STING激动剂2'3'-cGAMP作为HPV16肽疫苗的有效佐剂增强TC-1小鼠模型中的抗肿瘤免疫

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：STING agonist 2’3’-cGAMP as an effective adjuvant for HPV16 peptide vaccine enhances anti-tumor immunity in TC-1 mice models

　　

背景：佐剂(Adjuvant)对增强疫苗免疫原性至关重要。环GMP-AMP合酶(cGAS)—干扰素基因刺激因子(STING)信号通路的激动剂已在临床前模型中显示出强效的免疫激活作用。靶向高危型人乳头瘤病毒(high-risk Human Papillomavirus, hrHPV) E6和E7 T细胞表位的肽疫苗是一种有前景的免疫策略。为提高免疫原性，研究人员使用STING激动剂2'3'-cGAMP作为佐剂，评估其增强免疫应答及抗肿瘤疗效的能力。 方法：研究人员在已建立的不同初始瘤径(直径2–3 mm和5–6 mm)的TC-1移植瘤模型中，评估由HPV16 E743–77肽佐以2'3'-cGAMP组成的候选疫苗的免疫原性与疗效。荷瘤小鼠每周接受一次瘤周皮下接种，共三次。研究人员通过体内外实验考察对肿瘤生长的抑制、抗原特异性细胞毒性T淋巴细胞(CTL)应答的诱导及相关免疫机制。 结果：接种佐以2'3'-cGAMP的E743–77肽可显著抑制肿瘤生长，并在CD8+CTL中诱导高水平干扰素(Interferon, IFN)-γ和颗粒酶B(Granzyme B, GzmB)。该疫苗还可促进自然杀伤(Natural Killer, NK)细胞、树突状细胞(Dendritic Cell, DC)和M1型巨噬细胞分化，减少髓源性抑制细胞(Myeloid-derived Suppressor Cell, MDSC)，升高IFN-β水平，并促进肿瘤免疫微环境(Tumor Immune Microenvironment, TME)中淋巴细胞浸润与重塑。机制上，2'3'-cGAMP通过激活负载肽的DC中STING-TBK1-IRF3及STING-NF-κB通路，促进DC成熟、T细胞增殖活化及抗原特异性CTL应答。 结论：STING激动剂2'3'-cGAMP是HPV16肽疫苗的有效佐剂，可增强治疗效果，提示其有望作为治疗HPV16持续感染及相关恶性肿瘤的候选制剂。

论文解读：STING激动剂2′3′-cGAMP作为HPV16肽疫苗佐剂在TC-1小鼠模型中增强抗肿瘤免疫

该研究发表于《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》。宫颈癌是全球女性常见恶性肿瘤，高危型人乳头瘤病毒（high-risk Human Papillomavirus, hrHPV，以HPV16/18为主）持续感染是其主要致病因素。现有预防性HPV疫苗无法清除已存在的感染或逆转癌前病变，因此开发以hrHPV致癌蛋白E6和E7为靶点、能诱导特异性CD8⁺T细胞介导的细胞免疫的治疗性疫苗具有重要临床意义。HPV16 E7_43–77重叠表位肽是具潜力的治疗性疫苗抗原，但肽疫苗自身免疫原性弱，需联用强效佐剂。环GMP-AMP合酶（cyclic GMP-AMP synthase, cGAS）—干扰素基因刺激因子（Stimulator of Interferon Genes, STING）通路是天然免疫关键传感器，其内源性配体2′3′-cGAMP（2′3′-cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate）可激活STING，诱导I型干扰素（Type I Interferon, IFN-I）及下游应答，具备作为疫苗佐剂的潜力。本研究旨在探究2′3′-cGAMP能否作为佐剂增强HPV16 E7_43–77肽疫苗的抗肿瘤免疫效应及机制。

研究人员选用6–8周龄雌性C57BL/6J小鼠，皮下接种1×10⁵TC-1细胞（C57BL/6背景肺上皮细胞共转染Ras及HPV16 E6/E7基因）建立TC-1移植瘤模型，分初发（瘤径2–3 mm，接种后第3天）和已建立（瘤径5–6 mm，接种后第7–10天）两组。荷瘤鼠随机分组后，右侧背部皮下注射100 μL疫苗制剂（每鼠含50 μg HPV16 E7_43–77合成肽＋5 μg 2′3′-cGAMP，或单独组分/ PBS对照），每周1次共3次。主要技术方法包括：从小鼠骨髓诱导骨髓来源树突状细胞（Bone Marrow-derived Dendritic Cell, BMDC）并进行成熟度检测（流式细胞术检测CD11c⁺CD80⁺CD86⁺）；CFSE标记脾淋巴细胞与成熟BMDC共培养检测T细胞增殖；体外诱导及ELISPOT法检测抗原特异性CTL分泌IFN-γ；qRT-PCR检测cGAS-STING及IFN-I通路基因（Ifnb1、Irf7、Isg15、Isg54、Mx1、Cxcl10）mRNA表达及上清IFN-β ELISA；流式细胞术分析脾及肿瘤组织免疫细胞表型（CD8⁺T、CD4⁺T、NK、DC、M1/M2巨噬细胞、MDSC、Treg及其效应分子IFN-γ、GzmB、CD107a、穿孔素Perforin, PFN）；肿瘤体积监测（公式V＝0.5×长×宽²）及生存终点判定（瘤径≥20 mm或体积＞1500 mm³）。

3.1 E7-peptide adjuvanted with 2′3′-cGAMP elicits robust cellular immune responses ex vivo

E7_43–77肽联合2′3′-cGAMP刺激BMDC可显著上调共刺激分子CD80/CD86表达，促BMDC成熟；与单独肽或单独cGAMP相比，联合组诱导脾T细胞最强增殖，且诱导生成的抗原特异性CTL分泌IFN-γ水平最高。qRT-PCR显示联合组BMDC中Ifnb1、Irf7、Isg54、Cxcl10等STING-IFN-I通路基因及上清IFN-β蛋白均较单用cGAMP进一步升高，证实联合抗原可协同激活STING-TBK1-IRF3及STING-NF-κB通路。

3.2 E7-peptide adjuvanted with 2′3′-cGAMP effectively inhibits tumor growth

在2–3 mm初发瘤模型中，E7_43–77?cGAMP组肿瘤生长显著受抑，4只小鼠肿瘤完全消退；在5–6 mm已建立瘤模型中同样显著抑制进展，1只完全消退。各组小鼠体重无显著差异，表明制剂安全性良好。

3.3 E7-peptide adjuvanted with 2′3′-cGAMP potentiates anti-tumor immunity in vivo

体内免疫后，E7_43–77?cGAMP组脾淋巴细胞经E7肽再刺激后IFN-γ斑点数为各对照组最高。流式分析显示该组脾中CD3⁺T细胞比例升高，CD8⁺T细胞中IFN-γ⁺及GzmB⁺亚群扩大；NK细胞、DC及M1型巨噬细胞比例上升，M1/M2比值增大，MDSC比例下降；脾组织Ifnb1 mRNA表达显著上调，提示STING–IFN-I轴参与全身免疫重塑。

3.4 Vaccination with a 2′3′-cGAMP-adjuvanted peptide vaccine reprograms the tumor immune microenvironment

肿瘤浸润淋巴细胞分析显示，联合疫苗组瘤内CD8⁺T细胞浸润增多，且IFN-γ、GzmB、CD107a及PFN表达升高；NK细胞和DC浸润增加；肿瘤相关巨噬细胞向M1极化；Treg及MDSC比例显著降低，表明疫苗将免疫抑制性TME重编程为免疫激活性微环境。

讨论与结论

讨论中指出，本研究在TC-1早期及已建立瘤模型中证明，HPV16 E7_43–77肽联用天然STING激动剂2′3′-cGAMP可激活cGAS-STING通路，促进DC成熟及抗原交叉提呈，增强抗原特异性CD8⁺CTL应答，上调效应分子IFN-γ与GzmB，同时系统性提升NK、DC、M1巨噬细胞的活化并削减MDSC与Treg，驱动TME由抑制态向活化态转换，最终显著抑制肿瘤生长甚至出现完全缓解。作者也指出本研究未做STING通路关键蛋白磷酸化（p-TBK1/p-IRF3）验证及STING敲除/抑制剂功能确证，未进行肿瘤组织病理切片分析，后续需优化递送系统以降低潜在系统毒性。

结论翻译：综上所述，本研究表明天然STING激动剂2′3′-cGAMP可作为HPV16 E7肽疫苗的有效佐剂，诱导强烈的先天及适应性免疫应答并有效抑制肿瘤生长。这些发现支持进一步探索以STING为靶点的联合策略，用于治疗HPV相关恶性肿瘤及其他适于免疫治疗的肿瘤。