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大家好呀，我是你们的大海哥！很多小伙伴对cGAS以及cGAS-STING通路很感兴趣，这个明星通路在之前也是多次荣登顶刊，尤其是在免疫应答和治疗领域，可以说cGAS-STING还处在探索阶段的热点通路。所以很多小伙伴很想了解目前研究热点是什么？和药物研发有何关系？研究技术和方法有哪些？等等。快来和大海哥一起好好钻研这篇文章吧！这是一篇2024年8月21日吉林大学郭建锋团队与上海中医药大学曙光医院余卓团队联合在Biomaterials杂志上，在线发表的题为“Napabucasin deactivates STAT3 and promotes mitoxantrone-mediated cGAS-STING activation for hepatocellular carcinoma chemo-immunotherapy”的研究论文。一起跟着大海哥来学习这篇文章的亮点吧!1.该研究证明米托蒽醌（MIT）作为拓扑异构酶II抑制剂，可引起肝细胞癌（HCC）的DNA损伤，还可以激活基于cGAS-STING通路的免疫反应。STAT3小分子抑制剂纳帕布卡辛（NAP；BBI-068）能够促进MIT的功效，获得协同抗HCC效果。2.通过PLGA（聚乳酸-乙醇酸）进行聚乙二醇（PEG）和氨基乙基茴香胺（AEAA）修饰，制备靶向纳米粒，用于共递送MIT和NAP。3.研究在原位HCC小鼠模型中，载双药靶向纳米粒能够激活cGAS-STING通路，逆转免疫抑制性肿瘤微环境，增强PD-1抗体的抗癌效果，并抑制肿瘤的复发。该项研究为HCC的免疫治疗提供了一种新的联合用药策略。PS：变换的天气。不变的服务态度，不断更新的热点，不变的服务品质。想要课题设计思路或者生信分析服务的宝子们，扫码联系大海哥吧！ 题目:纳帕巴卡辛素使STAT3失活，并促进米托蒽醌介导的cGAS-STING激活，以进行肝细胞癌化疗免疫治疗公众号后台回复关键词“999”即可获得原文，文献编号：241108
肝细胞癌（HCC）是临床常见且致命的癌症，在全球范围内的发病率和死亡率均较高，如何有效治疗HCC一直备受医药领域的关注。尽管免疫检查点阻断疗法已为多种癌症带来了希望，但对HCC的疗效往往较低。这主要是由于肿瘤微环境存在大量免疫抑制细胞和因子，它们使肿瘤能够逃避免疫系统的攻击。本研究旨在探究了了MIT治疗方案可以通过诱导肿瘤cGAS-STING通路的激活，克服肿瘤微环境的免疫抑制，有望用于提高免疫检查点抑制剂的抗癌疗效。 作者首先通过MTT实验、琼脂糖凝胶电泳、流式细胞术、免疫印迹等实验证明了米托蒽醌（MIT）的细胞毒性及对HCC细胞的DNA损伤，随后通过RT-qPCR、Western blot 和 ELISA 等证实了cGAS-STING信号级联的诱导。随后验证了STAT3小分子抑制剂纳帕布卡辛（NAP；BBI-068）能够促进MIT的功效，获得协同抗HCC效果。进一步，作者对PLGA（聚乳酸-乙醇酸）进行聚乙二醇（PEG）和氨基乙基茴香胺（AEAA）修饰，制备靶向纳米粒，用于共递送MIT和NAP。使用透射电子显微镜、高效液相色谱仪等评估靶向共纳米的物理特性，最后作者还使用原位HCC小鼠模型，证实了MIT和NAP纳米共递送实现HCC化疗免疫治疗的可行性。作者使用MIT的IC50处理Hepa1-6和Huh7细胞，琼脂糖凝胶电泳结果显示，与DMSO处理的组上清液中未发现损伤的DNA，但而在MIT处理后的上清液中发现了损伤的DNA（图2A-B）；流式细胞术结果显示MIT显著引起Hepa1-6或Hun7细胞的凋亡（图2C）。这些结果表明，MIT能够根据HCC细胞的DNA损伤、细胞毒性和细胞凋亡来产生化疗作用。2.MIT刺激HCC细胞的cGAS-STING信号 免疫印迹结果显示，与DMSO相比，MIT显著了HCC细胞磷酸化的STING（p-STING），同时也磷酸化了STING的两个下游效应因子（TANK结合激酶1（TBK1）和干扰素调节因子3（IRF3））（图3A）。RT-qPCR和ELISA结果显示，与DMSO相比，MIT显著扩增了HCC细胞中干扰素β（IFN-β）mRNA和蛋白的产生，这是与cGAS-STING信号通路相关的关键I型IFN，同时作者发现H-151（STING抑制剂）显著抑制了MIT介导的IFN-β的产生（图3B）。这些结果表明，MIT刺激HCC细胞中的cGAS-STING，并在此过程中诱导IFN-β的产生。为了证实MIT对相同的HCC细胞诱发适应性免疫的有效性，作者进行了疫苗接种实验。结果显示MIT显著提高了IFN-βmRNA和蛋白产量，MIT刺激HCC细胞的cGAS-STING信号级联，将其转化为内源性疫苗，对同类HCC细胞产生适应性免疫应答。这些结果证实了MIT可激活cGAS-STING通路的免疫反应。图3MIT刺激HCC细胞的cGAS-STING激活 随后作者通过MTT结果显示，NAP的IC50值分别为3.5 μmol/L（Hepa1-6）和3.1 μmol/L（Huh7）。流式细胞术结果显示，与DMSO相比，NAP（STAT3小分子抑制剂纳帕卡辛）显著导致Hepa1-6细胞和Huh7细胞的凋亡（图4A-B），免疫印迹结果显示，与DMSO对照组相比，在HCC细胞中，NAP显著抑制了STAT3的磷酸化的磷酸化(图4C）。这些结果表明，NAP作为一种STAT3抑制剂，可引起HCC细胞的细胞毒性和凋亡。同时作者发现MIT和NAP的联合可显著导致细胞凋亡，RT-qPCR和ELISA结果显示，相对于DMSO，NAP在Hepa1-6细胞中没有显著的IFN-β表达，而MIT显著提高了IFN-β（p<0.05）IFN-β水平（图5A-C）。这些结果表明，NAP不能诱导适应性免疫，但它可以使STAT3失活，提高MIT对HCC的抑制效率。作者MIT和NAP通过“水中油”单乳化液技术共同加载到NP中，靶向的co-NP是粒径为117nm的球形纳米结构，并证实其具有稳定性（图6A-C）。作者选择了Hepa1-6（被称为Sigma-1受体过表达细胞系）来评估AEAA靶向的传递能力。.流式细胞术结果显示，相对于非靶向的co-NP，靶向的co-NP进一步增强了细胞的内在化，产生的细胞毒性显著提高（图7A-B）。与PBS（35 %）和非靶向co-NP（65 %）相比，靶向co-NP（85 %的相对划痕面积）显著延缓了细胞迁移，并显著增加了IFN-β的数量（图7C-D）。这些结果表明靶向共纳米制剂导致AEAA介导的递送至HCC细胞，引起细胞毒性和抗迁移作用，并促进IFN-β的产生。 5.靶向共纳米制剂可促进体内安全性、半衰期和肿瘤转运随后作者进一步评估了共载MIT和NAP靶向纳米的安全性、半衰期几肿瘤转运。结果发现相对于PBS，载双药靶向纳米粒没有引起原位HCC小鼠的体重减轻（图8A）。随后的HE染色结果以及丙氨酸转氨酶（ALT）、天冬氨酸转氨酶（AST）、血尿素氮（BUN）和肌酐的结果，靶向co-NP既没有引起组织损伤，也没有引起肝/肾毒性(CREA)（图8B-C）。作者在使用Hepa1-6-luc细胞原位衍生的小鼠中探究了共同负载在靶向co-NP中的MIT和NAP的药代动力学，结果显示靶向co-NP显着延长了它们的半衰期（MIT为2.7小时，NAP为2.5小时）（图8D）。共同装载在靶向共纳米颗粒中的MIT和NAP表现出相似的半衰期，表明它们可以同时在血液中输送。随后作者还使用小鼠原位HCC模型评估了组织分布（图8E）。总之这些结果证实靶向共纳米制剂不会引起毒性问题，延长血液循环，促进肿瘤积聚，并减轻非特异性生物分布。 6.靶向共纳米制剂杀死HCC细胞，激活cGAS-STING信号通路，重塑免疫抑制TME作者在原位移植Hepa1-6-luc细胞的小鼠中进行治疗研究。结果显示使用靶向co-NP进一步抑制了肿瘤的发展，并提高了生存率，有效诱导肿瘤细胞凋亡（图9A-E）。靶向co-NP增加了活化的树突状细胞（DC）、CD8+细胞毒性T淋巴细胞（CTL）、CD8+记忆T淋巴细胞、CD4+辅助T淋巴细胞和CD4+记忆T淋巴细胞的数量（图9F），还显著下调了降低了免疫抑制因子的数量，例如IL-10和转化生长因子(TGF-β)等（图9G）。总之，作者的结果表明靶向共纳米制剂可以共同递送MIT和NAP，诱导HCC细胞凋亡，激活cGAS-STING，并解决免疫抑制性TME。 6.靶向共纳米制剂杀死HCC细胞，激活cGAS-STING信号通路，重塑免疫抑制TME最后作者还使用小鼠原位HCC模型评估了“抗PD-1抗体和靶向co-NP”组合方案的治疗效果。结果发现载双药靶向纳米粒+α-PD-1显著促进了肿瘤细胞的凋亡，抑制了肿瘤的生长，并延长了原位HCC小鼠的生存期。进一步分析发现，载双药靶向纳米粒不仅显著增加了活化的树突细胞、CD8+ T细胞、CD4+ T细胞及免疫记忆细胞的数量，还显著降低了调节性T细胞的数量（图9）。作者的结果证实了靶向共纳米制剂与抗PD-1抗体联合使用获得了协同抗癌作用。 综上，肿瘤微环境的免疫抗性使得免疫检查点阻断疗法在治疗HCC时效果不佳。本文揭示MIT不仅可以杀死HCC细胞，还具有激活cGAS-STING通路的潜力，而NAP通过抑制STAT3活性增强MIT的功效。该研究制备了一种新型基于PLGA的载双药纳米粒，在原位HCC小鼠模型中逆转免疫抑制性肿瘤微环境，与PD-1抗体联合使用获得了协同抗癌功效，为HCC免疫治疗提供了新思路。这篇文章的整体实验主要基于小鼠模型和细胞模型，缺乏一定的临床实验，未来还需要更多的深入研究，但这篇文章的也给给为小伙伴们提供了新思路。大海哥从事科研课题设计工作、生信服务工作多年，如果缺乏研究设计新思路，欢迎联系大海哥！大海哥随时在线为你服务哦！医学海公众号持续为大家带来最新科研思路，想复现这种思路或者定制更多创新性思路欢迎直接call大海哥，竭诚为您的科研助理！
