【CNS前沿文献追踪】- 用小分子激活肿瘤免疫

   免疫检查点药物、CART等通过调节细胞间的互作改善免疫功能，发挥抗肿瘤作用。蛋白是细胞功能的基本单位，免疫细胞也是如此，此次整理分享的文章在免疫细胞内部做工作，cGAS-STING感知肿瘤的信号通路（肿瘤DNA激活cGAS，生成cGAMP，cGAMP激活STING，STING召集激酶TBK1，TBK1磷酸化转录因子IRF3生成IFN等细胞因子，IFN促进抗原提呈产生肿瘤特异的杀伤性T细胞），文章作者通过小分子激活STING，发挥抗肿瘤作用，具体内容如下：

作者使用亲近闪烁检测法(ScintillationProximity Assay，SPA：化合物竞争性抑制靶点STING的149-379 C端与3H-cGAMP互作)进行高通量筛选，从GSK化合物库大概180万的化合物中筛选出了化合物1

和cGAMP一样，化合物1在热诱导去蛋白折叠实验中可以稳定STING

作者拿到了化合物1和STING C端复合物的晶体结构：STING以同源二聚体形式存在，2个化合物1分子结合到了STING上（标准配体cGAMP结合的口袋），每个分子对应结合同源二聚体的一个单体

化合物1与STING的互作细节：2分子化合物1的N1-羟基苯乙基部分相互接近，不与蛋白相互作用（对药物与靶点相互作用贡献不大），所以作者用一个linker替换了这部分（linker的加入可稳定化合物在口袋内的取向，增强相互作用的同时避免了linker与蛋白不必要的互作），将两分子“化合物1”进行拼合，得到了化合物2

作者又拿到了化合物2和STING复合物的晶体结构：和化合物1一样，结合到了相同的活性口袋

化合物2和STING的互作细节；相较化合物1，化合物2和STING的亲和力显著增强

前面用到的是STING的一部分（C端）研究互作，化合物2可与细胞THP-1的裂解物中全长的STING结合

结构层面证明化合物2可与STING结合，开始功能层面的验证，化合物2可激活cGAS-STING通路（a），促进IRF3、STING的磷酸化；加入通路抑制剂BX785后，化合物2激活通路的作用消失（b）

cGAS-STING通路激活后会分泌细胞因子，化合物2可促进细胞分泌IFNβ（c），加入通路抑制BX785后细胞因子分泌受抑制（d）

前面从结构、功能两个层面证明了化合物2 的有效性，但复合物晶体结构这块有点问题，文献报道cGAMP激活后的STING呈“关闭”构象（二聚体两个单体相互接近），可作者拿到的化合物2-STING复合物晶体结构呈“打开”构象，与前人工作有不一致的地方，为排除复合物结晶对构象造成的影响，作者做了氢氘交换实验（hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry） - STING在未结合配体状态（Apo）呈“打开”构象，226-236位氨基酸活泼氢交换明显；当结合cGAMP后呈“关闭”构象，226-236位氨基酸活泼氢交换很少；当化合物2与STING孵育后，226-236位氨基酸活泼氢交换亦很明显，暗示化合物2结合的STING呈“打开”构象，再结合前面的数据，暗示STING的的“关闭”构象并不是激活所必须的

化合物库是葛兰素史克的，先导结构优化不会停止，作者又优化得到了化合物3

In vivo实验：化合物3能显著提高野生型小鼠血清中细胞因子的含量，但对STING缺陷小鼠无此作用，暗示化合物3在体内通过STING促进细胞因子分泌

In vivo：化合物3能够抑制肿瘤生长，延长小鼠存活时间，且此作用是CD8 T细胞依赖的，暗示化合物3通过调节免疫发挥抗肿瘤作用

不愧是做药的，还做了化合物3的药代动力学曲线

这篇文章主体是药物化学，关注结构层面的东西，功能层面的实验用以辅助进行药物设计、验证。结构生物学为什么那么“牛”，通常都是大文章，因为生命活动是各种分子相互作用引起的，互作又是以结构为基础，弄清楚结构就能够设计干扰互作的分子，modify生命活动……

        Joshi M. Ramanjulu, G. Scott Pesiridis, Jingsong Yang, Nestor Concha, etal.Design of amidobenzimidazole STING receptor agonists withsystemic activity.[J] .Nature, 2018.

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