STING信号通路通过调控巨噬细胞招募和极化促进放射性肺损伤的机制研究

Radiation-induced lung injury (RILI) is a common complication after thoracic radiotherapy, and macrophage is one of the most important mediators of RILI, but its upstream regulators are not fully understood. STING signaling is frequently involved in the regulation of infection, cancer, autoimmune diseases. However, the biologic role of STING signaling in RILI is seldom reported. We have previously discovered that in mice models, thoracic radiation activated STING signaling and resulted in the accumulation and polarization of macrophages in the lung, which ultimately promoted RILI. Our published data demonstrated that STING signaling could regulate the differentiation and activation of myeloid cells, as well as macrophages. And thus, we hypothesize that STING signaling could participate in the regulation of the development of RILI via the modulation of macrophage recruitment and polarization. In order to verify this hypothesis, we will study the specimens collected from wild-type and TMEM173 (the gene coding STING) knock-out mice receiving thoracic radiation. In addition, co-culture experiments involving alveolar epithelial cells overexpressing STING or downregulating STING, bronchoalveolar lavage fluid derived macrophages and fibroblasts, will also be carried out. Finally, clinical data and patients' specimen will be used to test the hypothesis. Through this project, a novel mechanism regulating RILI will be elucidated, which may provide important guidance in identifying potential therapeutic targets of RILI.

放射性肺损伤是胸部肿瘤放疗后常见的并发症，巨噬细胞是介导放射性肺损伤的重要成员，但其上游调控机制研究不多。STING信号通路广泛参与感染、肿瘤、自身免疫性疾病的调控，但该信号通路与放射性肺损伤的关系报道很少。申请人前期研究发现，全胸照射普通小鼠可激活STING信号通路，导致肺组织内巨噬细胞数量增加、功能极化，并最终促进放射性肺损伤的发生。申请人已发表的数据提示，STING信号通路可调控单核-巨噬细胞的分化和活化。因此提出科学假说，STING信号通路通过调控巨噬细胞的招募和极化促进放射性肺损伤的发生。本项目拟通过分析全胸照射野生型和TMEM173基因（编码STING蛋白）敲除小鼠各时间点的生物标本，并利用STING过表达/敲低的肺泡上皮细胞系、肺泡灌洗液来源的巨噬细胞、成纤维细胞系共培养及临床病例和标本来予以证实。本项目的实施将阐释放射性肺损伤调控的新机制，为寻找潜在的干预靶点提供新思路。

放射性肺损伤是胸部肿瘤放疗后常见的并发症，巨噬细胞是介导放射性肺损伤的重要成员 ，但其上游调控机制研究不多。STING信号通路广泛参与感染、肿瘤、自身免疫性疾病的调控 ，但该信号通路与放射性肺损伤的关系报道很少。本项目通过体外细胞共培养（肺上皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞，肺上皮细胞接受射线照射模拟胸部放疗）、动物实验（小鼠接受全胸部照射，诱导放射性肺损伤）、临床转化研究（采集接受根治性胸部放疗的中晚期非小细胞肺癌放疗前正常肺组织标本及放疗前后动态外周血标本，进行系列分子标志物检测，并与放射性肺损伤的发生做相关性分析），系统探索了STING信号通路、巨噬细胞极化在放射性肺损伤中的作用及潜在的分子机制。本项目主要的科学发现：（1）在细胞及动物实验中，胸部照射后肺组织STING信号通路的活化程度与巨噬细胞的绝对数量、M1型巨噬细胞的比例、CCL2等趋化因子的含量、放射性肺损伤的严重程度等显著正相关，提示胸部照射可以激活巨噬细胞中的STING信号通路，增加CCL2等趋化因子以及IL-2、IL-4、IL-10、IL-13等细胞因子的分泌，从而促进巨噬细胞从肺外组织向肺内的招募并调控肺内巨噬细胞的极化（急性期朝向M1型，慢性期朝向M2型），并最终导致放射性肺损伤的发生。（2）体外细胞实验中，在巨噬细胞中特异性敲除TMEM173（编码STING蛋白）的表达，或者在细胞共培养体系中添加CCL2特异性抑制剂Bindarit，显著降低放射性肺损伤相关蛋白的表达。（3）接受根治性胸部放疗的非小细胞肺癌患者，放疗前正常肺组织上STING蛋白的表达、放疗前后外周血中CCL2含量的动态变化，可以一定程度预测症状性放射性肺炎的发生率及其严重程度——本项目的实施，初步阐明了STING信号通路、CCL2等趋化因子、巨噬细胞极化在放射性肺损伤发生发展过程中发挥的重要作用及其潜在的临床转化价值。截止目前，本项目已发表标注本基金支持的SCI论文3篇，包括论著2篇、综述1篇，培养研究生3人。