Nature | 中山大学附属一院王骥/复旦大学陆路/辽宁大学曾颖玥揭示STING激动剂可增强抗原交叉呈递
CD8+ T细胞免疫反应对于抵抗传染性疾病和肿瘤至关重要。抗原交叉呈递，主要发生在树突细胞的内质网（ER）中，是蛋白质疫苗诱导CD8+ T细胞反应的基础。目前的研究主要集中在组织和细胞水平的抗原递送上，而亚细胞递送主要局限于促进抗原从溶酶体逃逸到细胞质。在缺乏小分子高亲和力内质网靶向分子的情况下，从细胞质到内质网的重要性仍不明确。
2025年3月26日，中山大学附属一院王骥/复旦大学基础医学院陆路/辽宁大学曾颖玥发表在Nature上题为STING agonist-based ER-targeting molecules boost antigen cross-presentation的研究开发了基于干扰素基因刺激子（STING）激动剂的内质网靶向分子（SABER），通过折叠内质网膜形成微反应器，有效地将抗原递送到内质网并聚集交叉呈递的关键机制。将SABER与各种抗原结合，大大增强了对肿瘤新抗原和保守病毒表位的CD8+ T细胞免疫反应，远超抗原与STING激动剂或传统佐剂混合物所达到的效果。SABER还保持了强效的佐剂效应，有效增强了SARS-CoV-2亚单位疫苗诱导广泛中和抗体的能力。
文章要点
1) SABER的设计与特性。研究团队首先寻找位于内质网外表面、已有高亲和力小分子抑制剂或激动剂的蛋白质，其中STING蛋白是少数候选者之一。通过分析STING-激动剂复合物的化学性质和晶体结构，研究人员选择了diamidobenzimidazole （diABZI）家族中的compound 2作为先导化合物，因其7位苯并咪唑暴露在外，不与STING相互作用，适合进一步修饰。团队合成了一系列compound 2衍生物，并与diABZI家族中最有效的激动剂compound 3（指定为diABZI）进行比较。ABM5和ABM4表现出与diABZI相当的效力，而ABN1和ABN2则引入了叠氮基团，使它们能与各种非天然氨基酸结合。这类分子被设计为SABER，其效力依赖于STING。
2) SABER促进抗原交叉呈递。研究人员选择ABM5评估其增强MHC-I表位OVA257–264（SIINFEKL）交叉呈递的能力。ABM5与OVA250–264的N端结合（ABM5-OVA），模拟了肿瘤新抗原疫苗的临床情景。虽然被长肽连接，ABM5仍能有效激活STING，尽管半数最大效应浓度（EC50）略有降低。ABM5-OVA显著增强了SIINFEKL的交叉呈递，H2-Kb（SIINFEKL）复合体的平均荧光强度是diABZI+OVA混合物的三倍。细胞实验证实，增强的交叉呈递依赖于STING，并且与肽载体增加有关，而非H2-Kb的整体上调。
图1 SABER促进抗原交叉呈递
3) 内质网靶向是SABER的关键机制。为了验证内质网靶向是否增强交叉呈递的原因，研究人员合成了一种新的结合物ABD-S-OVA，在STING激动剂和肽之间引入二硫键。该结合物设计为在细胞质中迅速被谷胱甘肽（GSH）裂解，阻止肽被靶向到内质网。细胞亚定位分析显示，只有在ABM5引导下，OVA肽才与STING微集簇共定位；而diABZI+OVA或ABD-S-OVA仅诱导STING聚集，但不会引起肽的聚集。ABM5-OVA显示与内质网而非高尔基体的明显共定位，这种模式在STING-/-细胞中不存在。进一步实验确认，ABM5促进了抗原靶向内质网，这对增强交叉呈递至关重要。
图2 内质网靶向是SABER的关键机制
4) SABER促进交叉呈递机制的凝集。研究团队进一步研究了细胞质途径中参与交叉呈递的关键机制的细胞内分布，包括STING、蛋白酶体和抗原处理转运体（TAP）。在接受ABM5-OVA处理的细胞中，蛋白酶体和TAP1在STING微集簇内富集，而diABZI+OVA处理的细胞则不存在这种现象。研究人员将SABER诱导的交叉呈递机制的凝集称为"微反应器"，它在有限空间内集中了交叉呈递的关键机制，加速了抗原肽的裂解和运输。透射电子显微镜证实，ABM5-OVA促进了核周平滑内质网膜的聚集。
5) SABER增强CD8+ T细胞反应。体内实验显示，SABER-肽结合物被封装在脂质纳米颗粒（LNPs）中以保护它们并促进细胞进入。与diABZI+OVA相比，ABM5-OVA提高了OVA特异性CD8+ T细胞数量9倍。SABER的有效性还与已建立的佐剂进行了比较，包括poly-I、ODN1018和免疫刺激复合物（ISCOMs）。ABM5-OVA明显优于这些佐剂，使CD8+ T细胞反应比单独OVA提高了58倍。接受三剂SABER疫苗后，免疫反应进一步增强，达到单独OVA的120倍。
图3 SABER增强CD8+ T细胞反应
6) SABER调动cDC1和cDC2。通过体内研究确定了参与的树突细胞亚型。DiD标记的ABM5-OVA封装LNPs主要在肝脏、脾脏和引流淋巴结中积累。在引流淋巴结中，居民CD8+ cDC1s、迁移CD103+ cDC1s和CD11b+ cDC2s都捕获了LNPs。与体外结果一致，SABER显著增强了cDC1s和cDC2s中的交叉呈递，包括本来就擅长交叉呈递的CD103+ cDC1s。在缺乏cDC1s的Batf3-/-小鼠中，diABZI+OVA诱导的CD8+ T细胞反应几乎完全消失，而ABM5-OVA仍保持显著水平的反应，表明SABER可以调动cDC1s以外的抗原呈递细胞。
小结
本研究开发了基于STING激动剂的内质网靶向递送系统SABER，有效解决了抗原交叉呈递的难题。SABER能精准将抗原递送至内质网，并折叠内质网膜形成微反应器，聚集交叉呈递关键机制，显著提升抗原呈递效率。在多种实验模型中，SABER-肽结合物的免疫诱导能力远超传统佐剂和STING激动剂与抗原的混合物。在肿瘤模型中，SABER疫苗可诱导强大抗肿瘤免疫反应，有效抑制肿瘤生长；在病毒感染模型中，SABER不仅增强对保守表位的T细胞反应，还能作为佐剂提升亚单位疫苗诱导中和抗体的能力。SABER通过精确亚细胞靶向递送，突破传统疫苗递送系统局限，为增强CD8+ T细胞反应提供新思路，为下一代疫苗和免疫治疗带来重要工具和新方向。
参考文献
Wang X, Huang Z, Xing L, Shang L, Jiang J, Deng C, Yu W, Peng L, Yang H, Zheng X, Liu X, Yang H, Chen Y, Li Y, Liu J, Xie X, Xu W, Xia X, Liu Z, Liu W, Jiang S, Zeng Y, Lu L, Wang J. STING agonist-based ER-targeting molecules boost antigen cross-presentation. Nature. 2025 Mar 26. doi: 10.1038/s41586-025-08758-w. Epub ahead of print. PMID: 40140567.
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