Vadimezan

编辑：Michelle 具有生物活性的化学成分群体共同构成了中药药效物质基础。中药药效物质基础的研究前期多聚焦于中药单体成分的提取、分离、结构解析及活性评价，随着多学科技术的发展，“中药血清药物化学”“中药谱效学”“结构中药学”等多种学说被相继提出。中药药效物质基础研究正从单一化学成分分析转向结构-功能关系的多维度探索。 中药自组装是中药活性成分（包括黄酮类、多糖类及蛋白质等）通过非共价键相互作用（氢键、静电作用、疏水作用及π-π堆积等）自发形成有序结构或纳米级聚集体的过程[1-3]。这种自组装现象在中药的炮制、提取、煎煮及体内代谢等过程中普遍存在，并通常以1～1 000 nm的聚集体呈现，这些颗粒统称为中药自组装纳米粒。刘越等[4]提出的“中药软物质科学”同样聚焦于这些中药药效物质聚集体，以中医药整体观为指导，揭示非共价键相互作用形成的组装体在中药药效中的重要作用。据此，深入解析这种自组装现象的分子机制及其与中药药效的相关性，阐释基于“成分-结构-药效”的药效物质基础学说，不仅能阐明中药多成分、多尺度协同作用的物质基础，更能为开发新型中药制剂以及实现中药现代化提供关键科学依据。 1  中药自组装概述 中药自组装是基于黄酮类、萜类、皂苷类、蒽醌类小分子活性成分和多糖类、蛋白质类大分子的自组装，通过非共价键作用形成纳米纤维、纳米颗粒等复杂的三维网络结构，其“成分-结构-药效”关联性深刻揭示了中药药效的物质基础，为中药新药研发和药物递送系统提供重要理论基础和技术支持。黄酮类化合物葛根素兼具亲水吡喃葡萄糖与疏水异黄酮骨架，常温微溶，加热全溶；冷却后在苯环π-π、疏水及氢键协同作用下自组装为三维纤维网络胶体，抑制促炎反应，促进血管生成和心肌细胞的存活，从而为心肌梗死后的修复创造了有利的微环境[5]（图1）。从黄芩中提取的黄芩苷和从黄藤中提取的棕榈碱通过静电和疏水相互作用进行自组装构建了无载体药物递送系统，这种自组装策略无需额外的载体材料，利用黄酮苷的两亲性特性，使其在水溶液中形成稳定的纳米结构[6]。天然化合物木犀草素与甘草次酸通过π-π堆叠自组装成棒状无载体纳米粒，同步释放双药，靶向雌激素受体1（estrogen receptor 1，ESR1）凋亡/周期蛋白依赖性激酶1（cyclin-dependent kinase 1，CDK1）蛋白，抑制肝癌细胞的生长与转移[7]。 萜类化合物齐墩果酸与甘草次酸通过氢键和疏水作用协同自组装形成纳米聚集体。齐墩果酸的羟基与甘草次酸的羧基之间形成定向氢键网络，同时疏水骨架的π-π堆积进一步稳定了组装结构。这种非共价键协同驱动的自组装显著改善了齐墩果酸和甘草次酸的水溶性和结构稳定性，从而增强了二者的协同抗肿瘤活性[8]。麦角甾醇首先通过氢键形成二聚体，然后通过堆叠形成麦角甾醇纳米粒子，并通过堆叠和疏水相互作用将其装载到二氢卟吩e6上。负载光敏剂后用于肿瘤光动力治疗，显著增强活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成达到肿瘤抑制效果[9]。双氢青蒿素通过氢键、疏水作用等分子间作用力自组装形成无载体纳米颗粒体，实现肿瘤靶向自递送并诱导铁依赖性凋亡，从而发挥抗多种实体瘤的治疗效果[10]。 人参皂苷是人参的主要活性组分，其两亲结构促使分子在水中通过亲水-疏水作用力自聚集形成纳米级胶束：疏水片段向内构成核心，亲水片段向外构成外壳。该类聚集体兼具增溶、稳定、缓释与靶向功能，可包载不同极性的药物并延长体内循环时间[11]。桔梗皂苷通过疏水-疏水相互作用、氢键自组装成“疏水苷元为核、亲水糖链为壳”的球形纳米胶束，作为天然生物载体高效包载/递送疏水抗癌药，显著提升药物溶解度与肿瘤靶向富集，从而增强了抗肿瘤药效并降低系统毒性[12]。柴胡皂苷a、b2等通过疏水相互作用、氢键等分子间作用力在水溶液中自组装形成胶束、微粒等聚集态结构，从而改善其溶解性和黏膜黏附性，发挥抗炎、免疫调节等治疗效果[13]。 中药中的蒽醌类成分以蒽醌及其衍生物占主导。蒽醌类化合物大黄酸通过π-π堆积、氢键等非共价键作用自组装成可注射的超分子水凝胶，实现缓释递药并靶向抑制Toll-样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4）/核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路，从而发挥长效、低毒抗神经炎症的治疗效果[14]。大黄酸与小檗碱通过分子间作用自组装形成层状纳米颗粒。研究表明，大黄酸分子通过氢键构建层状骨架，小檗碱分子则通过π-π作用和静电作用嵌入层间。核磁共振氢谱和X射线衍射分析证实了-大黄酸的氢键形成主体框架，小檗碱的平面结构与大黄酸芳香环产生π-π堆积，同时小檗碱的季铵阳离子与大黄酸的羧酸根阴离子发生静电吸引[15]。这种组装方式使纳米颗粒在水中保持稳定，并显著提升了对金黄色葡萄球菌的抗菌效果。 Shen等[16]将烷基链引入小檗碱，获得的疏水衍生物对幽门螺杆菌的抑菌活性显著增强，与鼠李糖脂在水溶液中自发组装成稳定纳米粒，通过分子动力学模拟的手段证实其自组装驱动力为静电和疏水相互作用力。在水溶液中，黄芩苷的羧酸基团与小檗碱的季铵阳离子经静电结合构成一维复合单元，再借疏水驱动完成三维组装，生成均一球形的黄芩苷-小檗碱纳米粒。该纳米粒对细菌膜具有显著靶向性，通过破坏菌群稳态和降解生物膜结构发挥抗菌作用[17]。 多糖结构里有大量羟基等官能团，能够通过氢键等作用与其他分子或自身形成复杂的三维网络结构。从醋炙柴胡粗多糖（vinegar baked Radix Bupleurum polysaccharides，VBCP）中分离出酸性组分VBCP-3-A，其丰富的羧基和羟基能与黄芩苷/大黄酸的酚羟基、羰基形成多位点氢键，而疏水支链（如鼠李糖甲基）则通过疏水作用结合药物的芳香环。等温滴定量热法证实该过程由氢键与疏水效应协同驱动。当质量浓度＞0.439 mg/mL，VBCP-3-A自组装成粒径约273 nm、ζ电位−25.6 mV的胶束状聚集体，其疏水内核可嵌入黄芩苷/大黄酸的芳香环，实现非共价包裹并显著提高溶解度与生物利用度[18]。黄芪多糖在水溶液中通过非共价键相互作用负载黄酮类化合物。傅里叶变换红外光谱显示，黄酮-黄芪多糖复合物中羟基峰（-OH）从3 345 cm−1移至3 351 cm−1，表明氢键形成或π-π堆积导致能量转移。此外，糖苷键（C-O-C）的蓝移及新吸收峰的出现，证实黄酮与黄芪多糖通过弱键相互作用（如氢键、疏水作用）结合，从而稳定复合物结构，并拓展了天然多糖作为药物载体的应用前景[19]（图1）。 天然蛋白质是一种复杂的生物大分子，其氨基酸残基的分布通常呈现出亲水性基团位于外部，而疏水性基团隐藏于内部。这种独特的结构布局使得蛋白质能够在水溶液中通过静电、疏水作用等与其他分子相互作用[20]。黄连甘草汤煎煮过程中甘草蛋白与黄连素可以形成类球形超分子颗粒，分子间相互作用主要依靠静电引力和疏水作用等弱相互作用力，这些颗粒显著增强了黄连素的抗菌活性[21]（图1）。太子参蛋白具有较强的抗氧化性，经热处理模拟中药煎煮后，能与疏水性药物姜黄素结合，自组装成纳米复合物。该复合物显著提升了姜黄素的生物利用度，并进一步增强了其抗氧化性能[22]。肌红蛋白通过π-π堆积、疏水相互作用与金丝桃素自组装形成水溶性纳米复合物，赋予金丝桃素良好生物利用度并实现亚衍射级定位，最终在革兰阳性菌细胞壁极性区域富集，产生ROS杀灭细菌[23]。深入解析此类中药活性成分自组装的分子机制（如官能团互作、空间构效），不仅阐明中药活性成分的协同增效本质，更为“成分-结构-药效”药效物质基础学说提供实证支撑，为中药新药研发与质量控制奠定科学基础。 2  中药复方煎煮过程中多成分互作诱导的自组装现象及其药效物质基础解析 中药复方煎煮过程中，各类药物成分经历复杂的溶出与相互作用过程，最终形成特定的微观结构体系，这一现象被认为是其发挥药效的物质基础。在探讨中药复方煎煮制备过程中的自组装现象时，本团队发现这一过程不仅是简单的物理混合，而是通过复杂的化学和物理变化，使得药物成分之间发生相互作用，形成具有特定药效的纳米结构。这种自组装现象对于理解中药复方的药效物质基础至关重要。相较于传统中药配伍理论，Wang等[24]更是提出了一种基于微观结构的新型配伍理论：将药物纳米结构亚单元定义为药效核心（君），促进自组装的汤剂介质作为辅助组分（臣），煎煮工艺作为关键制备条件（佐），而其他未明确成分则发挥协同增效作用（使）。该多组分-多尺度协同作用机制为中药复方“君、臣、佐、使”配伍原则及整体观提供了新的解析视角。 以芍药甘草汤为例，煎煮时芍药苷等小分子会通过氢键作用、范德华力、静电作用等非共价键，与蛋白质、多糖相结合，形成具有一定粒径结构的有序稳定体系，加热后则进一步形成颗粒物[25]（表1）。白虎汤煎煮时也有类似现象，知母和石膏中富含Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+等金属元素，这些金属元素能形成金属氧化物或氢氧化物，成为纳米粒子的核心[26]。主要成分芒果苷和新芒果苷会富集在核心周围，从而增加溶解度[27-28]（表1）。同时，大黄和黄连共煎后，大黄素与黄连碱自组装形成纳米粒，大黄酸与黄连碱自组装形成纳米纤维，这2种自组装主要由静电诱导吸引力、氢键和π-π堆叠形成[29]（表1）。麻杏石甘汤中纳米粒子的形成过程涉及多种作用力，麻黄碱和伪麻黄碱作为两亲分子能够通过疏水或弱电作用与其他分子结合，促进纳米颗粒的生成[30]（表1）。还有黄连和肉桂皮共煎煮时，有效成分小檗碱与肉桂酸在氢键及π-π堆积的相互作用下能够自发组装成纳米粒，并且随着一维结构的逐渐堆叠，最终构建出具有显著抗菌活性的三维超大分子结构[31]（表1）。 3   自组装可实现中药的增效减毒效应 炮制和配伍是中医临床实践中不可或缺的2个关键环节，它们相辅相成，在配伍的基础上，炮制能够进一步提升药效，实现优化和增强的治疗效果。中药配伍后多成分间相互作用对药效物质生物利用度的改善可能是中药配伍发挥协同增效作用的机制之一。煎煮、蒸、微波等炮制方式主要基于受热分解机制，与其相关的炮制方式可促进药物在体内的吸收，发挥增效、减毒效用[32-33]。药材经煎煮后，其成分从细胞内迁移至热水中，自发地相互作用，最终组成了稳定、有序的结构。 顾慧敏等[34]通过人结直肠腺癌细胞Caco-2和大鼠在体肠灌流模型，并模拟人的胃肠道环境后发现加入羊脂油后，淫羊藿总黄酮及主要活性黄酮成分形成自组装胶束。初步研究显示，在羊脂油的作用下，淫羊藿苷和宝藿苷I通过自组装形成了胶束（表2、图2）。这种结构显著改善了淫羊藿中活性黄酮成分的渗透能力，并有助于其在肠道中的有效吸收和转运。甘草酸参与半夏炮制过程，炮制后毒性显著下降与炮制过程对凝集素蛋白结构的影响有关[35]（表2、图2）。研究发现，部分中药复方水煎煮时，有效成分在弱键作用下自组装。有研究发现千金子的部分成分在体内会发生变化，其脂肪油能与脱氧胆酸盐自组装形成胶束，从而提高了二萜醇酯类成分的溶解度，显著促进千金子素在大鼠肠道内的吸收，为千金子的药效提升和毒性降低提供了科学依据[36]（表2）。 沈成英等[37]对芍药甘草单煎液、单煎合液、合煎液进行表征，证实芍药甘草在水煎煮时甘草中的两亲性活性成分甘草酸、甘草苷等可作为天然载体，包载白芍成分形成自组装纳米粒。通过大鼠在体单向肠灌流实验对比白芍配伍前后相关成分吸收参数，发现甘草配伍白芍合煎后各成分在回肠的吸收显著优于单煎合液（表2）。有毒的马兜铃酸与小檗碱在水煎煮时自组装成稳定超分子架构，阻碍马兜铃酸毒性基团环化反应，抑制毒性代谢产物马兜铃内酰胺生成，能有效避免急性肾损伤、肾癌，还显著抑制马兜铃酸引发的肠道菌群失衡等不良反应[38]（表2）。Lin等[39]研究发现葛根芩连汤煎煮过程中形成的微/纳米自组装结构显著提高了黄芩苷的吸收效率和细胞抗氧化活性。这些自组装结构主要由黄芩苷和其他成分（如小檗碱）通过非共价键相互作用形成，能够增加药物的溶解度和稳定性，从而提高其生物利用度（表2、图2）。这种自组装结构促进了黄芩苷的跨膜运输，增强了细胞清除ROS的能力并且减少了药物在胃肠道中的降解，降低了毒性。 4  基于自组装解析中药药效物质基础研究的新技术与方法 中药自组装纳米结构的制备方法主要包括冷冻干燥法、煎煮-分离法、中药碳点技术、中药囊泡技术及中药单体自组装法等。这些技术通过物理或化学手段使中药成分自组装形成纳米结构，具有提高溶解度、增强生物利用度、改善稳定性等优点。冻干法可保留活性成分并形成稳定纳米颗粒；煎煮后制备结合传统方法与现代技术，形成多级次结构；中药碳点具有良好的水溶性和光致发光性能，适用于生物成像和药物递送；中药囊泡通过自组装形成纳米级囊泡，用于高效药物递送；中药单体通过非共价键自组装形成纳米结构，增强生物活性。这些技术在抗炎、抗肿瘤、药物递送等领域展现了广泛应用前景。 4.1  中药直接提取分离制备技术 在中药自组装纳米结构的研究中，研究人员巧妙地结合传统热回流提取法与现代分离技术，从中药中高效提取有效成分，并成功制备出富含黄酮类和萜类化合物的纳米颗粒。这些纳米颗粒展现出卓越的水溶性和抗氧化性能。Xia等[40]通过超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱分析，精准确定了自组装纳米结构的主要成分。借助分子动力学模拟和原位透射电子显微镜观察，揭示了半枝莲-白花蛇舌草纳米颗粒通过氢键和π-π相互作用实现自组装的机制。体内实验证实，该纳米粒能够激活核因子E2相关因子-2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）信号通路，显著减轻顺铂和叶酸诱导的急性肾损伤（图3）。该纳米粒经口服后可被肠道吸收进入血液，并形成蛋白冠，有效减少巨噬细胞的吞噬作用，从而显著提高其生物利用度和肾脏靶向性。Zhang等[41]则采用冻融法和离子添加法，从中药煎剂中制备出超自组装纳米结构。通过冷冻、解冻和离心等步骤收集沉淀，他们获得了多形态的纳米结构。表征结果显示，这些纳米结构主要由草酸钙水合物构成框架，包裹有机成分，形成有机-无机杂化结构。以阿霉素为模型药物，实现了药物的包载和缓释。细胞实验表明，这些纳米结构具有良好的生物相容性，可被巨噬细胞摄取并显著促进细胞活性。在另一项研究中，Liang等[42]采用差速离心法从黄芪-当归复方煎剂中分离出自组装纳米结构（AA-NPs）。通过超高效液相色谱-高分辨质谱鉴定出AA-NPs中的43种化学成分，并测定了其对8种主要成分的包载效率及体外释放行为。随后在心肌纤维化C57BL/6小鼠模型上发现，AA-NPs可通过抑制内皮-间充质转化显著改善心肌纤维化。Zhang等[43]也采用差速离心法从中药复方QY305煎剂中分离出自组装纳米结构（N-QY305）。通过液相色谱-质谱联用技术鉴定其主要成分，并测定了其包载效率及体外释放行为。通过吉非替尼诱导的BN大鼠皮肤不良反应和腹泻模型，发现N-QY305的作用机制主要涉及调节中性粒细胞的浸润以及趋化因子CXC配体2（C-X-C motif chemokine ligand 2，CXCL2）的表达，从而显著改善皮肤不良反应和腹泻症状。 4.2  中药碳点技术 中药经高温煎煮时，其中某些难降解或热稳定性差的有机成分，在持续高温作用下通过脱氢、脱水、环化及芳构化等反应，逐步热解为高度碳化的固体残留物（即碳点），此类碳点同样构成中药药效物质基础的重要组成部分。中药碳点的合成通常中药为前驱体，通过水热法[44]、高温碳化[45]、化学合成[46]，这种自组装过程不仅保留了碳点的荧光特性和生物相容性，还赋予了纳米粒新的物理化学性质和生物功能。 Guo等[47]以中药川芎为碳源前体，采用了一步水热法成功制备了川芎碳点（LC-CDs）（图3）。该方法不仅简化了制备工艺，还提高了川芎的生物利用度，解决了传统中药在临床应用中因低水溶性和活性成分提取困难而导致的限制。通过自由基清除实验、细胞共定位实验、氧化应激细胞模型和炎症细胞模型，揭示了LC-CDs显著的抗氧化和抗炎能力，证明其可减轻氧化应激、抑制炎症反应并保护细胞免受氧化损伤。Zhao等[48]利用紫苏通过一步水热法合成了具有优异水溶性、强荧光和良好生物相容性的生物质衍生碳量子点（carbon quantum dots，CQDs）。系统地分析了CQDs的官能团组成、形貌和pH稳定性。基于其荧光淬灭特性，创新性地开发了一种用于选择性和灵敏检测银离子（Ag+）的“信号关闭”型荧光探针，所制备的CQDs还表现出低细胞毒性和良好的生物相容性。Wang等[49]采用了一种基于天然植物的绿色合成方法，通过高温碳化过程制备了具有超小尺寸和高生物相容性的碳点（PT-CDs）。以蒲黄为原料，利用其在传统中药中缓解肾脏损伤的历史应用背景，通过一锅法热解工艺，在不同温度下制备PT-CDs（图3）。中药碳点保留了中药的生物活性成分，并通过纳米化处理增强了其药理活性。蒲黄碳点在急性肾损伤模型中表现出显著的抗炎和抗氧化活性。熊威等[50]将绵马贯众高温碳化，从绵马贯众炭的水煎液中提取并分离出一种新型的水溶性碳纳米类成分——绵马贯众炭碳点（DCC-CDs），其外形近似球形，粒径分布在1～7 nm。通过多种表征手段对DCC-CDs的特性进行了详细分析。通过小鼠断尾和肝脏出血的动物实验来证明DCC-CDs能显著缩短小鼠断尾和肝脏出血时间（P＜0.01），该研究为DCC-CDs用于出血性疾病治疗提供了新思路。 4.3  中药囊泡技术 近年来，植物来源的外泌体样纳米囊泡（plant-derived nanovesicles，PDNVs）因其独特的生物学特性和潜在的治疗效果而受到广泛关注[51]。Zhao等[52]通过差速离心法分离纯化骨碎补来源的纳米囊泡，发现其富含蛋白质、RNA和脂质等生物活性成分，主要活性成分为橙皮苷，通过代谢组学和生物信息学分析，揭示了骨碎补来源的纳米囊泡通过靶向雌激素受体α信号通路，促进骨髓间充质干细胞的成骨分化，从而发挥抗骨质疏松作用。在黑色素瘤免疫治疗领域，Xu等[53]基于甘草纳米囊泡开发了载有干扰素基因刺激蛋白（stimulator of interferon genes，STING）激动剂5,6-二甲基黄体酮-4-乙酸（5,6-dimethylxanthenone-4-aceticacid，DMXAA）且表面修饰程序性死亡配体-1（programmed cell death ligand 1，PD-L1）抗体的纳米平台（GP@DMX NV）。通过差速离心提取甘草纳米囊泡，利用电穿孔技术包载DMXAA，并通过化学修饰偶联PD-L1抗体，实现了肿瘤细胞靶向和免疫检查点阻断。研究表明，甘草纳米囊泡通过miR2916和异甘草素抑制黑色素瘤细胞增殖并诱导凋亡。GP@DMX NV在体内表现出良好的靶向性和安全性，显著增强了CD8+T细胞浸润和树突状细胞成熟，从而显著抑制肿瘤生长并延长生存时间。在骨质疏松症治疗方面，Zhan等[54]通过差速离心法从葛根中分离外泌体样纳米囊泡，发现其显著促进人骨髓间充质干细胞的成骨分化和矿化，16S rRNA和RNA测序表明，葛根纳米囊泡通过调节肠道微生物群代谢产物三甲胺N-氧化物（trimethylamineN-oxide，TMAO）改善骨质疏松症，并通过促进自噬信号通路逆转TMAO对成骨分化的抑制。通过TMAO诱导的骨质疏松症大鼠模型进一步证实，PELNs可显著促进骨形成，提高骨密度和骨量。此外，在牙周炎治疗领域，Xie等[55]从生姜中提取的外泌体样纳米颗粒也展现出显著的治疗效果，实验结果表明，其在不同环境下表现出良好的稳定性，并能显著减轻牙周组织损伤。在结扎诱导大鼠牙周炎模型中，发现生姜纳米囊泡改善了牙周临床参数和病理变化，减少了牙周袋深度和牙槽骨吸收。体外实验进一步表明，其通过抑制NF-κB信号通路，降低ROS水平，促进牙周膜成纤维细胞的增殖和迁移。这些研究不仅揭示了PDNVs在多种疾病治疗中的潜力，还为未来基于植物来源纳米囊泡的新型药物开发提供了重要的理论依据和实验支持。 4.4  中药单体组装 为解析中药复杂组装机制，单体自组装研究也是一种重要切入点。中药单体自组装的典型案例为理解中药复方整体自组装机制提供了重要启示。从分子机制来看，单体组装中观察到的金属配位、氢键和疏水相互作用等分子间作用力同样存在于中药复方多组分体系中，这为解析复方自组装的分子基础提供了直接依据。在生物效应层面，多成分组装体展现出的协同增效、多靶点调控等特点，与中药复方“君、臣、佐、使”的配伍原则具有内在一致性，提示复方自组装可能是其药效物质的重要存在形式。这些发现共同表明，深入理解中药单体的组装行为是揭示复方自组装规律的重要切入点，而基于单体组装认知发展出的研究思路和技术方法，将为中药复方自组装研究提供系统的方法学支撑。 AboZaid等[56]制备了一种中药单体没食子酸与金属氧化物氧化锌结合组装成纳米粒子，在大鼠口服二乙基亚硝胺致肝癌模型中，通过减少肝脏组织丙二醛生成，降低甲胎蛋白、NF-κB和凋亡相关蛋白B淋巴细胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）水平，同时提高了半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3，Caspase-3）水平，诱导肝癌细胞的S期和G2/M期发生细胞周期阻滞，并促进G0/G1期细胞凋亡。Guo等[57]研究开发了基于金属-多酚配位的Zn2+-紫草素-聚乙二醇纳米颗粒，用于治疗脓毒症。体外实验表明，这种纳米颗粒能显著降低脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激的巨噬细胞中促炎细胞因子的表达，并通过激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）/沉默信息调节因子1（silent information regulator 1，SIRT1）信号通路抑制核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（NOD-like receptor protein 3，NLRP3）炎症体激活，减少炎症和细胞凋亡。通过LPS和盲肠结扎穿孔诱导的脓毒症小鼠模型进一步证明该纳米颗粒显著提高了生存率，降低了炎症因子水平并减轻了多器官损伤，显示出良好的抗炎和器官保护效果。Zhang等[58]通过共组装技术开发了一种基于熊果酸和表儿茶素没食子酸酯的新型自组装纳米粒，用于肝细胞癌的免疫治疗。研究中采用了溶剂交换法和表面修饰技术，首先通过自组装形成熊果酸纳米粒，然后利用表儿茶素没食子酸酯在碱性条件下自聚合形成均匀的“壳层”，进一步通过上皮细胞粘附分子靶向适配体修饰纳米粒表面，成功构建了“核-壳”结构的纳米粒。该纳米粒具有稳定性好、pH响应性强、肿瘤穿透力强的特点，可显著提升药物在肿瘤细胞中的摄取效率和体内循环时间。熊果酸和表儿茶素没食子酸酯的协同作用增强了抗肿瘤效果，并通过激活天然免疫和获得性免疫反应，实现了显著的免疫治疗效果。 5  结论 近年来，自组装现象在中药炮制、提取、煎煮及体内代谢等多个环节中被广泛发现，证明了中药复杂体系中化学成分并非孤立作用，而是通过分子间相互作用（如疏水作用、氢键、静电引力等）自发形成具有特定层级结构的功能组装体。研究者对中药药效物质的认知逐步突破了传统的单一化学成分分析模式，正加速向“结构-功能”关系的多维度体系化探索转变，在分子、超分子及介观尺度上，系统解析中药复杂成分体系在特定物理化学环境及生物微环境中自组装行为的规律、驱动机制、组装体结构特征，及其与药效活性（增效、减毒、缓释、靶向等）和体内代谢之间的内在联系。这种基于自组装视角的多维度研究策略，为阐明中药“多成分、多靶点、整合调节”的作用本质提供了全新的理论框架和研究路径，不仅有助于系统揭示中药复方的复杂作用机制，也为中药现代化和新型制剂开发提供了新的理论基础和技术路径。 利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突 参考文献（略） 来  源：鲁妍妍，赵梦柯，赵  璇，杨  康，朱艳慧，王真真．自组装在解析中药药效物质基础中的应用  [J]. 中草药, 2025, 56(21): 8033-8042. END 文章内容仅供思路参考，不代表本刊观点，非中医药专业人员请勿试药 文章来源：中草药杂志社，本草全球转载仅为传播行业信息，不做商业用途。若转载不当，请联系：28331285@163.com删除，感谢原作者的辛劳付出。文中插入广告与本公众号无关。 本草全球服务内容  包括但不限于:  中药新药、经典名方、配方颗粒、中药CMC、美国FDA IND、中药保护品种临床试验申报、中药上市再评价、药物经济学评价、新药研发及中药类注册备案全过程咨询与委托服务;可为有关单位疑难问题提供解决方案与技术支持、开展内训等服务。凡提交至本草全球的疑难问题,均可协助解决。  联系人:田先生 13801667235

2025年4月23日，由哈尔滨医科大学郑桐森教授团队在《The Innovation》（中科院一区，IF：25.7）杂志上发表一篇题为“Precision targeting of STING: Challenges, innovations, and clinical outlook for cancer therapy”文献综述，阐述STING在癌症治疗中的研究进展。 图形摘要如下： 摘要： 干扰素基因刺激因子（STING）通路在固有免疫应答中发挥关键作用，已成为癌症治疗中极具吸引力的靶点。尽管临床前研究结果令人鼓舞，但STING激动剂的临床试验在很大程度上未能实现持久疗效，目前尚无药物进入III期试验。本综述探讨了癌症治疗中限制STING通路激活的生物学、药理学和临床障碍，分析了STING激动剂的内在局限性，以及由肿瘤异质性、免疫抑制和STING慢性激活引发的宿主相关耐药机制，同时还综述了获得性耐药的相关机制，如免疫检查点上调和效应免疫细胞抑制。药物递送平台、小分子设计和联合治疗策略的最新进展为后续研究提供了潜在方向。本研究重点关注基于人类STING变异体、表观遗传调控和生物标志物驱动的患者分层等精准治疗方法，以改善临床结局。这些研究结果表明，需要优化特定情境下的STING激活策略，从而充分发挥该通路在肿瘤治疗中的全部治疗潜力。 Abstract The stimulator of interferon genes (STING) pathway plays a crucial role in immune responses and has emerged as a compelling target in cancer therapy. Despite promising preclinical studies, clinical trials of STING agonists have largely failed to deliver durable efficacy, with no agents progressing to phase III trials. This review examines the biological, pharmacological, and clinical barriers limiting STING pathway activation in cancer treatment. We discuss the inherent limitations of STING agonists as well as host-related resistance driven by tumor heterogeneity, immune suppression, and chronic STING activation. Mechanisms of acquired resistance, such as immune checkpoint upregulation and suppression of effector immune cells, are also reviewed. Recent advances in delivery platforms, small-molecule design, and combination treatment strategies offer promising paths forward. We highlight precision approaches based on human STING variants, epigenetic modulation, and biomarker-driven patient stratification to improve clinical outcomes. These insights underscore the need for refined, context-specific STING activation strategies to unlock the full therapeutic potential of this pathway in oncology. 引言 干扰素基因刺激因子（STING）是细胞质病原DNA固有免疫应答中的关键蛋白，由环鸟苷酸-腺苷酸合成酶（cGAS）合成的环鸟苷酸-腺苷酸（cGAMP）激活。激活后，STING磷酸化TANK结合激酶1（TBK1），进而激活干扰素调节因子3（IRF3），最终诱导I型干扰素（IFNs）和趋化因子的表达。该信号级联反应可促进树突状细胞（DC）活化并增强抗原呈递，进一步刺激CD8+T细胞募集和活化，以增强抗肿瘤免疫。由于这些作用，STING日益被认为是癌症免疫治疗中极具潜力的靶点。STING激动剂已得到广泛研发，并在多种恶性肿瘤临床前模型中显示出显著的肿瘤抑制作用，部分甚至实现了肿瘤消退。 近年来，关于STING的研究取得了重大进展，产生了大量突破性发现，为新型STING激动剂的研发提供了强有力的动力。2019年，尚领导的研究团队首次公布了全长STING的冷冻电镜结构。三年后，该团队发现STING跨膜区存在第二个激动剂结合位点，为新型STING靶向药物的研发提供了结构基础。王等人利用自主研发的STING激活纳米颗粒证实，STING激动剂可促进肿瘤血管正常化，改善缺氧微环境，增强内皮细胞黏附分子的表达，并募集更多免疫效应细胞，从而发挥肿瘤生长抑制作用（图1）。 图1 STING开发的时间轴 时间轴描述了自2008年识别以来STING发现的简史以及关于STING生物学和激动剂应用的关键事件。 尽管临床前研究结果令人振奋，但STING激动剂的临床疗效仍有限，其潜在机制尚不明确，这已成为研究成功的主要障碍。此外，STING激动剂的耐药性问题也日益受到关注。探究耐药机制并确定增敏策略，对于解决转化医学面临的挑战至关重要。本综述分析了STING激动剂临床疗效有限的相关因素，既包括STING激动剂的固有特性，也涉及肿瘤的特异性特征（原发性和获得性耐药），同时进一步探讨了旨在克服这些治疗障碍的现有解决方案和未来研究方向。 STING激动剂疗效的限制因素 药物相关挑战 膜通透性有限：STING是一种主要定位于内质网（ER）的跨膜蛋白。天然STING激动剂环二核苷酸（CDNs）由于带有负电荷、极性强且水溶性高，难以穿透细胞膜与STING结合，从而限制了其生物活性。先前的研究已发现特定转运蛋白（如SLC19A1、SLC46A和P2X7R）可促进cGAMP进入细胞内。此外，缝隙连接、容积调节阴离子通道（VRAC）、病毒颗粒和细胞内吞作用等机制也可协助cGAMP穿过脂质双分子层。张及其同事进一步证实，人类宿主防御肽LL-37可作为cGAMP转运蛋白，增强STING介导的固有免疫。然而，cGAMP的摄取效率仍然较低，且cGAMP转运蛋白的表达可能受细胞类型、细胞状态和环境因素的影响。因此，克服膜通透性障碍对于充分发挥STING激动剂的生物学潜力至关重要（图2A）。 图2 限制STING激动剂功效的因素 （A）由于膜渗透性屏障，CDN难以与STING结合，特定的转运蛋白和病毒颗粒等机制可以帮助克服这些屏障，但仍然存在许多限制。 （B）CDN表现出差的稳定性并且容易被ENPP 1水解成免疫抑制代谢物。 （C）DMXAA表现出物种特异性并且不能结合hSTING。STING的构象变化和激活机制仍需进一步探讨。 （D）肿瘤内注射和静脉内施用都缺乏肿瘤和细胞特异性靶向。肿瘤内给药面临着肿瘤内浓度差异的问题，并且肿瘤位置、大小和形态的异质性构成了重大挑战。静脉给药容易引发炎症反应和其他副作用。 稳定性差且代谢产物具有免疫抑制作用：除细胞通透性有限外，CDNs的代谢稳定性较差，静脉给药后半衰期极短。外核苷酸焦磷酸酶/磷酸二酯酶I（ENPP1）可直接水解cGAMP，生成AMP和GMP，同时也可将ATP水解为AMP。两条通路产生的AMP均会被CD73迅速脱磷酸化为腺苷，而腺苷会抑制免疫细胞功能并促进肿瘤转移。这表明ENPP1可将STING激动剂的免疫刺激作用转变为免疫抑制作用（图2B）。 STING激动剂的物种特异性：5,6-二甲基黄嘌呤-4-乙酸（DMXAA，ASA404）是首批非CDN小分子STING激动剂之一，在小鼠模型中显示出抗肿瘤和免疫调节作用。然而，后续临床研究发现，DMXAA可选择性结合小鼠STING（mSTING），但无法结合人类STING（hSTING）。这一发现强调，在STING激动剂的研发过程中，需谨慎考虑物种特异性，并通过临床试验严格验证其结合和激活hSTING的能力（图2C）。 STING激动剂的激活机制具有多样性：目前普遍认为，STING在激活后会从“开放”构象转变为“闭合”构象，这一结构变化与CDN结合相关。然而，另一种STING激动剂diABZI在激活STING时，可使其维持开放构象。这种独特的构象可能代表了一种新型的STING激活机制。进一步研究STING的结构动力学和激活机制，可为STING激动剂的研发提供新的方向（图2C）。 肿瘤内递送面临挑战：尽管STING激动剂的全身给药可能引发细胞因子风暴风险，但肿瘤内注射可实现靶向给药，降低全身暴露。尽管肿瘤内注射在实体瘤治疗中具有潜在应用前景，但CDNs的肿瘤内递送仍面临多项挑战：首先，不同癌症类型和个体患者的肿瘤异质性，导致给药方案难以标准化；其次，肿瘤位置、大小、形态、血管分布和机械特性的差异，以及注射后CDNs的快速扩散，会导致肿瘤内浓度和分布存在显著差异，进而引发不同肿瘤区域的异质性应答，使剂量优化变得复杂；此外，肿瘤内注射需要先进的成像技术进行精准引导，而这并非总能实现；且由于ADU-S100等STING激动剂的半衰期较短（10-20分钟），通常需要多次注射才能达到治疗效果，这在临床实践中面临额外挑战；最后，肿瘤内递送无法解决肿瘤常见的复发和转移问题。因此，要实现STING激动剂肿瘤内给药的临床应用，必须克服重大的技术和生物学障碍（图2D）。 缺乏肿瘤和细胞靶向性：STING的最佳激活理想情况下应发生在肿瘤内，形成局部炎症环境，释放趋化因子以募集T细胞进入肿瘤微环境（TME），同时限制其在血液和其他组织中的激活。STING激动剂全身给药的主要挑战在于缺乏肿瘤和细胞特异性靶向性。全身递送不可避免地会导致正常组织中的脱靶效应，引发全身性炎症反应，可能导致严重的细胞因子释放综合征（CRS），出现疲劳、发热、头痛和多器官功能衰竭等症状。此外，全身激活还可能引发自身免疫性疾病、组织毒性，甚至形成促肿瘤炎症微环境。因此，研发可靶向递送至肿瘤的STING激动剂迫在眉睫，以增强免疫激活并最大限度地减少副作用（图2D）。 肿瘤或宿主相关耐药 hSTING变异体对STING激动剂的应答存在差异：hSTING存在单核苷酸多态性，主要有五种变异体：R232（57.9%）、HAQ（20.4%）、H232（13.7%）、AQ（5.2%）和R293Q（1.5%）。这些变异体对STING激动剂的敏感性各不相同。例如，STING-H232可响应内源性2',3'-cGAMP，但对某些外源性CDNs无应答，而STING-HAQ对外源性和内源性CDNs的应答均降低（图3A）。此外，这些变异体的分布具有地域差异，HAQ变异体在东亚人群中较为常见，但在非洲人群中罕见。这强调在临床试验招募参与者时，需考虑hSTING变异体及其地理分布，以提高研究结果的科学性和普适性。 图3 驱动对STING激动剂的原发性抗性的宿主因素 （A）hSTING存在于对STING激动剂具有不同响应性的五种主要变体中。 （B）肿瘤中的CIN导致慢性STING激活，这可能导致免疫逃避和更差的临床结果。 （C）肿瘤细胞通常抑制cGAS-STING途径以逃避具有表观遗传机制的免疫监视。 （D）STING表达在肿瘤转移期间波动，并且STING激动剂可以在早期转移期间增强免疫应答。 （E）来自TCGA数据库的肿瘤样品和配对正常组织中TMEM 173基因的表达谱。 染色体不稳定性（CIN）高的肿瘤中STING慢性激活降低对STING激动剂的应答：肿瘤内在STING激活在癌症进展中的作用仍存在争议。虽然STING激活通常与抗肿瘤免疫和细胞凋亡相关，但肿瘤中STING的高表达往往预示着多种癌症的预后较好。然而，在接受辅助化疗的乳腺癌和卵巢癌患者中，STING的高表达（尤其是在增殖细胞中）与复发风险增加相关。在晚期和转移性肿瘤中，随着肿瘤进展，染色体不稳定性（CIN）会加剧，导致STING慢性激活，进而驱动IL-6-STAT3信号传导，促进CIN阳性肿瘤细胞存活。小鼠高CIN肿瘤模型显示，通过非经典STING通路激活NF-κB，可促进免疫逃逸和转移，导致更严重的转移和更低的存活率。研究表明，细胞中反复的STING激动剂刺激最初会引发强烈的IFN应答，但随着时间推移，会抑制IFN信号传导，并激活内质网应激和NF-κB相关基因，从而有助于免疫逃逸。因此，STING慢性激活可能导致STING激动剂在晚期或转移性肿瘤患者中的应用效果不佳（图3B）。 肿瘤细胞中cGAS-STING通路受到抑制：肿瘤细胞的DNA损伤应答（DDR）系统通常存在异常，且CIN会增强。DDR是一种高度保守的机制，可保护基因组免受损伤。在肿瘤细胞中，编码DDR成分的基因突变会导致DNA修复缺陷和CIN，包括染色体分离错误，产生非整倍体细胞和微核。在高CIN肿瘤中，微核可能破裂，释放DNA并激活cGAS-STING通路。为了逃避STING介导的免疫监视，肿瘤细胞通常采用表观遗传机制阻断STING激活，以此作为生存策略。 例如，胰腺导管腺癌（PDAC）细胞中STING表达受到抑制，导致免疫冷肿瘤微环境的形成。在胶质母细胞瘤中，肿瘤细胞中STING表达下调，但在肿瘤相关免疫细胞和基质细胞中保持稳定。同样，肝细胞癌（HCC）细胞的STING表达低于非肿瘤组织，这可能与免疫监视功能受损相关。黑色素瘤细胞通过表观遗传沉默cGAS或STING，从而在细胞质DNA暴露后避免产生I型IFN和免疫细胞因子。 从机制上讲，肿瘤细胞中的STING信号传导常因cGAS和STING的启动子突变或高甲基化而受到抑制。STING表达也受组蛋白修饰调控，组蛋白H3Lys4去甲基化酶KDM6B和KDM5C可抑制STING表达。此外，TMEM173基因的内源性启动子区域存在转录因子MYC的结合位点，三阴性乳腺癌中MYC敲除可导致TMEM173上调，增加CXCL10和CCL5的产生，并增强CD8+T细胞浸润。肿瘤细胞还可能通过上调某些稳定基因组并防止微核形成的基因（如单极纺锤体1（MPS1））来抑制STING激活，MPS1在有丝分裂中起关键作用，与多种癌症相关。抑制MPS1可诱导微核形成并直接激活STING。此外，IDH1突变的肿瘤表现出选择性cGAS高甲基化和沉默，抑制mIDH1可重新激活cGAS表达和某些转座元件（图3C）。 肿瘤转移不同阶段STING表达的变化：在肿瘤转移过程中，STING表达会动态波动。在转移的早期休眠阶段，低STING活性使癌细胞能够逃避免疫监视。当休眠细胞脱离休眠状态并开始增殖时，STING活性会增加，使这些细胞更容易受到免疫攻击。存活的癌细胞形成更大的转移灶，再次表现出低STING水平和增强的免疫逃逸能力。从机制上讲，休眠期间高TGF-β表达会抑制STING表达，而在转移爆发时，启动子和增强子甲基化会下调STING表达。 因此，在转移早期增殖的癌细胞中，STING上调可能使这些细胞被免疫识别和抑制，从而限制从休眠到复发的进展（图3D）。临床前研究表明，在转移早期使用STING激动剂可促进自然杀伤（NK）细胞和T细胞募集，增强对转移性癌细胞的细胞毒性，并抑制转移灶的生长。 不同癌症类型中STING表达的差异：STING表达在不同癌症类型中存在显著差异。例如，编码STING的TMEM173基因在结直肠癌、肾透明细胞癌、甲状腺癌和胃腺癌中上调，而在子宫内膜癌、前列腺癌、肺鳞状细胞癌和肺腺癌中下调。这些差异可能意味着不同癌症类型和亚型对STING激动剂的敏感性不同（图3E）。此外，肿瘤内细胞组成和STING表达的异质性使STING激动剂的疗效评估变得复杂。 获得性耐药机制 次级免疫检查点分子过表达：cGAS-STING通路的持续激活与吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）的上调相关，IDO是免疫逃逸和抑制T细胞增殖的关键因素。在Lewis肺癌（LLC）STING敲除小鼠模型中，肿瘤微环境中IDO和髓源性抑制细胞（MDSCs）的水平显著降低。此外，研究表明STING激活可通过上调程序性死亡配体1（PD-L1）促进口腔鳞状细胞癌和肝细胞癌（HCC）等癌症的进展。同样，在子宫内膜癌细胞中，线粒体DNA释放和STING激活会导致PD-L1表达增加，诱导T细胞凋亡。肿瘤内注射STING激动剂后，肿瘤微环境中PD-L1、IDO和COX2的表达会升高，从而降低STING激动剂的抗肿瘤疗效。在用STING激活纳米颗粒治疗的肿瘤中，另一种与免疫逃逸相关的免疫检查点分子B7同源物3（B7-H3/CD276）的表达会增加。STING激动剂ADU-S100可增强小鼠和人类2型常规树突状细胞（cDC2）中T细胞免疫球蛋白结构域和粘蛋白结构域3（Tim-3）的表达，抑制CD4+T细胞功能，削弱CD4+T细胞驱动的抗肿瘤应答。在Renca肺转移小鼠模型中，使用负载STING激动剂的脂质纳米颗粒治疗可显著增加免疫细胞中淋巴细胞激活基因-3（LAG-3）的表达。这些发现表明，STING激动剂可通过上调IDO、PD-L1、COX2、B7-H3、Tim-3和LAG-3等免疫检查点分子诱导获得性耐药，从而帮助肿瘤实现免疫逃逸（图4A）。 图4 cGAS-STING途径激活介导的获得性耐药机制 （A）cGAS-STING途径激活可导致免疫检查点分子上调。 （B）STING活化可增强TME中免疫抑制细胞的存在。 （C）过度的STING活化可通过减少T和B细胞的增殖、浸润和促进细胞凋亡而导致T和B细胞功能的抑制。 （D）ER应激导致错误折叠蛋白质的积累。 次级免疫抑制细胞和因子的激活：评估STING激动剂的治疗潜力，需要确定是否能够建立富含T细胞的肿瘤微环境以支持cGAS-STING通路激活，因为富含T细胞的肿瘤微环境与STING激动剂的阳性应答和预后改善相关。此外，BATF3依赖性树突状细胞在STING介导的抗肿瘤免疫中起关键作用。值得注意的是，STING在肿瘤微环境中的免疫细胞和非免疫细胞（包括肿瘤细胞和血管内皮细胞）中均有表达。肿瘤微环境中不同细胞类型的STING激活可能产生相反的效果：既可能募集免疫支持细胞以抑制肿瘤生长和转移，也可能吸引免疫抑制细胞，促进肿瘤进展。cGAS-STING通路的激活可增强肿瘤微环境中免疫抑制细胞的表达，包括调节性T细胞（Tregs）、调节性B细胞（Bregs）、癌症相关成纤维细胞（CAFs）和髓源性抑制细胞（MDSCs），形成免疫抑制性肿瘤微环境，促进癌症进展。在人乳头瘤病毒（HPV）阳性的舌鳞状细胞癌中，STING激活可促进IL-10等免疫抑制细胞因子的产生，从而促进Treg浸润。在胰腺癌小鼠模型中，STING激动剂的全身给药通过STING-IRF3轴诱导Breg扩增，Bregs分泌IL-35和IL-10，抑制NK细胞活性和肿瘤内浸润。阿韦特及其同事发现，CAFs中STING-IRF3通路的激活会降低溶瘤病毒对肿瘤细胞的细胞毒性，影响溶瘤病毒疗法的疗效。辐射暴露后，MC38小鼠结直肠癌中STING依赖性髓源性抑制细胞（MDSCs）的激活会促进巨噬细胞M2极化和Treg增殖。在1型神经纤维瘤病中，STING激活会募集1型常规树突状细胞和T细胞，矛盾的是，这些细胞会促进肿瘤形成，尤其是通过CD8+T细胞。STING激活可上调IL-10和IL-35等免疫调节因子，抑制抗肿瘤免疫细胞活性，形成免疫抑制性肿瘤微环境（图4B）。STING激活的免疫调节作用仍不明确，且目前的STING激动剂对肿瘤内特定细胞类型缺乏特异性。 效应免疫细胞受到抑制：STING过度激活可能抑制T细胞和B细胞增殖，减少其浸润，并促进细胞凋亡。莱莫斯等人发现，STING通过减少肿瘤微环境中CD8+T细胞浸润并增加髓源性抑制细胞（MDSCs）浸润，促进LLC生长。此外，在Sting1S3654/S3654小鼠的肿瘤中，大量T细胞发生STING介导的、不依赖IFN的细胞死亡，加速肿瘤进展和免疫逃逸。拉金等人发现，DMXAA激活T细胞中的应激通路，并上调促凋亡基因（如BAX）的表达，导致T细胞凋亡。在混合骨髓嵌合体模型中，与对照组相比，STING缺陷条件下Ki-67+CD8+记忆T细胞的数量更多。从机制上讲，T细胞表达高水平的STING，但I型IFN应答较低。虽然树突状细胞中STING激活对于肿瘤中T细胞的募集和激活至关重要，但T细胞中STING激活会触发依赖NF-κB而非IFN的转录变化，最终导致T细胞凋亡。此外，T细胞中的LRRC8C转运蛋白可将cGAMP转运至细胞内，激活STING-p53通路，抑制Ca2+内流和细胞因子产生，并抑制T细胞介导的适应性免疫应答。STING激活还会降低B细胞对B细胞受体信号传导的敏感性，并可能诱导凋亡，从而削弱抗体应答（图4C）。 内质网应激：多种遗传和环境因素会损害内质网的蛋白质折叠和修饰功能，导致错误折叠蛋白质积累，这种情况被称为内质网应激。内质网应激是STING激动剂抗肿瘤疗效的已知障碍。在T细胞中，STING的激活（直接激活或通过Ca2+内流激活）会导致未折叠蛋白反应相关基因（尤其是Bip/HSPA5和GADD34）的显著上调。内质网中未折叠或错误折叠蛋白质的积累会引发内质网应激，阻碍蛋白质翻译，增强肿瘤细胞的免疫逃逸能力，使其能够在应激条件下存活并逃避免疫监视（图4D）。 通过药物修饰增强STING激动剂的疗效 提高CDNs的代谢稳定性 合成CDN类似物具有良好的生产潜力，但由于膜通透性有限和代谢不稳定，其药代动力学特性仍有待优化。为了解决这些局限性，研究人员通过核苷酸取代、核糖替换和引入硫代磷酸酯键等策略，开发了具有增强降解抗性的修饰合成CDNs。核苷酸修饰和核糖替换显著提高了I型IFN的产生，而硫代磷酸酯键修饰使CDN类似物对磷酸二酯酶、核酸酶、ENPP1和蛇毒磷酸二酯酶等水解酶具有抗性（图5A）。例如，利奇等人开发了一种带正电荷的多结构域肽水凝胶，能够在15小时内持续释放CDNs，与游离CDNs相比，注射部位的CDN浓度更高。这种方法在MOC2-E6E7口腔癌小鼠模型中显著抑制了肿瘤生长，为CDNs的临床应用提供了潜在策略。 图5 通过药理学修饰增强STING激动剂的功效 器增强STING激动剂的功效涉及解决药代动力学、肿瘤特异性和免疫激活方面的挑战。诸如修饰CDN、开发非CDN激动剂、利用Mn2+佐剂、通过纳米载体和ADC改善靶向递送以及开发ENPP 1抑制剂等策略代表了优化STING激动剂疗法的关键方法，使其在癌症治疗中更有效。 非CDN STING激动剂和cGAS激动剂的研发 第二代STING激动剂主要为非CDN小分子，旨在克服核苷酸类药物的药代动力学局限性。值得关注的例子包括diABZI、MSA-2和SR-717，每种药物都具有独特的优势。静脉给药的diABZI比cGAMP具有更强的固有免疫激活作用，而MSA-2和SR-717由于具有口服生物利用度，因此极具应用前景。MSA-2设计有质子化羧基，在酸性肿瘤微环境中可增强细胞膜通透性，有效促进IFN-β分泌，并在小鼠模型中诱导肿瘤消退。当与抗PD-1疗法联合使用时，MSA-2可显著提高治疗效果，且副作用最小。然而，MSA-2的全身给药可能导致其他组织中STING的脱靶激活，因此需要进一步进行安全性评估。 为了更清晰地说明CDN类与非CDN类STING激动剂的优缺点，表1比较了肿瘤选择性、细胞因子释放谱以及血浆半衰期和hSTING变异体的EC50等临床疗效指标。该对比分析为评估各类药物和指导治疗策略的制定提供了全面框架。 同样，cGAS激动剂因其能够模拟内源性cGAMP激活STING的能力而受到关注。诱导有丝分裂应激或细胞内递送双链DNA等技术为模拟这种自然激活过程提供了潜在途径，为STING通路激活研究提供了新的思路（图5B）。 激活佐剂的应用 Mn2+和Mg2+等金属离子已被证实具有作为STING通路激活佐剂的潜力。这些离子可局部应用，或通过药物平台与STING激动剂一起递送，以增强STING通路激活。其中，Mn2+在cGAS-STING通路激活和抗肿瘤免疫中发挥关键作用。研究表明，小鼠体内Mn2+缺乏会加速肿瘤生长和转移，同时肿瘤浸润CD8+T细胞数量显著减少。在细胞内，Mn2+被隔离在高尔基体和线粒体等膜结合细胞器中，病毒感染后释放到细胞质中。在细胞质中，Mn2+在STING激活中具有多种作用：可独立激活单体cGAS（无需双链DNA）；通过变构相互作用增强cGAS-双链DNA结合；提高cGAS的催化活性以产生更多cGAMP；并可能提高cGAMP对STING的亲和力。此外，Mn2+可独立于STING诱导TBK1磷酸化，促进IFN-β产生。这些特性使Mn2+成为STING激活的重要佐剂。例如，陈及其同事报道，Mn2+-cGAMP纳米疫苗（Mn2+-cGAMPNV）在小鼠黑色素瘤模型中显著增强了抗肿瘤免疫，与抗PD-L1抗体联合使用时，对原发性和远端肿瘤的控制效果更佳（图5C）。 增强STING激动剂的靶向性和递送效率 尽管STING激动剂具有全身给药的潜力，但其缺乏肿瘤特异性可能导致广泛的炎症反应。为了实现最佳治疗效果，STING激动剂必须特异性靶向肿瘤组织，最大限度地提高抗肿瘤疗效，同时最大限度地减少对正常组织的不良影响。这促使研究人员探索肿瘤靶向、稳定的STING激动剂和先进的药物递送系统，以优化STING激动剂的药理学特性和与载体材料的相容性，实现对肿瘤的可控、靶向递送，增强肿瘤内滞留，并减少脱靶效应（图5D）。 通过生化信号靶向肿瘤微环境：肿瘤微环境独特的生化特征（如缺氧、低pH和膜电位改变）为STING激动剂的靶向递送提供了途径。例如，MSA-2在酸性肿瘤微环境中具有更高的细胞膜通透性，有助于在肿瘤内积累并激活STING。 抗体-药物偶联物（ADCs）：抗体-药物偶联物（ADCs）为STING激动剂的靶向递送提供了巨大潜力。通过将生物活性药物与肿瘤特异性单克隆抗体偶联，ADCs能够在肿瘤部位精准释放药物，降低对正常组织的毒性。XMT-2056是一种将diABZI与抗HER2抗体结合的ADC，在体内成功诱导了强大的抗肿瘤免疫，其疗效是diABZI单独使用的100倍。尽管全身细胞因子水平仅轻微升高，但XMT-2056的I期试验在发生5级（致命）严重不良事件后暂停，这强调了创新药物研发中确保安全性的重要性。 纳米载体递送策略：纳米载体已成为极具前景的递送平台，通过细胞吞噬等机制促进STING激动剂的肿瘤靶向递送。其小尺寸和大表面积使其能够高效载药，并通过增强渗透和滞留效应延长循环时间。经过特殊修饰的纳米载体可进一步增强靶向性，甚至能够穿越血脑屏障等生物屏障。例如，戴恩等人巧妙设计了携带CDN-PEG化脂质的脂质纳米盘（LND-CDNs），以增强CDNs的膜通透性和细胞摄取。静脉注射后，LND-CDNs有效激活了肿瘤中的STING通路，引发了强烈的免疫应答。汉森等人利用PEG化脂质纳米颗粒将CDNs递送至引流淋巴结，其效果优于30倍剂量的可溶性CDNs。黄等人设计了一种肿瘤靶向脂质-树状大分子-磷酸钙纳米载体，该载体不仅具有出色的质粒DNA递送能力，还能有效激活STING通路。一种由Mn、STING激动剂（ABZI）和萘酞菁（ONc）配位的纳米颗粒（ONc-Mn-A）与马来酰亚胺修饰的普朗尼克F127（malF127）胶束组成的金属胶束纳米疫苗（ONc-Mn-A-malF），可有效激活STING通路，促进树突状细胞成熟，并最终通过CD8+T细胞和NK细胞清除肿瘤细胞。麦克安德鲁斯等人还设计了外泌体（iExoSTINGa），用于将cGAMP递送至抗原呈递细胞（APCs），与单一STING激动剂相比，其肿瘤抑制效果更优。其他例子包括：纳米颗粒-cGAMP，可增强cGAMP的细胞质释放；纳米颗粒PC7ANP，可引发强烈的细胞毒性T细胞应答，同时最大限度地减少全身细胞因子表达；ZnS@BSA（牛血清白蛋白），可在酸性肿瘤微环境中释放锌离子，显著增强cGAS/STING信号传导；以及cGAS-STING纳米激动剂（BSA-Man@Mn2+-Ft@Lap），可增强体内针对低免疫原性实体瘤的肿瘤特异性T细胞介导的免疫应答。 选择STING激动剂纳米载体递送系统的主要目标包括：最大限度地提高肿瘤特异性靶向性、延长半衰期、确保高效的细胞摄取和细胞质递送，最终在最小化脱靶效应的前提下，在内质网实现有效的STING激活。 ENPP1抑制剂的研发 为了应对CDN的不稳定性，研究人员开发了ENPP1抑制剂，以在肿瘤内局部抑制ENPP1，有效提高细胞外cGAMP浓度，同时减少免疫抑制性腺苷的产生。ENPP1抑制剂通常分为核苷酸类和非核苷酸类。前者虽然合成相对容易，但选择性有限，口服生物利用度低，且由于其与天然底物结构相似，存在脱靶效应风险。相比之下，非核苷酸ENPP1抑制剂（包括聚磺酸盐、多金属化合物、多糖和杂环化合物）正在探索中。尽管非核苷酸ENPP1抑制剂的早期研究面临挑战，但这些化合物为增强癌症治疗中的抗肿瘤免疫提供了一种有前景的新方法（图5E）。 优化STING激动剂的给药剂量和研发策略以改善治疗效果 探索STING激活的分子机制 郑团队最近发现了一种新型质膜结合STING异构体，称为“质膜STING（pmSTING）”。与经典的内质网结合STING（erSTING）不同，pmSTING的C末端位于细胞外，使其能够直接感知细胞外cGAMP，诱导TBK1和IRF3磷酸化，并触发免疫应答。这一发现表明pmSTING的进化在物种间可能具有保守性。传统上，研究主要集中在erSTING上，针对pmSTING的抗肿瘤治疗探索较少。这一研究重点的转变有助于降低药物剂量，提高治疗指数，并最大限度地减少全身毒性和副作用（图6A）。 图6 优化基于STING的免疫疗法的战略框架 （A）分子机制：pmSTING介导的免疫激活的示意图。pmSTING独特的拓扑结构和激活机制突出了其作为替代免疫靶标的潜力。 （B）药物开发：正在研究包括相分离调节和VRAC介导的递送在内的各种策略以增强STING激动剂性能。 （C）剂量-效应关系：钟形剂量-反应曲线表明，剂量不足和过量都会损害治疗效果，强调需要精确优化的给药方案。 （四）临床试验：扩大高质量试验证据对支持系统评价、指导合理临床应用至关重要。 研发STING相分离抑制剂和VRAC通道激动剂 在cGAMP浓度升高时，STING会发生液-液相分离，形成STING相分离器，隔离STING和TBK1，限制I型IFN产生并防止免疫过度激活。微管破坏剂可抑制STING凝聚物的凝胶状转变，为增强STING激活提供了一种新方法。除了传统的STING激动剂外，其他药物（如VRAC通道激动剂）在增强STING信号传导方面显示出潜力，尽管其在癌症免疫治疗中的应用仍有待进一步探索（图6B）。 优化STING激动剂的剂量和给药方式 为了最大限度地提高STING激动剂的抗肿瘤疗效，必须监测其在肿瘤微环境中的半衰期，以便精确控制给药剂量和给药方案。改进现有的纳米颗粒递送系统也可能有益，特别是如果这些载体能够同时递送STING激动剂和其他药物，以发挥协同抗肿瘤作用。简化制备步骤将进一步提高临床可行性。然而，值得注意的是，长时间暴露于高浓度的STING激动剂可能导致T细胞凋亡，从而抵消预期的免疫激活效果。因此，在临床开发之前，必须进行全面的安全性评估，确保治疗效果，同时最大限度地减少免疫毒性，以保护患者安全（图6C）。需要注意的是，优化STING激动剂的剂量和创新给药方式不仅可以提高抗肿瘤疗效，还可以降低与这些药物全身应用相关的细胞因子释放综合征（CRS）风险。此外，监测IL-10、IL-6和铁蛋白等CRS生物标志物，有助于发现CRS的发生。 推进STING激动剂的临床试验 目前已有多种STING激动剂正在进行临床试验，为优化剂量、递送方式和联合治疗提供了宝贵见解。一项临床研究表明，一线免疫治疗患者的客观缓解率（ORR）为16.2%，高于先前接受过免疫治疗的患者（7.2%），这表明在PD-1抑制剂之前使用STING激动剂可以更有效地激活免疫系统。值得注意的是，一名先前未接受过PD-1治疗的三阴性乳腺癌患者，接受200μgMIW815与spartalizumab联合治疗后，经过五个周期的治疗实现了完全缓解，这表明先前未接受过免疫治疗的患者可能特别受益于STING激动剂与PD-1抑制剂的联合治疗。 这些研究正在加速新一代靶向性更强、副作用更小的药物的研发。尽管已有多种STING激动剂进入临床试验，但已发表的临床数据有限，阻碍了对其疗效和安全性的全面了解。扩大临床试验数据将有助于更系统地评估其治疗价值，并指导未来的临床应用，以实现更安全、更有效的治疗（图6D）。 个性化治疗方案：增强STING激动剂疗效的策略和研究方向 不适用于STING激动剂的高CIN肿瘤患者的新策略 由于STING下游通路的快速适应可导致免疫逃逸，因此STING激动剂和抑制剂的分层使用至关重要。必须根据肿瘤分期、基因表达和CIN评分对患者进行分层。确定哪些患者将从STING激活中受益，以及哪些患者可能因肿瘤微环境诱导的应激而需要STING抑制，将有助于优化治疗效果。此外，在STING激动剂治疗期间，监测经典和非经典STING通路中的关键分子至关重要。应密切监测IRF3和NF-κB的激活，可使用荧光素酶报告系统（如ISRE-荧光素酶）反映IRF3活性，而双报告系统（THP-1-dual）可用于评估IRF3和NF-κB的激活（图7A）。 图7量身定制的方法：增强STING激动剂疗效的策略和研究方向 通过个性化的STING激动剂治疗，结合肿瘤特征和微环境因素，可以最大限度地提高抗肿瘤疗效。 （A）用于不适合STING激动剂的CIN高肿瘤患者的新策略。 （B）基于hSTING变体选择STING激动剂以提高功效。 （C）基于肿瘤和微环境生物标志物的分层治疗。 （D）逆转肿瘤细胞cGAS-STING信号传导的抑制。 （E）基于转移阶段优化STING激动剂时机。 （F）基于癌症类型和STING表达的间隔选择方法。 （G）用组合疗法克服对STING激动剂的继发性抗性。 （H）设计基于生物标志物的临床试验。 根据hSTING变异体选择STING激动剂以提高疗效 基于hSTING突变选择STING激动剂，需要通过基因测序鉴定癌症患者的特定hSTING突变，从而选择对这些变异体具有高活性的STING激动剂。然而，hSTING基因变异体的多样性和分布不均给选择带来了挑战。为了解决这一问题，研究人员正在开发广谱STING激动剂，例如新型环二核苷酸类似物c[G(2',5')U(2',5')]，其能够激活所有已知的hSTING变异体，且疗效与cGAMP相当（图7B(1)）。尽管其体内抗肿瘤作用尚未得到验证，但为设计通用STING激动剂提供了重要参考。SR-717的结合模式不受STING等位基因差异的影响，这进一步支持了在不同患者群体中探索此类药物的可能性（图7B(2)）。除了广谱激动剂外，设计特定STING激动剂可选择性调节STING活性。例如，酸响应纳米颗粒（PC7A）可非竞争性结合并激活STING，有效靶向对cGAMP不敏感的hSTING变异体，并产生快速且持续的生物学效应（图7B(3)）。 基于肿瘤和微环境生物标志物的分层治疗 预测STING激动剂疗效的生物标志物对于患者选择至关重要。STING通路中的关键分子（如pTBK1和pIRF3）在pIRF3核转位前的信号转导中必不可少，可作为预测STING激动剂疗效的生物标志物。结合肿瘤微环境中T细胞和BATF3谱系树突状细胞的分析，这些标志物能够更精确地选择患者（图7C(1)）。此外，探索不同肿瘤微环境细胞类型对STING激动剂的应答，对于开发更有效的细胞靶向治疗至关重要。研究不同肿瘤微环境细胞类型对STING激动剂应答的影响及相关因素，可为细胞靶向STING激动剂的研发提供参考（图7C(2)）。 逆转肿瘤细胞cGAS-STING信号传导的抑制 与DNA甲基转移酶抑制剂（DNMTis）联合使用，可通过抑制DNA甲基转移酶活性、重编程表观遗传谱以恢复STING信号传导并提高肿瘤免疫原性，从而增强STING激动剂的疗效（图7D(1)）。同样，研究表明与KDM5抑制剂联合使用可恢复乳腺癌细胞系中的STING蛋白水平，支持IFN应答，其效果与DNMTis相似（图7D(2)）。此外，与MPS1抑制剂（如BAY-1217389）联合使用，可诱导CIN和微核形成，激活STING信号传导。这种重新激活可恢复KRAS-LKB1突变肺癌中的T细胞浸润，克服由于线粒体功能障碍导致的STING沉默（图7D(3)）。 根据转移阶段优化STING激动剂的使用时机 研究人员旨在利用STING通路激活，在转移发生前清除癌细胞或将其维持在休眠状态。在肝内胆管癌小鼠模型中，MSA-2治疗对早期肿瘤具有特异性抑制作用，但对晚期癌症无抑制作用。尽管目前STING激动剂正在晚期癌症患者中进行评估，但由于早期转移阶段STING表达更高，且免疫逃逸肿瘤微环境尚未完全形成，因此在该阶段进行治疗可能更有效（图7E）。 根据癌症类型和STING表达情况选择治疗方案 在临床实践中，考虑不同癌症类型之间的差异至关重要。这种方法包括根据肿瘤微环境中STING和cGAS的表达水平以及CIN评分对患者进行分层，实现STING激动剂的个性化治疗，同时避免对不敏感肿瘤类型进行不必要的治疗（图7F）。 通过联合治疗克服STING激动剂的获得性耐药 为了应对免疫检查点分子上调、免疫抑制细胞激活和免疫效应细胞活性降低等获得性耐药机制，STING激动剂正越来越多地与各种疗法联合使用。这些联合治疗在手术、化疗、放疗、光动力疗法（PDT）、CAR-T和免疫检查点抑制剂（ICIs）等领域均显示出增强的治疗效果。例如，石等人发现，STING激动剂diABZI与IDO抑制剂1-MT的联合治疗显著促进了CD8+T细胞和树突状细胞的募集，同时减少了髓源性抑制细胞（MDSCs）的浸润，产生了显著的抗肿瘤效果。莱莫斯等人发现，STING激动剂环二腺苷酸单磷酸（CDA）与IDO1抑制剂lindrostat的联合治疗在小鼠LLC模型中显著增强了抗肿瘤疗效，从而延长了小鼠的存活时间。宋等人证实，STING激动剂与Toll样受体2激动剂的联合使用降低了肿瘤单核细胞中PD-L1的表达，重塑了肿瘤微环境，并增强了抗肿瘤免疫应答。在头颈部鳞状细胞癌模型中，STING激动剂的局部递送降低了手术切除后的复发风险。此外，在小鼠模型中，5-FU与cGAMP联合使用在增强抗肿瘤效果的同时，最大限度地减少了胃肠道副作用。值得注意的是，电针与抗PD-1疗法的联合治疗也通过激活STING通路，增强了微卫星稳定结直肠癌的抗肿瘤免疫应答（图7G）。 基于生物标志物的临床试验设计 推进STING激动剂治疗的精准性，需要将生物标志物引导的临床试验设计纳入其中。通过利用pTBK1和pIRF3等指示STING通路激活状态的生物标志物，研究人员可以更准确地预测哪些患者可能对STING激动剂产生阳性应答。将这些生物标志物整合到临床试验设计中，有助于最大限度地提高治疗效果，同时最大限度地减少治疗相关不良事件。随着该领域的发展，生物标志物鉴定与临床试验设计之间的协作对于充分发挥STING激动剂在癌症免疫治疗中的潜力至关重要，从而制定出更有效、更安全的治疗方案（图7H）。 临床开发中的STING相关药物 DMXAA mSTING激动剂DMXAA是首个进入临床试验的药物，多项I期和II期临床试验证实了其在多种实体瘤中的安全性和活性（表2）。在日本患者中进行了一项I期临床试验，评估ASA404与多西他赛联合治疗晚期或复发性实体瘤的安全性、耐受性和初步疗效（NCT01285453）。该研究招募了9名患者，结果显示ASA404与多西他赛的联合治疗具有可接受的耐受性，但疗效有限，1名患者（11.1%）达到部分缓解（PR），5名患者（55.6%）达到疾病稳定（SD）。在一项II期临床研究（NCT01057342）中，与单独使用卡铂和紫杉醇相比，添加DMXAA在晚期非小细胞肺癌患者中显示出意想不到的效果。此外，在III期临床试验（NCT00662597）中，由于物种特异性差异，DMXAA在晚期非小细胞肺癌（NSCLC）的一线治疗中未能显示出疗效，导致试验终止。这一治疗失败凸显了STING蛋白多态性的重要性，并强调了深入了解人类药物-靶点相互作用的必要性。最近，特米佐兹及其同事提出，DMXAA在早期临床结果中的疗效可能与其对STING介导的免疫应答的有益拮抗作用有关，这值得进一步探索。尽管如此，STING激动剂的临床探索已进入hSTING激活剂的研发阶段（图8）。 图8 STING激动剂的临床开发：治疗策略和试验结果 一个时间轴总结了各种STING激动剂的临床开发，每种化合物根据其各自的临床试验阶段进行定位。颜色编码用于指示当前试验状态（例如，已终止、已完成或正在进行中），提供治疗策略和试验结局的清晰概述。 CDN类STING激动剂 由AduroBiotech开发的ADU-S100在过去十年中与诺华合作，积极开展了多项临床试验。尽管该化合物在临床前模型中显示出令人振奋的疗效，但无论是作为单药治疗（NCT02675439）还是与ICIs联合治疗（NCT03172936和NCT03937141），其临床活性均有限。因此，在ADU-S100单药治疗晚期/转移性实体瘤或淋巴瘤的I期试验（NCT02675439）中，该药物通过肿瘤内给药具有良好的耐受性，未出现剂量限制性毒性。然而，受益于该治疗的患者数量较少，仅2.1%的患者（n=1/47）达到PR，38%的患者（n=18/47）达到SD。随后，在一项Ib期研究（NCT03172936）中，ADU-S100与PD-1抑制剂spartalizumab联合使用，与单药治疗相比，应答略有改善。中期数据显示，在23名入组的三阴性乳腺癌（TNBC）患者中，17名可评估疗效，其中1名（4.3%）达到完全缓解，3名（13%）达到PR。 38名黑色素瘤患者中，35名可通过影像学评估疗效，其中3名（7.9%）达到PR，12名（31.6%）达到SD。同样，ADU-S100与抗CTLA4抗体pembrolizumab联合治疗的II期临床试验（NCT03937141）显示出较弱的临床数据，由于AduroBiotech与诺华之间的合作终止，该试验已停止。截至目前，基于令人失望的临床疗效，所有ADU-S100临床试验均已终止（表2）。可能导致这一结果的因素有很多。首先，ADU-S100的药代动力学特性不佳，肿瘤内给药后吸收迅速且半衰期短，这可能限制了药物在靶点部位维持有效浓度的能力。其次，给药途径和给药方案可能未得到优化，无法最大限度地发挥药物的治疗潜力。此外，髓源性抑制细胞（MDSCs）等免疫抑制细胞的诱导可能抵消了STING激动剂的预期免疫激活作用。这些发现强调了在人类中全面评估药物的药代动力学和药效学特性，并相应优化治疗方案的重要性。 默克公司正在开发药物候选物ulevostinag（MK-1454），并在两项人类癌症免疫治疗临床试验中对其进行了测试（表2）。在MK1454单独使用或与pembrolizumab联合使用的I期临床试验（NCT03010176）中，MK-1454单药治疗未显示出疗效，而联合治疗在皮肤或皮下病变患者中的客观缓解率（ORR）高达16.1%。所有入组患者均出现治疗相关不良事件（TRAEs），10.6%的患者（n=18/170）因严重TRAEs而退出试验。这表明联合治疗虽然显示出一定的潜力，但可能未针对患者的安全性和耐受性进行优化。未来的试验应侧重于优化给药方案，并确定更有可能从治疗中受益的患者亚组，同时最大限度地减少不良事件。在其与pembrolizumab联合使用的II期研究（NCT04220866）中，联合治疗组作为转移性或不可切除、复发性头颈部鳞状细胞癌的一线治疗，客观缓解率（ORR）达到50%（n=4/8），而pembrolizumab单独治疗组为10%（n=1/10）。 另一种小分子cGAMP类似物IMSA-101由ImmuneSensorTherapeutics研发，在临床前研究中显示出强大的免疫刺激活性和抗肿瘤疗效（表2）。IMSA-101单独使用或与ICI联合使用的IIa期研究（NCT04020185）最近已完成，I期研究已证实其安全性和耐受性。虽然在单药治疗队列中未观察到实体瘤疗效评价标准（RECIST）定义的应答，但在注射和未注射病变中均观察到显著的肿瘤消退。在联合治疗队列中，1名（5.6%）难治性葡萄膜黑色素瘤患者达到了持久的PR（肿瘤大小减少66%）。目前，IMSA-101正在与PULSAR放疗和ICI免疫治疗联合使用的II期研究中进行积极探索，用于治疗转移性恶性肿瘤患者（NCT05846659和NCT06601296）。迄今为止，IMSA-101的确切化学结构尚未公开。 武田制药公司设计的dazostinag（TAK-676）是一种合成的新型CDNSTING刺激剂，在同源小鼠肿瘤模型中静脉给药后，表现出强烈的STING依赖性抗肿瘤作用，可刺激细胞因子应答并有效激活肿瘤微环境中的免疫细胞。临床前研究已证实TAK-676是一种有前景的治疗候选物，多项临床试验已启动以评估其临床疗效（表2）。TAK-676联合放疗后pembrolizumab的I期研究（NCT04879849）最近已完成，结果有待发表，预计通过增强STING-IFN信号传导，可增强免疫应答以抵抗ICI药物耐药性。另一项正在进行的TAK-676单独使用或与pembrolizumab联合使用的I期和II期研究（NCT04420884）目前正在招募晚期实体瘤患者，预计于2026年完成。目前，中国已注册一项I期临床试验（CTR20234291），以评估TAK-676单独使用或与pembrolizumab联合使用的安全性、耐受性、药代动力学和药效学，但尚未开始招募。 MK-2118是默克公司开发的另一种CDN类似物，其结构尚未公开（表2）。2017年，其I期研究启动，旨在评估MK-2118单独使用或与pembrolizumab联合使用的安全性、耐受性和推荐的2期剂量（RP2D），MK-2118采用肿瘤内给药或皮下给药（NCT03249792）。公布的结果显示，在晚期/转移性实体瘤或淋巴瘤患者中，4.9%的患者（n=7/140）报告出现剂量限制性毒性（DLT），11名患者报告因治疗相关不良事件（TRAEs）而停药。目前，该研究已因商业原因终止。这表明未来的试验必须根据药代动力学和药效学研究结果优化剂量和给药频率，以提高治疗的安全性和有效性。 BMS-986301是下一代CDNSTING激动剂，最初由IFMTherapeutics设计，随后被百时美施贵宝收购（表2）。在小鼠结直肠癌肿瘤模型中，无论是单独使用还是与ICIs联合使用，该药物都能显著抑制肿瘤复发，同时在CT26小鼠模型中诱导免疫记忆。最近，研究人员发现，在PDAC小鼠模型中，肌内注射BMS-986301与肿瘤内给药相比，可实现相当的效应T细胞激活和抗肿瘤疗效，同时有效减轻T细胞耗竭和免疫抑制信号。在小鼠胰腺和肝脏原位模型中也观察到了相同的远隔抗肿瘤活性，这进一步支持了该药物全身给药的临床开发。目前，BMS-986301单独使用或与nivolumab和ipilimumab联合使用的I期研究（NCT03956680）刚刚完成，其目的是评估BMS-986301多种给药途径（肌内注射、肿瘤内注射或静脉注射）的安全性、耐受性和剂量限制性毒性（DLTs）。 BI-1387446（也称为BI-STING）是勃林格殷格翰设计的一种优化CDNSTING激动剂，据报道与STING蛋白的天然配体具有相似性（表2）。其对所有主要hSTING基因型均表现出优异的活性和选择性，即使在低剂量肿瘤内给药后，也能诱导持久的肿瘤抑制和免疫记忆。BI-1387446单独使用或与ezabenlimab（BI-754091）联合使用的I期首次人体研究刚刚在实体瘤患者中完成，结果有待发表（NCT04147234）。 E7766是一种新型大环桥联STING激动剂，是一种泛基因型STING激动剂，对四种主要hSTING变异体具有强大的结合亲和力。在小鼠CT26肝转移肿瘤模型中，肿瘤内给药E7766表现出高疗效和持久的免疫记忆应答（表2）。此外，在对BCG不敏感且对抗PD-1药物耐药的非肌层浸润性膀胱癌（NMIBC）模型中，膀胱内灌注E7766显示出强大的抗肿瘤活性，同时伴有STING-IFN通路的有效激活和下游细胞因子的诱导。这些令人鼓舞的结果推动了E7766作为单药在BCG无应答NMIBC患者中进行膀胱内给药的I期研究（NCT04109092），但该研究在未招募参与者的情况下撤回。另一项E7766单独使用在晚期实体瘤或淋巴瘤患者中进行肿瘤内给药的I期研究（NCT04144140）由于申办者的战略决策（与安全性无关）而终止，因此剂量扩展部分未招募参与者。根据剂量递增部分公布的部分结果，600μg和780μg组的剂量限制性毒性（DLTs）发生率分别为18.2%（n=2/11）和16.7%（n=1/6）。所有参与者均至少经历了一次治疗相关不良事件（TRAEs），并报告了8起严重不良事件。E7766的临床试验必须进一步研究最佳剂量和给药方案，以提高治疗的安全性和有效性。 此外，SB11285（NCT04096638）、DN-015089（CTR20212462）、TSN222（NCT05842785）和ONM-501（NCT06022029）等CDN类STING激动剂也已进入晚期实体瘤患者的临床试验（表2）（图8）。 工程细菌载体 基于细菌的STING激活剂SYNB1891是一种工程化的大肠杆菌Nissle菌株，能够在缺氧条件下将ATP转化为CDA，从而激活STING。利用APC对细菌的主动吞噬作用，SYNB-1891可精确减少“脱靶”效应，并有效驱动肿瘤微环境中吞噬性APC的STING-IFN通路激活，同时通过模式识别受体激活互补的固有免疫通路。临床前研究已证实其在B16.F10荷瘤小鼠中具有有效的抗肿瘤活性和建立免疫记忆的能力。此外，体外研究证实，这种新型激动剂可触发多种hSTING等位基因的激活。令人信服的初步结果推动了SYNB1891在难治性晚期实体瘤或淋巴瘤患者中的I期临床试验（NCT04167137）的开展（表2）。根据公布的结果，SYNB1891单独使用或与atezolizumab联合使用通过肿瘤内给药具有安全性和耐受性，并观察到血清细胞因子（如TNF-α、IL-6、IFN-γ和IL1RA）的剂量依赖性诱导。所有患者均观察到治疗相关不良事件（TRAEs），32名患者中仅报告了1起剂量限制性毒性（DLT）。36%的患者（n=9/25）达到疾病稳定（SD），其中4名患者先前对抗PD-1/L1治疗无效，其余64%可评估的参与者出现疾病进展（PD）。尽管32名患者中有11名报告了严重不良事件，但未观察到与EcN相关的感染性毒性。然而，由于研究申办者的公司重心转向非肿瘤领域，其首次人体研究已提前终止，因此该试验在招募完成前被申办者终止（图8）。 ADC类STING激动剂 ADC已被广泛探索用于STING激动剂的全身靶向递送。利用针对肿瘤特异性抗原的抗体，STING激动剂ADC可将STING激动剂精确导向癌细胞，降低毒性和脱靶效应。与未偶联（游离）激动剂相比，STING激动剂ADC在体外试验中诱导的细胞因子和IFN水平高出100倍，并增强了肿瘤细胞死亡。多项临床前小鼠研究也证实了其依赖靶点的抗肿瘤免疫，肿瘤局部炎症细胞因子和免疫细胞浸润显著增加，而全身细胞因子水平出人意料地保持较低（图8）。 XMT-2056是Mersana Therapeutics开发的一种优化STING激动剂ADC，基于专门设计的Immunosynthen平台，靶向新型HER2表位。初步数据证实，无论是单独使用还是与其他HER2靶向药物和ICIs联合使用，其在体内均具有抗肿瘤活性。此外，XMT-2056在非人灵长类动物中即使在高剂量下也表现出良好的药代动力学和耐受性。此外，XMT-2056还显示出抗体依赖性细胞介导的细胞毒性功能，与STING激活协同作用，增强癌细胞杀伤效果（表2）。基于这些临床前结果，Mersana Therapeutics启动了XMT-2056单独使用在HER2阳性复发或转移性实体瘤患者中的I期临床试验（NCT05514717）。不幸的是，2023年3月，在剂量递增部分发生了一起5级（致命）严重不良事件，第二名入组患者（初始剂量水平）死亡，导致研究暂时暂停。其根本原因尚未公开，这引起了人们对ADC激动剂靶向STING的安全性和生物学平衡的关注。2023年底，美国食品和药物管理局同意继续进行该试验，但起始剂量较低。目前，该研究正在积极招募患者，预计于2027年完成。 另一种免疫刺激抗体偶联物（ISAC）STING激动剂TAK-500由武田基于TAK-676和IgG1抗半胱氨酸-半胱氨酸趋化因子受体2（CCR2）抗体开发。这种新型ISAC旨在通过将STING激动剂靶向递送至肿瘤浸润性CCR2表达髓系细胞（包括肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）），克服肿瘤对ICIs的耐药性（表2）。临床前小鼠模型已证实其通过诱导肿瘤微环境中CD8+效应T细胞的积累和激活，增强抗肿瘤免疫，从而提高存活率。TAK-500的作用机制包括三个方面：激活IFN信号传导、将表达CCR2的髓系细胞重编程为炎症表型，以及阻断抑制性TAM募集。TAK-500单独使用或与pembrolizumab联合使用在成人选择性局部晚期或转移性实体瘤患者中的I期研究（NCT05070247）目前正在招募患者，预计于2026年完成。 聚ADP核糖聚合酶7抑制剂RBN-2397 RBN-2397是一种选择性聚ADP核糖聚合酶7（PARP7）抑制剂，通过逆转PARP7对I型IFN应答的负调控，间接激活STING，从而恢复T细胞介导的抗肿瘤免疫并抑制肿瘤免疫逃逸。临床前小鼠肿瘤模型已证实，口服RBN-2397通过抑制肿瘤细胞增殖和诱导持久免疫，以I型IFN依赖性方式诱导肿瘤特异性适应性免疫记忆和完全肿瘤消退（表2）。此外，另一种PARP7抑制剂JAB-26766在2024年美国癌症研究协会（AACR）年会上公布了临床前研究数据，阐明其与STING激动剂联合使用可协同激活STING通路。佩德雷蒂等人研究了STING激动剂diABZI与PARP抑制剂奥拉帕利在同源重组缺陷乳腺癌中的联合抗肿瘤作用，发现该联合治疗显著增强了免疫细胞浸润（尤其是NK细胞），并显示出优异的抗肿瘤疗效。RBN-2397单药治疗实体瘤患者的I期研究显示出良好的耐受性和临床活性，1名HR+HER2乳腺癌患者在100mg剂量下达到确认的PR，8名患者观察到SD持续超过18周（NCT04053673）。2022年启动了另一项RBN-2397与pembrolizumab联合使用在肺鳞状细胞癌（SCCL）患者中的Ib/II期试验，旨在探索RBN-2397在先前接受过PD-1/L1抑制剂治疗且观察到应答后疾病进展的SCCL患者中恢复对ICIs应答的能力（NCT05127590）（图8）。 SNX281 SNX281是一种新型小分子STING激动剂，具有良好的药代动力学特性，可通过静脉注射进行全身给药。在临床前研究中，SNX281在小鼠模型中显示出显著的抗肿瘤活性，能够有效根除某些肿瘤并诱导免疫记忆（表2）。目前，SNX281正在进行I期临床试验（NCT04609579），以评估其在晚期实体瘤和淋巴瘤患者中作为单药治疗和与pembrolizumab联合治疗的安全性和有效性。最终结果尚未发表（图8）。 STING抑制剂 虽然STING激动剂已进入癌症免疫治疗的临床试验，但STING抑制剂的作用主要集中在自身炎症性疾病和自身免疫性疾病的治疗中。这些抑制剂主要通过三种机制发挥作用：阻断棕榈酰化、与内源性配体竞争结合位点，或促进STING降解。Cys88和Cys91的棕榈酰化对于STING激活至关重要。C-176、C-178和H-151等共价抑制剂通过不可逆地修饰这些残基来阻止激活。内源性硝基脂肪酸（如10-NO2-OA）和衣康酸衍生物（如4-OI）通过烷基化Cys-91发挥类似作用。10-硝基油酸（CXA-10）是一种硝基脂肪酸，可与STING的半胱氨酸残基反应，阻止STING的棕榈酰化。CXA-10的临床试验已进入II期，其中三项已终止，一项已完成。其他化合物（包括AstinC、化合物18和SN-011）靶向C末端配体结合口袋，竞争性抑制cGAMP诱导的信号传导。最近开发的抑制剂（如BB-Cl-amidine和LB244）通过共价结合其他半胱氨酸（Cys-148或Cys-292），阻断寡聚化。此外，钩吻素甲等天然产物通过K48连接的泛素化促进STING降解。 值得注意的是，最近的研究发现，CDK4/6抑制剂哌柏西利也具有STING抑制剂的功能。其作用机制独特，可直接靶向STING的Y167位点，阻止二聚化，从而抑制其激活。此外，哌柏西利还可通过G166位点阻断STING-TBK1复合物的形成，进一步阻碍其激活。在DSS诱导的结肠炎和Trex1−/−介导的自身炎症性疾病模型中，哌柏西利已被证实可减少STING介导的炎症和组织损伤。这表明哌柏西利在STING抑制方面具有潜在的治疗应用价值，为自身炎症性疾病的治疗提供了新的见解和可能的药物选择。 尽管大多数STING抑制剂仍处于临床前开发阶段，但这些抑制剂具有令人信服的治疗潜力，值得进一步开展临床研究。 未来展望 作为癌症免疫治疗中一个新兴靶点，STING在抗肿瘤免疫周期的每个阶段都发挥着关键作用。最近，徐及其同事证实，cGAS-STING通路可独立于蛋白激酶TBK1激活转录因子EB，增加溶酶体生物发生并改善病原体清除。这一发现表明，STING激活不仅可增强免疫应答，还可影响自噬过程，这可能对癌症治疗具有重要意义。尽管STING激动剂在多种肿瘤的临床前模型中显示出显著疗效，但作为单药治疗的临床疗效仍然有限，且其机制尚不明确，这给临床应用带来了巨大挑战。本综述深入分析了STING激动剂临床应用面临的挑战及潜在解决方案。 首先，针对STING激动剂存在的细胞摄取不足、代谢稳定性差、靶向能力有限和肿瘤内递送困难等固有问题，研究人员提出了多种策略。目前的研究进展包括提高CDNs的代谢稳定性、开发非CDN类STING激动剂和ENPP1抑制剂、加入佐剂，以及采用ADC和纳米颗粒等靶向递送平台，以提高靶向特异性和递送效率。展望未来，临床试验将优先优化现有STING激动剂的给药方案和给药途径、开发新型稳定的STING激动剂，以及完善递送策略。同时，新的研究方向（如开发STING相分离抑制剂和VRAC通道激动剂）也在探索中。值得注意的是，进一步探索STING构象变化与激活之间的关系，以及pmSTING的机制作用，有望为STING激动剂的优化策略提供新的思路。 其次，肿瘤细胞的原发性耐药是导致STING激动剂无效的重要原因。目前，研究人员正在开发广谱STING激动剂，以适应不同的hSTING突变。此外，不同癌症类型的STING表达水平、肿瘤微环境的细胞组成、肿瘤细胞的STING抑制、表达水平的改变以及慢性激活导致的免疫逃逸等因素，均会影响治疗效果。这些因素强调了在使用STING激动剂时，需仔细评估治疗的适用性。研究人员还在研究DNMTis和MPS1抑制剂等药物，以恢复STING表达，并探索基于肿瘤生物学特征、分期、基因表达、CIN评分和STING下游分子激活状态的患者分层策略。 最后，获得性耐药是另一个重大障碍，涉及多个因素，如次级免疫检查点分子上调、免疫抑制细胞激活、免疫效应细胞抑制和免疫抑制因子增加。为了应对这些机制，STING激动剂正与其他疗法联合使用，包括手术、化疗、放疗、PDT、CAR-T、ICIs和靶向免疫抑制因子的抗体，旨在克服耐药性。 总之，下一代STING靶向策略的发展需要复杂且多方面的方法。这包括利用先进的筛选方法、基于基因组变异的精准选择、基于肿瘤和微环境生物标志物的分层，以及逆转抑制机制。展望未来，优化STING激动剂给药的时机和间隔、通过协同联合治疗克服耐药性，以及设计基于生物标志物的临床试验，将至关重要。这些协调一致的努力不仅将加深我们对STING激动剂的理解，还将为癌症治疗开辟更加个性化和有效的道路。通过将这些策略与正在进行的研究工作和临床试验和谐整合，我们可以展望STING基疗法成为癌症患者希望的灯塔。 临床前模型中机制研究的不断推进、临床试验的持续开展，以及激活STING的物理、化学和分子策略的发展，正在加速我们对STING激动剂原理和应用的理解。我们有信心，这些努力将带来更有效的STING基疗法，为癌症患者带来新的希望。 来源： Jiaqi Shi, Yingying Zhang, Na Zhao, Ekihiro Seki, Li Ma, Gordana Kocic, Xiaobo Li, Janoš Terzić, Tongsen Zheng,.Precision targeting of STING: Challenges, innovations, and clinical outlook for cancer therapy,The Innovation,2025,101074,https://doi.org/10.1016/j.xinn.2025.101074. 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