小胶质细胞cGAS-STING通路在胶质瘤微环境中的作用机制研究

Microglia is the important resident immune cell of central nervous system in glioma microenvironment and is central to glioma progression. And cGAS-STING pathway is an essential pathway to initiate antitumor immunity. However, how tumor microenvironment regulates the activation of cGAS-STING pathway in microglia to mediate tumor immune escape remains unknown. Our preliminary experiments demonstrated that the mRNA level of STING decreased significantly in microglia in glioma microenvironment, while IL-1β was up-regulated. So in this project, we hypothesize that regulation of cGAS-STING pathway in microglia in glioma microenvironment exerts great effects on glioma progression, and we will explore the following questions: in glioma microenvironment, 1. Whether cGAS-STING pathway is down-regulated in microglia; 2. How cGAS-STING pathway in microglia affects the formation of glioma microenvironment; 3. How cGAS-STING pathway in microglia regulates glioma cells. This project will not only provide new insights into the regulation and function of microglia in the context of glioma, but also shed light on the possibilities and strategies of targeting cGAS-STING pathway to treat glioma clinically.

小胶质细胞是中枢神经系统第一道防线，在胶质瘤发展过程中起关键调节作用，cGAS-STING通路是机体防御肿瘤的重要天然免疫信号通路，但是，肿瘤微环境调节小胶质细胞内cGAS-STING通路功能来介导肿瘤免疫逃逸的机制尚不清楚。在预实验中，我们发现胶质瘤微环境中小胶质细胞的STING表达显著降低，但IL-1β的表达增加。因此本课题中我们假设小胶质细胞cGAS-STING通路的调控对胶质瘤的发展有重要作用，并将进一步研究如下科学问题：胶质瘤微环境中，1.小胶质细胞cGAS-STING通路的调控及作用；2.小胶质细胞cGAS-STING通路调控胶质瘤免疫微环境的作用机制；3.小胶质细胞cGAS-STING通路的调控对胶质瘤细胞的影响及作用机制。对上述问题的回答，将使我们更深入了解小胶质细胞在胶质瘤发展中的调控作用，以及cGAS-STING通路作为治疗靶点在胶质瘤临床中应用的可能与策略。

肿瘤的发生发展、对放化疗和免疫治疗的响应度同肿瘤免疫微环境（TME）密切相关。TME的形成受肿瘤细胞和淋巴器官尤其是引流淋巴结（TDLN）的影响。cGAS-STING通路是机体防御肿瘤的重要天然免疫信号通路，在肿瘤的发展过程、放疗和免疫治疗介导的抗肿瘤反应中发挥复杂作用。本项目以cGAS-STING通路为核心，重点探索在肿瘤发生发展和治疗过程中TME的调控机制。首先探究了小胶质细胞中cGAS-STING通路在胶质瘤发生发展的作用。利用小鼠胶质瘤原位模型，发现在胶质瘤微环境中，肿瘤细胞能够通过维持包括小胶质细胞在内的免疫细胞的cGAS水平并下调STING进而抑制免疫细胞IFN-β的产生，促进肿瘤的发展。然后探索了肿瘤细胞的cGAS-STING通路在放疗中的作用。利用cGAS/STING敲除细胞系，发现肿瘤细胞的cGAS-STING通路是放疗介导的抗肿瘤免疫反应所必须的，ZBP1-RIPK3-MLKL通路能够促进放疗后肿瘤细胞的坏死性凋亡，促使线粒体DNA的释放激活cGAS-STING通路，该过程不仅增强了树突状细胞的抗原交叉激活能力，还提高了CD8+T细胞的浸润程度与功能，而抑制caspase-8可促进放疗后肿瘤细胞的死亡重编程增强ZBP1-MLKL通路的活化，提高放疗后的抗肿瘤免疫应答。在放疗和免疫治疗介导的TME重塑过程中，TDLN发挥了重要作用，利用小鼠双侧皮下瘤模型，本项目探究了TDLN在放疗联合免疫治疗（iRT）中的作用。结果表明，TDLN在iRT中主要通过调节原发肿瘤、远隔肿瘤TME中CD8+T细胞的浸润和活化以及肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的极化来发挥作用。上述研究结果为在临床上将TME中的免疫细胞和cGAS-STING通路作为靶点，保护低危患者的淋巴结重塑TME增强抗肿瘤免疫反应、增敏放疗和iRT疗效，提供了必要的理论依据。