微核激活cGAS-STING信號(hào)通路的機(jī)制及其腫瘤免疫功能

沈 琴，徐平龍，2，3，4，梅 陳，3

1. 浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院，浙江 杭州 310058

2. 浙江大學(xué)生命系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 浙江省癌癥分子細(xì)胞生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310058

3. 浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心智能醫(yī)藥研究所，浙江 杭州 311200

4. 浙江大學(xué)癌癥研究院，浙江 杭州 310058

染色體不穩(wěn)定是指細(xì)胞在持續(xù)有絲分裂過(guò)程中發(fā)生染色體的錯(cuò)誤分離，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目異常的現(xiàn)象，被視為人類(lèi)腫瘤的重要標(biāo)志。60%~80%的人類(lèi)腫瘤細(xì)胞存在染色體不穩(wěn)定［1］。染色體不穩(wěn)定與腫瘤分期呈正相關(guān)，在復(fù)發(fā)以及轉(zhuǎn)移的腫瘤灶中高頻率發(fā)生［2-4］，提示其與腫瘤的轉(zhuǎn)移、治療耐藥性和免疫逃逸等密切相關(guān)。理解染色體不穩(wěn)定如何調(diào)控腫瘤轉(zhuǎn)移、治療耐藥性以及免疫逃逸的分子機(jī)制，對(duì)于深入理解腫瘤的發(fā)生發(fā)展以及發(fā)現(xiàn)腫瘤新的治療靶點(diǎn)均具有重要意義。近年研究發(fā)現(xiàn)，染色體不穩(wěn)定產(chǎn)生的微核在破裂后，其微核基因組DNA在細(xì)胞質(zhì)中暴露，進(jìn)而被天然免疫系統(tǒng)中的cGAS-STING 信號(hào)通路所識(shí)別［5］。這一發(fā)現(xiàn)將染色體不穩(wěn)定與免疫系統(tǒng)的活化聯(lián)系在一起，為我們理解染色體不穩(wěn)定提供了一個(gè)全新的視角。值得注意的是，cGAS-STING信號(hào)通路在腫瘤細(xì)胞中活化后的功能并不是單一的，具有多樣性和復(fù)雜性。本綜述將系統(tǒng)探討微核的形成、破裂及其被cGAS-STING 信號(hào)通路所識(shí)別的分子機(jī)制，以及微核活化的cGAS-STING信號(hào)通路在腫瘤發(fā)生中的功能。這對(duì)于靶向微核和cGAS-STING 信號(hào)通路抗腫瘤藥物的研發(fā)和臨床應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。

1 cGAS-STING信號(hào)通路

1.1 cGAS-STING信號(hào)通路的活化

在真核細(xì)胞中，為確保生命活動(dòng)的正常進(jìn)行，DNA 作為遺傳物質(zhì)受到嚴(yán)格的區(qū)域化調(diào)控，包括包裹在線粒體中的mtDNA，以及細(xì)胞核中的基因組DNA。因此，任何出現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)中的dsDNA，包括來(lái)源于外源感染的微生物DNA、內(nèi)源泄露的mtDNA、逆轉(zhuǎn)錄元件異?；罨a(chǎn)生的dsDNA 以及微核破裂暴露的基因組DNA，均會(huì)被宿主視為DAMP。DNA 感受器cGAS 負(fù)責(zé)識(shí)別上述異常的dsDNA。cGAS 與dsDNA 結(jié)合后形成二聚化結(jié)構(gòu)，線性聚集在dsDNA 上并發(fā)揮活性［6］。cGAS 的活性高度依賴(lài)于其氨基端的無(wú)規(guī)則序列與dsDNA 的相互作用，這種相互作用通過(guò)液-液相分離的方式發(fā)生［7］，而Trex1 會(huì)抑制cGAS 與dsDNA 形成液-液相分離，進(jìn)而抑制cGAS 的活性［8］。在分裂間期，cGAS 主要定位于細(xì)胞核內(nèi)，這可能是因?yàn)楫?dāng)細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂期，細(xì)胞核膜解聚，染色體暴露在細(xì)胞質(zhì)中，會(huì)誘導(dǎo)cGAS 在染色體上富集。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂末期，新的核膜再次形成，從而cGAS 被包裹限制在細(xì)胞核中。然而，當(dāng)異常dsDNA 在細(xì)胞質(zhì)中積累時(shí)，cGAS 會(huì)經(jīng)核孔復(fù)合體再次出核［9］，其具體分子機(jī)制尚未完全明確。分裂間期以及有絲分裂期結(jié)合在染色體上的cGAS 為何沒(méi)有激活，這是cGAS 活性研究的重要問(wèn)題。目前，多個(gè)研究已經(jīng)證實(shí)，染色質(zhì)組成的最小單位核小體與cGAS 的結(jié)合能力遠(yuǎn)強(qiáng)于裸露dsDNA 與cGAS 的結(jié)合，因此核小體會(huì)競(jìng)爭(zhēng)性與cGAS 結(jié)合，從而抑制cGAS 活化［10-16］?；罨腸GAS 利用腺苷三磷酸和鳥(niǎo)苷三磷酸生成第二信使cGAMP，cGAMP 進(jìn)而與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白STING 結(jié)合，誘導(dǎo)其蛋白構(gòu)象改變和活化，激活PERK-EIF2α 信號(hào)通路抑制翻譯［17］。同時(shí)，STING可作為質(zhì)子通道蛋白誘導(dǎo)微管相關(guān)蛋白輕鏈3B 的脂化和NLRP3 炎癥小體的活化［18］。此外，STING 經(jīng)膜泡運(yùn)輸［19］轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體中間體，再轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體，在高爾基體上經(jīng)棕櫚酰化［20］和硫酸化糖胺聚糖修飾［21］，招募活化下游核心激酶TANK 結(jié)合激酶1，繼而活化轉(zhuǎn)錄因子IRF3，介導(dǎo)Ⅰ型干擾素信號(hào)通路的活化，同時(shí)STING 也會(huì)協(xié)助經(jīng)典/非經(jīng)典N(xiāo)F-κB 信號(hào)通路的激活。最終STING 會(huì)被轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體誘導(dǎo)凋亡發(fā)生，并在溶酶體中降解，從而中止信號(hào)［19］。因此，STING 在亞細(xì)胞器中的定位對(duì)其蛋白活性和所承擔(dān)的功能起著決定性的作用。

1.2 cGAS-STING信號(hào)通路抑制或促進(jìn)腫瘤

由cGAS-STING 介導(dǎo)的Ⅰ型干擾素信號(hào)通路的激活在其抗腫瘤作用中扮演著重要的角色。在腫瘤微環(huán)境中，Ⅰ型干擾素信號(hào)通路介導(dǎo)免疫細(xì)胞如樹(shù)突狀細(xì)胞、T 淋巴細(xì)胞、NK 細(xì)胞的活化和招募［22-27］，NF-κB 信號(hào)通路能夠協(xié)同Ⅰ型干擾素信號(hào)通路增強(qiáng)NK 細(xì)胞活性，從而協(xié)同抑制腫瘤的生長(zhǎng)［28］。值得一提的是，在腫瘤微環(huán)境中，除了免疫細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞外，基質(zhì)細(xì)胞中STING活化誘導(dǎo)的炎癥信號(hào)通路同樣能夠重塑免疫微環(huán)境，并以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞壞死的方式直接抑制腫瘤生長(zhǎng)［29］。最新研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞中的STING通過(guò)與己糖激酶2 的相互作用抑制有氧糖酵解，促進(jìn)腫瘤微環(huán)境中CD8+和CD4+T細(xì)胞的招募，進(jìn)而抑制腫瘤生長(zhǎng)［30］。細(xì)胞衰老是正常細(xì)胞癌變過(guò)程中的重要阻礙。衰老細(xì)胞中cGAS-STING 信號(hào)通路的活化一方面介導(dǎo)了SASP 釋放，誘導(dǎo)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，促進(jìn)腫瘤免疫，清除衰老細(xì)胞［31-33］；另一方面介導(dǎo)了IRF3-RB 復(fù)合體的形成，阻滯細(xì)胞周期，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)（將發(fā)表的研究成果）。而逃逸了衰老命運(yùn)的細(xì)胞在其演化為腫瘤細(xì)胞的進(jìn)程中仍會(huì)遇到其他障礙，如復(fù)制危機(jī)。伴隨端粒損傷激活的cGAS-STING 信號(hào)通路以炎癥非依賴(lài)的方式介導(dǎo)自噬的發(fā)生，對(duì)進(jìn)入復(fù)制危機(jī)的異常細(xì)胞進(jìn)行清除［10］。

盡管cGAS-STING 信號(hào)通路具有上述抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和促進(jìn)腫瘤免疫的功能，但腫瘤細(xì)胞會(huì)采取一系列的措施抑制cGAS-STING 信號(hào)通路的正常活化：如促癌蛋白HER2 通過(guò)招募下游蛋白激酶B 與STING 形成復(fù)合物，有效抑制cGASSTING 信號(hào)通路［34］；Ⅱ型神經(jīng)纖維瘤中重要的驅(qū)動(dòng)蛋白Merlin 的點(diǎn)突變能夠通過(guò)“功能獲得性”的方式招募IRF3 形成復(fù)合體，經(jīng)由液-液相分離的方式抑制IRF3入核，從而阻斷STING下游信號(hào)通路的正常激活［35］。上述促癌蛋白HER2 和Merline 點(diǎn)突變對(duì)STING 活化的抑制均促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生存以及化療耐藥性產(chǎn)生。

近年來(lái)有大量研究表明，cGAS-STING 信號(hào)通路還具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活、產(chǎn)生抗腫瘤耐藥性以及免疫抑制的功能。cGAS-STING 信號(hào)通路的激活引發(fā)了非經(jīng)典N(xiāo)F-κB 信號(hào)通路活化，進(jìn)而釋放IL-6 來(lái)介導(dǎo)STAT3 信號(hào)通路的活化，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活以及耐藥性產(chǎn)生［36］?；罨姆墙?jīng)典N(xiāo)F-κB 信號(hào)通路同樣能夠促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。此外，持續(xù)的炎癥能夠誘導(dǎo)免疫抑制的腫瘤微環(huán)境［37］。Ca?adas 等［38］研究表明，在小細(xì)胞肺癌中，內(nèi)源逆轉(zhuǎn)錄病毒異?；罨?，激活MAVS 和STING介導(dǎo)的慢性炎癥；慢性炎癥上調(diào)程序性死亡受體配體1，從而營(yíng)造免疫抑制的腫瘤微環(huán)境。最新研究發(fā)現(xiàn)，STING 長(zhǎng)期活化能夠重塑下游信號(hào)通路，激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路，誘導(dǎo)免疫抑制的腫瘤微環(huán)境［39］。已有研究證實(shí)，STING 活化能夠促進(jìn)B 細(xì)胞中IL-35 表達(dá)上調(diào)，與NK 細(xì)胞上受體相結(jié)合，抑制NK 細(xì)胞的增殖及抗腫瘤活性，同樣有助于營(yíng)造免疫抑制的腫瘤微環(huán)境［40］。腫瘤移植實(shí)驗(yàn)證明，腫瘤細(xì)胞能夠通過(guò)釋放cGAMP 激活腫瘤微環(huán)境中T 淋巴細(xì)胞中的STING 信號(hào)通路，以Ⅰ型干擾素非依賴(lài)的方式高效誘導(dǎo)T 淋巴細(xì)胞死亡，導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞耗竭，從而造成免疫逃逸［41-42］。此外，非典型NF-κB 信號(hào)通路或者持續(xù)的Ⅰ型干擾素信號(hào)通路活化能夠抑制樹(shù)突狀細(xì)胞活性，招募免疫抑制髓系細(xì)胞，營(yíng)造免疫抑制的腫瘤微環(huán)境［43-45］。

2 細(xì)胞微核

2.1 細(xì)胞微核的形成

有絲分裂末期，因錯(cuò)誤分離而滯留在紡錘體中央?yún)^(qū)域的整條染色體或染色體片段具有招募核膜的能力，形成獨(dú)立于細(xì)胞核的包裹染色體的膜結(jié)構(gòu)稱(chēng)為微核（圖1）。微核的形成常常與有絲分裂的中斷和持續(xù)的DNA損傷有關(guān)，但有研究表明其在健康組織中也低豐度存在［46］。此外，微核的染色體具有傾向性，近核膜分布、體積較大的異染色質(zhì)更傾向于形成微核，這些異染色質(zhì)在S期復(fù)制時(shí)表現(xiàn)出滯后性，從而更容易發(fā)生DNA復(fù)制缺陷和錯(cuò)誤，這種復(fù)制的不完整性進(jìn)一步影響了染色體的正確折疊和組裝，導(dǎo)致紡錘體微管無(wú)法準(zhǔn)確捕獲和分離姐妹染色單體，最終導(dǎo)致微核的形成［47］。

圖1 微核形成示意圖Figure 1 Formation of micronucleus

2.2 微核核膜的破裂及修復(fù)

不同于細(xì)胞核，微核是一種極不穩(wěn)定的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其核膜傾向于不可逆的破裂。在多種細(xì)胞系、肺癌患者和哺乳動(dòng)物早期胚胎中都觀測(cè)到微核破裂的現(xiàn)象［48-51］。在微核核膜破裂前，微核如同細(xì)胞核一般，能夠招募核膜結(jié)構(gòu)，包括核孔復(fù)合體，并且能夠啟動(dòng)DNA 轉(zhuǎn)錄、DNA 復(fù)制和DNA 損傷修復(fù)等［52-54］。然而部分微核核膜由于缺乏核孔復(fù)合體的裝配，導(dǎo)致其喪失核功能［55］。微核核膜破裂后會(huì)丟失大量核蛋白，同樣導(dǎo)致其喪失核功能［56］，并抑制組蛋白的翻譯后修飾［57］。與此同時(shí)，破裂的微核會(huì)發(fā)生大量的DNA 損傷［56，58-59］，這是因?yàn)槠屏训奈⒑藭?huì)迅速啟動(dòng)核膜修復(fù)機(jī)制，招募內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜到破損的區(qū)域，因而導(dǎo)致黏附在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的核酸外切酶Trex1 在微核上富集，對(duì)微核基因組DNA 進(jìn)行切割，造成大量DNA末端損傷，隨后招募DNA損傷修復(fù)復(fù)合體進(jìn)行修復(fù)［59］，最終導(dǎo)致微核基因組DNA產(chǎn)生大量的突變和重組。關(guān)于破裂微核的命運(yùn)仍存在爭(zhēng)議。一種解釋是破裂的微核在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)持續(xù)存在，直至進(jìn)入下一輪有絲分裂周期［53，57］，在這個(gè)過(guò)程中，細(xì)胞核膜解聚，微核基因組DNA 會(huì)重新融到細(xì)胞核基因組DNA中。然而，這一過(guò)程可能為腫瘤基因組導(dǎo)入大量的突變和重組，引發(fā)染色體碎裂［52，58，60］。這些突變和重組為腫瘤細(xì)胞提供了天然的篩選庫(kù)，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展以及耐藥性的產(chǎn)生。值得一提的是，容納了微核基因組DNA 的細(xì)胞在后續(xù)有絲分裂中會(huì)傾向于新微核的形成［51，54］。另一種解釋是破裂的微核在細(xì)胞質(zhì)中會(huì)逐步碎裂成染色質(zhì)片段［2］。也有認(rèn)為破裂的微核會(huì)以cGAS依賴(lài)的方式發(fā)生溶酶體介導(dǎo)的降解［61］。微核的破裂過(guò)程如圖2所示。

圖2 微核破裂過(guò)程示意圖Figure 2 Rupture of micronucleus

與細(xì)胞核核膜破裂一樣，微核核膜破裂之前連續(xù)的核纖層上會(huì)出現(xiàn)間隙［1］，核纖層間隙的產(chǎn)生是核膜破裂的必要條件［1，62］。過(guò)表達(dá)核纖層蛋白B1或B2能夠抑制微核的破裂。有絲分裂末期便可以觀測(cè)到微核核膜上核纖層間隙的形成，但微核核膜并不會(huì)立刻破裂，微核核膜的破裂一般高頻率地發(fā)生在微核形成后的幾小時(shí)，甚至少部分微核可以一直保持完整。當(dāng)前研究表明，決定微核核膜破裂的主要因素是膜曲率和基于肌動(dòng)蛋白的物理擠壓，總的來(lái)說(shuō)，較小微核的膜曲率較大，因此更易破裂［57，63］。有研究表明抑制肌動(dòng)蛋白纖維束能夠阻礙微核的破裂［56］，可見(jiàn)較大微核的破裂可能需要基于肌動(dòng)蛋白的物理擠壓。此外，微核中捕獲染色體的長(zhǎng)度和基因密度是微核核膜穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，并決定了微核破裂的時(shí)間；其中19 號(hào)染色體是人類(lèi)最小的染色體之一，也是基因密度最高的染色體，因此捕獲了19號(hào)染色體的微核也是最穩(wěn)定的［64］。細(xì)胞核膜發(fā)生破裂時(shí)，只需幾分鐘便會(huì)被修復(fù)完整［65-67］，即使有少部分破裂會(huì)持續(xù)幾小時(shí)但最終也會(huì)被修復(fù)［68-70］。然而微核核膜的破裂幾乎是不可逆的［57］。Vietri 等［71］發(fā)現(xiàn)，微核體積較小，可能導(dǎo)致其缺乏限制染色質(zhì)修飾蛋白CHMP7-LEM 結(jié)構(gòu)域核膜蛋白2 積累的能力，因此介導(dǎo)核膜修復(fù)的內(nèi)體分選轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合體Ⅲ復(fù)合物過(guò)度活化，造成微核核膜變形，最終誘使微核核膜碎片化。破裂的微核雖然能夠迅速啟動(dòng)核膜修復(fù)系統(tǒng)，確保了細(xì)胞核膜的快速精準(zhǔn)修復(fù)，但微核破裂時(shí)失控的核膜修復(fù)機(jī)制會(huì)引起微核不可逆破裂，最終誘導(dǎo)基因組染色體碎裂，為基因組穩(wěn)定帶來(lái)災(zāi)難性后果。

3 微核破裂與cGAS-STING 信號(hào)通路激活的相關(guān)性

染色體錯(cuò)誤分離形成的微核，在形成之初仍是由核膜包裹將染色體隔絕的區(qū)域化結(jié)構(gòu)。但伴隨微核核膜破裂，微核基因組DNA區(qū)域化結(jié)構(gòu)消失，導(dǎo)致其暴露在細(xì)胞質(zhì)中［57］。cGAS 作為DNA 感受器，能夠迅速感知暴露在細(xì)胞質(zhì)中的微核基因組DNA，在微核上富集活化，合成第二信使cGAMP，誘導(dǎo)STING 蛋白活化，介導(dǎo)下游炎癥信號(hào)通路的激活，包括Ⅰ型干擾素信號(hào)通路、經(jīng)典/非經(jīng)典N(xiāo)F-κB 信號(hào)通路以及SASP［2，37，72-74］。H?rtlova 等［5］研究表明，過(guò)表達(dá)核纖層蛋白B2 阻止微核破裂能夠阻斷cGAS-STING 介導(dǎo)的炎癥信號(hào)通路的活化，證明破裂的微核可激活cGASSTING 信號(hào)通路。Bakhoum 等［2］利用染色體示蹤實(shí)驗(yàn)證明了破裂微核中的染色質(zhì)會(huì)逐步碎裂成細(xì)胞質(zhì)DNA，這為微核基因組DNA 能夠活化cGAS 提供了直接證據(jù)。在微核核膜破裂之初，微核基因組DNA 仍保持著由核小體作為最小單位組裝而成的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，即使cGAS 在破裂微核上富集，其活性仍會(huì)被核小體所抑制。但伴隨著微核染色質(zhì)逐步碎裂成細(xì)胞質(zhì)DNA，完整的核小體結(jié)構(gòu)喪失，這為cGAS 活性的釋放提供了可能。此外，Mackenzie 等［73］對(duì)含有微核的核糖核酸酶H2 亞基A 缺失的原代成纖維細(xì)胞進(jìn)行了流式分選以及單細(xì)胞測(cè)序，首次在單細(xì)胞水平證明了微核的形成與cGAS-STING 信號(hào)通路的激活具有直接相關(guān)性，即只在包含微核的細(xì)胞中檢測(cè)到cGAS-STING信號(hào)通路活化。

4 微核活化的cGAS-STING 信號(hào)通路與腫瘤免疫

4.1 微核活化的cGAS-STING 信號(hào)通路在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

Senovilla 等［74］研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞復(fù)雜的核型能夠激活腫瘤細(xì)胞自身和T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫系統(tǒng)，抑制腫瘤生長(zhǎng)，因此認(rèn)為染色體不穩(wěn)定與免疫激活存在直接的相關(guān)性。Santaguida等［33］發(fā)現(xiàn)，染色體不穩(wěn)定能夠?qū)е履[瘤細(xì)胞周期阻滯以及衰老的發(fā)生，同時(shí)經(jīng)由cGAS-STING 信號(hào)通路活化NK 細(xì)胞介導(dǎo)對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷。此外，在促癌基因RAS驅(qū)動(dòng)的腫瘤細(xì)胞中，細(xì)胞質(zhì)染色質(zhì)碎片激活的cGAS-STING 通路會(huì)顯著促進(jìn)免疫系統(tǒng)介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞清除［75］。微核對(duì)cGASSTING信號(hào)通路的活化將染色體不穩(wěn)定與腫瘤免疫微環(huán)境的重塑聯(lián)系起來(lái)，這也與早期腫瘤發(fā)生過(guò)程中腫瘤細(xì)胞復(fù)雜的核型與染色體錯(cuò)誤分離從而抑制腫瘤生長(zhǎng)結(jié)果一致［76-77］。

然而，cGAS-STING 信號(hào)通路的持續(xù)激活具有促進(jìn)腫瘤的作用。在DNA 損傷藥物長(zhǎng)期涂抹誘導(dǎo)的小鼠皮膚癌原發(fā)瘤模型中，敲除STING會(huì)明顯抑制炎癥信號(hào)以及原發(fā)瘤的形成［78］。在三陰性乳腺癌細(xì)胞中，染色體的錯(cuò)誤分離可激活cGAS-STING 信號(hào)通路，進(jìn)而活化非經(jīng)典N(xiāo)F-κB信號(hào)通路，誘導(dǎo)IL-6 釋放以及活化IL-6/STAT3 信號(hào)通路，促進(jìn)了三陰性乳腺癌細(xì)胞的存活和耐藥性的產(chǎn)生［37］。最新研究發(fā)現(xiàn)，染色體不穩(wěn)定造成的STING 慢性激活會(huì)活化內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤的免疫逃逸，證明了單次STING 信號(hào)通路活化激活的是Ⅰ型干擾素信號(hào)通路，而多次STING 信號(hào)通路活化激活的是下游的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路和NF-κB 信號(hào)通路，這為腫瘤細(xì)胞中Ⅰ型干擾素信號(hào)通路的關(guān)閉以及STING 下游信號(hào)通路的重塑提供了直接證據(jù)［40］。

此外，在人乳腺癌和肺癌細(xì)胞中，染色體錯(cuò)誤分離誘導(dǎo)的慢性cGAS-STING 激活能夠通過(guò)下游非典型NF-κB 通路的活化介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移，STING的缺失、抑制微核的形成和破裂、抑制非典型NF-κB 轉(zhuǎn)錄因子的活性均可以抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移［2］。但一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，肺腺癌腫瘤細(xì)胞中的STING 活化能夠以T 淋巴細(xì)胞和NK 細(xì)胞依賴(lài)的方式抑制休眠腫瘤細(xì)胞的復(fù)蘇和轉(zhuǎn)移［79］。因此，在腫瘤發(fā)生發(fā)展的不同階段，STING的激活可能會(huì)有截然不同的功能。另外，腫瘤細(xì)胞也會(huì)以環(huán)境依賴(lài)的方式重塑STING 下游的信號(hào)通路，以減少STING 活化對(duì)腫瘤帶來(lái)的不利影響，繼而允許STING 活化維持腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、腫瘤轉(zhuǎn)移和耐藥性的產(chǎn)生。

4.2 微核活化的cGAS-STING 信號(hào)通路在腫瘤治療中的作用

廣泛使用的化療藥物如端粒酶抑制劑、PARP抑制劑和TOP2A抑制劑以及電離輻射均可誘導(dǎo)染色體錯(cuò)誤分離，促使微核形成。除了已知的抗腫瘤機(jī)制外，近期研究表明化療藥物誘導(dǎo)微核形成進(jìn)而活化cGAS-STING 信號(hào)通路在其抗腫瘤作用中至關(guān)重要。如端粒酶抑制劑能夠誘導(dǎo)復(fù)制危機(jī)，STING 活化誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬是清除染色體不穩(wěn)定腫瘤細(xì)胞的關(guān)鍵機(jī)制［10］。同樣，PARP 抑制劑除了抑制復(fù)制功能外，其活化的cGAS-STING 信號(hào)通路在誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡以及炎癥信號(hào)介導(dǎo)的抗腫瘤免疫中扮演著重要角色［80-82］。TOP2A 抑制劑通過(guò)cGAS-STING 信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞衰老的發(fā)生和SASP 的釋放［75］。電離輻射后，腫瘤細(xì)胞中的cGAS-STING 信號(hào)通路以T 淋巴細(xì)胞依賴(lài)的方式促進(jìn)全身抗腫瘤免疫，誘導(dǎo)移植的乳腺癌和黑色素瘤的消退［72，83］。但也有研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間的放射治療過(guò)程中，STING 活化的Ⅰ型干擾素信號(hào)通路以及非經(jīng)典N(xiāo)F-κB信號(hào)通路通過(guò)招募抑制性髓系細(xì)胞和抑制樹(shù)突狀細(xì)胞活性，營(yíng)造免疫抑制的腫瘤微環(huán)境，從而導(dǎo)致放療耐藥性產(chǎn)生［44-46］。

綜上所述，微核破裂激活的cGAS-STING 信號(hào)通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展及治療過(guò)程中均扮演著復(fù)雜的角色：一方面，有助于清除腫瘤細(xì)胞；另一方面，也可能導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸、轉(zhuǎn)移和存活，如圖3所示。

圖3 微核活化的cGAS-STING信號(hào)通路在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用示意圖Figure 3 Role of the micronucleus-activated cGAS-STING signaling pathway in tumorigenesis and development

5 結(jié) 語(yǔ)

微核作為不穩(wěn)定的亞細(xì)胞器結(jié)構(gòu)，其形成及破裂等一系列生命活動(dòng)的具體分子機(jī)制仍有許多未知之處。微核基因組DNA，一方面會(huì)重新融到細(xì)胞核基因組DNA中，為腫瘤基因組積累大量突變和重組，導(dǎo)致染色體碎裂，協(xié)助腫瘤細(xì)胞的演化發(fā)展；另一方面暴露在細(xì)胞質(zhì)中的基因組DNA激活cGAS-STING信號(hào)通路，從而參與腫瘤細(xì)胞的演化、免疫逃逸等一系列復(fù)雜的腫瘤生命活動(dòng)。因此，微核和cGAS-STING信號(hào)通路可作為腫瘤治療的良好靶標(biāo)，但應(yīng)考慮到這兩者功能的復(fù)雜性，根據(jù)腫瘤的發(fā)生階段以及具體情況制訂可靠的治療方案。此外，破裂的微核除了會(huì)暴露出基因組DNA，同時(shí)也會(huì)特異性釋放某些核蛋白到細(xì)胞質(zhì)中。這些核蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中扮演的角色及功能未知，或?qū)⒊蔀橐恍┬碌难芯糠较颉?/p>

志謝研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（31725017，31830052）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFA1301401）支持. 文章撰寫(xiě)過(guò)程得到浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心徐令東博士幫助

AcknowledgementsThis work was supported by the National Natural Science Foundation of China (31725017,31830052), and National Key R&D Program of China(2021YFA1301401). The writing of this article was assisted by Dr. XU Lingdong from the Laboratory Animal Center of Zhejiang University

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

Conflict of InterestsThe authors declare that there is no conflict of interests

?The author(s) 2024. This is an open access article under the CC BY-NC-ND 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)