢过程中起着重要作用，STING 缺失会导致 CD8? T 细胞的能量代谢 “陷入混乱”。

STING-KO CD8? T 细胞的代谢重编程

为了更深入了解 STING 对 CD8? T 细胞代谢的影响，研究人员进行了 Seahorse 实验。结果发现，STING-KO CD8? T 细胞的糖酵解明显增强，氧化磷酸化水平降低，就像汽车的发动机从高效的混合动力模式切换到了高耗能的纯燃油模式。而且，由于过度糖酵解，STING-KO CD8? T 细胞的糖酵解储备和呼吸储备都受到了损害，最大呼吸能力也下降了。在体外培养时，STING-KO CD8? T 细胞的培养基酸性更强，产生的乳酸更多。

研究人员还检测了与糖酵解和氧化磷酸化相关的基因，发现 STING-KO CD8? T 细胞中参与糖酵解的基因（如 HK2、PFKL、LDHA、LDHB 和 PKM2）表达上调，而与三羧酸循环和一碳代谢相关的基因表达下调，与氧化磷酸化相关的基因只有少数有明显变化。这些结果表明，STING-KO CD8? T 细胞发生了代谢重编程，糖酵解和氧化磷酸化的平衡被打破，就像天平的两端失去了平衡，细胞的能量代谢陷入了紊乱状态。

STING 蛋白对关键糖酵解酶 HK2 的调控

糖酵解在 CD8? T 细胞中起着关键作用，那么 STING 是如何影响糖酵解的呢？研究人员通过生物信息学分析和临床数据发现，STING 与糖酵解调节呈负相关。在各种免疫细胞中，他们发现 HK2（糖酵解途径中的限速酶）与 STING 的表达呈明显的负相关，尤其是在 CD8? T 细胞中。

为了进一步探究 STING 和 HK2 之间的关系，研究人员进行了免疫共沉淀实验，发现 STING 和 HK2 之间存在双向相互作用，就像两个相互配合的小伙伴，紧密地联系在一起。他们还用 STING 信号通路的激动剂和抑制剂处理 CD8? T 细胞，发现 HK2 的表达只与 STING 蛋白的水平有关，与 STING-TBK1 信号通路的激活无关。而且，STING 还会影响 HK2 在线粒体上的定位，STING-KO CD8? T 细胞中 HK2 与线粒体标记蛋白 TOM20 的共定位增加。这说明 STING 蛋白就像 CD8? T 细胞糖酵解的 “刹车”，STING 缺失会导致 HK2 失去调控，从而使糖酵解失衡，影响细胞的正常功能。

STING 通过 HK2 - 乳酸 - IFN-γ 轴影响 CD8? T 细胞功能

前面的研究发现，STING 缺失会导致 CD8? T 细胞糖酵解失控，产生过多乳酸。而乳酸会降低环境 pH 值，抑制树突状细胞激活，损害效应 T 细胞功能，抑制 IFN-γ 产生。那么 STING 是不是通过 HK2 - 乳酸 - IFN-γ 轴来调节 CD8? T 细胞功能的呢？

研究人员用 HK2 抑制剂（2DG）和半乳糖条件培养基预处理 STING-KO CD8? T 细胞，这两种方法都能抑制糖酵解过程。结果发现，预处理后的 CD8? T 细胞对肿瘤细胞的杀伤能力明显恢复，IFN-γ? CD8? T 细胞的比例也显著增加，细胞培养上清液中的 IFN-γ 含量也明显回升。在记忆细胞亚群中，幼稚 T 细胞向 Tcm 细胞的转化也部分恢复。

研究人员还用乳酸脱氢酶抑制剂（Galloflavin）处理 STING-KO CD8? T 细胞，发现高剂量的 Galloflavin 能有效恢复肿瘤杀伤功能，低剂量和高剂量都能恢复 IFN-γ 的产生，幼稚 T 细胞向 Tcm 细胞的部分分化也得到了挽救。这些结果表明，纠正 STING-KO CD8? T 细胞的糖酵解异常可以通过恢复 IFN-γ 水平和 Tcm 细胞比例来挽救细胞功能，就像给受损的机器换上了新零件，让它重新正常运转。

纠正 STING-KO 糖酵解主要通过释放 IFN-γ 恢复 CD8? T 细胞功能

研究人员想知道在调节 CD8? T 细胞糖酵解过程中，IFN-γ 是不是关键因素。他们在 2DG 或 Galloflavin 预处理后的共培养模型中加入抗小鼠 IFN-γ 抗体，结果发现 IFN-γ 的产生被有效抑制，2DG 和 Galloflavin 对肿瘤杀伤功能和 IFN-γ? CD8? T 细胞比例的恢复作用也被消除。而且，抑制 IFN-γ 并不影响 Tcm 细胞的水平，这说明 STING 调节 T 细胞糖酵解有两个独立的终点，一个影响 IFN-γ 的产生，另一个影响记忆 T 细胞的分化方向。

研究人员还用 I 型干扰素抑制剂处理 STING-KO CD8? T 细胞，发现虽然抑制了 IFN-α 的水平，但对细胞功能的恢复和 Tcm 细胞的分化没有影响。这表明 STING-KO CD8? T 细胞主要通过影响 IFN-γ 来增强糖酵解，产生乳酸，进而影响细胞功能。

乳酸抑制剂预处理的 CD8? T 细胞可挽救 STING-KO 小鼠的免疫治疗效果

研究人员推测，在体内复杂的免疫微环境中，抑制过度糖酵解可能也能恢复 STING-KO CD8? T 细胞的功能。他们用乳酸抑制剂 Galloflavin 预处理 STING-KO 小鼠的 CD8? T 细胞，然后通过尾静脉注射到小鼠体内，再给小鼠使用抗 PD-1 治疗。结果发现，这种联合治疗部分恢复了免疫治疗的效果，肿瘤生长得到抑制，肿瘤组织中 CD3?CD8? T 细胞和 IFN-γ? CD8? T 细胞的水平明显提高，Ki67? CD8? T 细胞的比例也在 TILs 中恢复。而且，联合治疗没有引起明显的肝肾功能损伤，说明这种治疗方法相对安全有效。

综合以上研究结果，研究人员发现 STING 在 CD8? T 细胞的代谢和功能调节中起着至关重要的作用。STING 缺失会导致 CD8? T 细胞代谢紊乱，糖酵解过度激活，产生过多乳酸，抑制 IFN-γ 分泌，影响记忆 T 细胞分化，最终削弱抗肿瘤免疫反应。而通过抑制糖酵解，纠正代谢失衡，可以部分恢复 CD8? T 细胞的功能，增强免疫治疗效果。这一研究不仅揭示了 STING 在 CD8? T 细胞中的新功能，还为 STING 低表达的癌症患者提供了新的治疗思路，有望通过联合乳酸抑制剂和免疫检查点抑制剂等方法，提高免疫治疗的疗效，为癌症患者带来新的希望。

不过，这项研究也有一些局限性。糖酵解对细胞的生存和功能至关重要，在体内干扰免疫细胞的过度糖酵解时，既要恢复代谢平衡，又不能影响细胞正常的生命活动，这就像在走钢丝，需要精确控制。所以在动物实验的联合治疗中，研究人员选择使用糖酵解下游的乳酸脱氢酶抑制剂，而不是上游的 HK2 抑制剂。而且，STING 对氧化磷酸化和三羧酸循环的影响还没有深入研究，这也为未来的研究指明了方向。相信在科学家们的不断探索下，我们对肿瘤免疫代谢的理解会越来越深入，癌症治疗也会取得更大的突破。