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HTRF®技术STING通路全面解决方案
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2022.05.24 上海

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STING信号通路不仅可以识别外源病原菌感染的DNA,而且可以识别自身细胞质中的DNA,诱发各种自身炎症性疾病。通路异常活化与Aicardi-Goutières综合征(AGS)、系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)、婴儿期起病的干扰素基因刺激蛋白相关血管病变(STING-associated vasculopathy with onset in infancy,SAVI)等自身性免疫疾病的发生密切相关。
STING通路被激活后,由临近细胞产生更多的干扰素和相关细胞因子,产生放大信号的作用。随后,被招募的树突状细胞可以产生CD8+阳性的T细胞和其他炎性相关的细胞因子,促进淋巴结中针对肿瘤的特异性T细胞的交叉启动,产生免疫反应并杀死肿瘤细胞。STING可以作为肿瘤治疗中的药物靶点,被一系列的STING激动剂激活,包括:环状二核苷酸衍生物(CDNs),小分子药物,有机聚合物及金属离子。此外,STING激动剂在肿瘤的联合治疗中能够显著地增强抗肿瘤治疗的效果。
图1:STING通路解析
2022年4月11日,刘海鹏/陈昶/费义艳教授合作在EMBO Rports上发表题为CDK inhibitor Palbociclib targets STING to alleviate autoinflammation的研究成果。
图2:EMBO Rports文献
该研究通过高通量筛选,发现临床上使用的周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases, CDKs)4/6的抑制剂帕博西尼(Palbociclib)是STING的一种新型抑制剂,其可以直接靶向STING Y167,通过阻断STING二聚化这一独特机制抑制其活化过程。该研究发现了抗癌药物帕博西尼的全新靶点,并为帕博西尼及其类似物快速应用于STING驱动的自身免疫性疾病的临床治疗提供了新型候选药物,同时为基于帕博西尼进一步优化和开发新型STING抑制剂奠定了基础。
HTRF技术提供了基于生化水平初步筛选和细胞水平功能性验证的方法,深入研究STING通路。
生化水平筛选
基于HTRF技术的竞争模型检测原理,使用d2标记STING ligand,Tb标记6His STING WT的抗体,。加入的化合物与标记为d2的STING WT ligand 竞争,从而阻断FRET。特异性信号与化合物浓度成反比。
图3:STING binding Assay 原理
如下图所示,针对mouse STING的DMXAA化合物(紫色三角形),不与human STING ligand竞争结合。STING binding kit表现出高特异性,适合作为高通量筛选。
图4:STING binding Assay特异性结果
HTRF技术提供human和mouse STING相关的生化筛选试剂盒。
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细胞水平磷酸化蛋白和总蛋白检测
肿瘤来源的DNA激活环状cGAS(GMP-AMP)酶。cGAS催化ATP和GTP产生2'3’cGAMP,一种环状二核苷酸(CDN),2'3’cGAMP作为第二信使与STING蛋白结合。磷酸化的STING招募TBK1后一同招募致IRF3使其磷酸化。进一步促使下游NF-kB的磷酸化。与此同时,触发STING蛋白自噬降解过程。
HTRF磷酸化和总蛋白检测均采用夹心法模型,一对特异性检测抗体分别标记有荧光能量供体和受体。这意味着FRET信号的强度与裂解液中PHOSPHO & TOTAL STING浓度成正比。
图5:PHOSPHO & TOTAL Protein 检测原理
STING激活是通过大量STING磷酸化水平提高和STING总蛋白自噬降解揭示的,与检测结果相一致,而Alpha-tubulin在相同条件下保持稳定。
图6:STING PHOSPHO & TOTAL Assay检测结果
下游通路中TBK1和IRF3磷酸化蛋白的检测,分别采取小鼠肝脏巨噬细胞ImKC细胞密度200000 cells/well,用2’3’cGAMP刺激1小时。人上皮细胞MCF7以125000 cells/well的密度,用2’3’cGAMP(75µM)刺激。结果所示,磷酸化的TBK1逐步上升且总蛋白基本保持一致。IRF3磷酸化蛋白呈现出上升趋势。
图7:TBK1和IRF3 PHOSPHO & TOTAL Assay检测结果
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下游通路IFNβ定量检测
磷酸化的IRF3导致IFNβ的分泌,磷酸化NF-kB导致其依赖的炎症因子的分泌,如TNFα, IL6, IL1β。最后,我们使用HTRF技术定量IFNβ的分泌,显示了cGAMP诱导的刺激活时的剂量依赖性的IFNβ分泌结果。
HTRF IFNβ检测依然采用夹心法模型,一对特异性检测抗体分别标记有荧光能量供体和受体。这意味着FRET信号的强度与分泌的IFNβ浓度成正比。
图8:IFNβ 检测原理
人PBMC 400000 cells/ well的速度接种,用2'3’cGAMP刺激4h30min。在4h30min开始检测,可以检测到诱导的IFNβ分泌量。
图9:IFNβ 检测结果
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