Acciones dependientes del contexto de la vía STING en colitis y cáncer de colon asociado.

La enfermedad inflamatoria intestinal (EII), que abarca la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa, se caracteriza por la inflamación gastrointestinal crónica, síntomas graves (p. ej., diarrea con sangre, dolor abdominal) y una calidad de vida disminuida.^[1] Dada la alta prevalencia y los síntomas graves, como la diarrea con sangre, el dolor abdominal, la urgencia y el tenesmo, la colitis ulcerosa generalmente recibe más atención que la enfermedad de Crohn.^[2] Aunque la incidencia y la prevalencia anuales de la EII están aumentando rápidamente a nivel mundial, especialmente en Asia, África y el Medio Oriente, la etiopatogenia precisa de la EII sigue siendo limitada.^[3] La inmunidad innata/adaptativa desregulada, la disbiosis microbiana y los loci de susceptibilidad genética (p. ej., reguladores de citoquinas/quimioquinas identificados mediante GWAS) impulsan colectivamente la progresión de la EII.^[4] Cabe destacar que los pacientes con EII presentan un aumento de 2 a 3 veces en el riesgo de cáncer de colon en comparación con las personas sanas, lo que lo sitúa entre los tres principales tipos de cáncer a nivel mundial, con 1,2 millones de casos anuales y 600 000 muertes. Alarmantemente, la incidencia de cáncer de colon está aumentando en personas menores de 50 años. Estudios recientes y exhaustivos han identificado características significativas de la transformación de la inflamación a cáncer en el cáncer de colon.^[5] Mecánicamente, la inflamación crónica promueve la carcinogénesis a través de tres vías: i) daño al ADN (mutaciones inducidas por especies reactivas de oxígeno/especies reactivas de nitrógeno, inactivación de p53, cambios epigenéticos); ii) desregulación inmunitaria (citoquinas proinflamatorias que mejoran la proliferación tumoral/resistencia a la apoptosis); y iii) metabolitos derivados de la microbiota. Por lo tanto, dirigir el microambiente inflamatorio puede mitigar tanto la colitis como la progresión del cáncer.

En la práctica clínica, el 5-aminosalicilato sigue siendo la intervención farmacológica de primera línea para los pacientes con EII leve a moderada. Las terapias químicas para la EII se mejoran en función de la gravedad del trastorno, incluyendo corticosteroides, inmunomoduladores (p. ej., tiopurinas, ciclosporina y azatioprina), inhibidores del factor de necrosis tumoral (TNF) (p. ej., infliximab y adalimumab), inhibidores de la adhesión (p. ej., vedolizumab), inhibidores de la interleucina (IL)-12/IL-23p40 (p. ej., ustekinumab) e inhibidores de la quinasa Janus (JAK).^[2],^[6],^[7] Sin embargo, la remisión incompleta, la recurrencia y los efectos adversos (pancreatitis, hepatitis, riesgo de linfoma) ponen de manifiesto las necesidades terapéuticas insatisfechas. Para los cánceres de colon, la cirugía, así como la terapia neoadyuvante (p. ej., radioterapia de corta y larga duración), son los principales métodos terapéuticos, a menudo combinados con otras quimioterapias adyuvantes (p. ej., regímenes que contienen fluorouracilo y oxaliplatino). La inmunoterapia perioperatoria, que abarca tanto los enfoques neoadyuvantes como los adyuvantes, ha ganado cada vez más atención en los últimos años.^[8] La inmunoterapia neoadyuvante, especialmente prominente desde 2020, activa la inmunidad antitumoral para reducir los tumores y facilitar la resección quirúrgica en casos avanzados, mientras que la inmunoterapia adyuvante mantiene la vigilancia inmunitaria para reducir la recurrencia y la metástasis postoperatorias. Sin embargo, la recurrencia y la resistencia al tratamiento siguen siendo desafíos importantes. Por lo tanto, la intervención temprana dirigida a la etapa de inflamación de la premalignidad puede ofrecer una mayor eficacia.

Como se ha informado, la vía de señalización del sintetasa de GMP cíclico-AMP (cGAMP) (cGAS) – estimulador de los genes de interferón (STING), implicada tanto en la progresión inflamatoria como en la inmunidad antitumoral, ha surgido como un regulador fundamental en la EII y el cáncer de colon.^[6],^[9],^[10] En la colitis, el daño epitelial desencadena la acumulación citosólica de ADN bicatenario (dsDNA) aberrante (incluido el ADN mitocondrial y nuclear) y la liberación de dsDNA exosómico,^[11] mientras que los dinucleótidos cíclicos bacterianos derivados del intestino (CDN) activan aún más la señalización de STING para amplificar la inflamación.^[12] En la patogénesis del cáncer de colon, también se han identificado deficiencias en la reparación del daño del ADN, la acumulación de ADN dañado y el dsDNA derivado de bacterias como fuentes clave de señalización para la activación de la vía cGAS-STING.^[13] En consecuencia, la vía cGAS-STING puede exhibir una sensibilidad aumentada en estas enfermedades del colon. Esta revisión sintetiza la dualidad mecánica de STING en la progresión de la colitis y el cáncer asociado a la colitis, proporcionando un marco para dirigir esta vía en las neoplasias impulsadas por la inflamación.

La base molecular de la vía de señalización cGAS-STING

La vía cGAS-STING se activa mediante ADN endógeno o exógeno, lo que la distingue de otras vías de defensa inmunitaria innata. cGAS inactivo mantiene la autoinhibición hasta que la unión al dsDNA induce la dimerización. Los dímeros de cGAS se unen al dsDNA de forma asimétrica a través de sus dominios nucleotidiltransferasa C-terminales, formando un complejo cGAS-ADN 2:2 a través de interacciones del esqueleto de fosfato. Las hebras más largas de moléculas de dsDNA ofrecen una estructura de red más estable con cGAS, lo que aumenta la actividad catalítica de cGAS para ciclar cGAMP.^[7] El cGAMP sintetizado activa el STING residente en el retículo endoplásmico (RE), induciendo la oligomerización de dímeros y el tráfico de RE a Golgi a través del compartimento intermedio RE-Golgi (ERGIC). En el Golgi, STING recluta la quinasa 1 de unión a tanques (TBK1), que fosforila su cola C-terminal (Ser366) y el factor regulador de interferón 3 (IRF3), lo que desencadena la dimerización de IRF3, la translocación nuclear y la inducción del tipo I de interferón (IFN)/gen estimulado por interferón (ISG). Concurrentemente, STING activa la quinasa inhibidora de kappa B (IKK) para activar la producción de citocinas dependiente del factor nuclear kappa B (NF-κB).^[14] La palmitoilación de los residuos de cisteína de STING media la captación de TBK1 y la amplificación de la señalización. Después de la activación, la degradación lisosomal de STING previene la hiperactivación, estableciendo un bucle de retroalimentación crítico.^[15]

La función dual de la vía STING en la colitis

La inhibición de la activación de STING protege contra la colitis

cGAS-STING ha surgido como una vía proinflamatoria y patogénica en la iniciación de la colitis al modular directamente la secreción de citocinas proinflamatorias, incluidas las de la familia de las interleucinas y la familia del TNF. Clínicamente, se detectaron niveles más altos de fosforilación de STING y la posterior activación de IRF3 en los macrófagos del tejido de la mucosa del colon en pacientes con enfermedad de Crohn activa en comparación con los pacientes de control.^[11] El conjunto de datos de secuenciación de ARN de una sola célula también sugirió que cGAS, STING, TBK1, IRF3, los IFN de tipo I y los ISG posteriores aumentaron en los tejidos de biopsia de la mucosa del colon de pacientes con colitis ulcerosa activa.^[16] Liraz et al. observaron un aumento de los niveles de proteína de STING, en lugar de la transcripción de STING, en múltiples modelos de colitis experimental aguda y crónica en ratones inducidos por Salmonella enterica serovar, Citrobacter rodentium, sulfato de dextrano (DSS) y transferencia adoptiva de células T.^[17] Un estudio previo utilizó ratones C57BL/6J mutantes de STING que portaban una mutación con sentido en el exón 6 del gen de la proteína de membrana 173 (Tmem173). Los ratones mutantes de STING fueron incapaces de producir IFN-β en respuesta a los CDN o a la infección por Listeria monocytogenes. En el modelo de ratón de inducción por DSS, los ratones mutantes de STING mostraron una reducción de la gravedad de la colitis, mientras que los agonistas de STING, el ácido 5,6-dimetilxantenona-4-acético (DMXAA), empeoraron en gran medida la inflamación intestinal en los ratones de tipo salvaje (WT).^[12] Mecánicamente, los experimentos in vitro indicaron que se observó una elevación de la expresión de STING en los macrófagos polarizados M1 derivados de ratones y humanos, y también indujo a los macrófagos polarizados M2 a transformarse en un subtipo similar a M1.^[12] La deficiencia de la familia de pirina que contiene el dominio 3 (NLRP3) agravó la colitis inducida por radiación al mejorar la interrupción de la barrera epitelial y activar la señalización de STING (aumento de la fosforilación de TBK1/IRF3 y la producción de IFN-β en los macrófagos derivados de la médula ósea).^[18] Li et al. demostraron que el ácido 2,3-dioleico que contiene grupos epoxi aumentó la permeabilidad intestinal inducida por DSS a través de la activación de la vía cGAS-STING/factor de diferenciación mieloide 88 (Myd88)/NF-κB, liberando así citocinas inflamatorias, incluyendo IL-6, TNF-α, IL-1β e IFN-γ.^[19]

Además, se utilizó un modelo de ratón con expresión heterocigota de la variante genética STING N153S, que mostró una activación constitutiva de STING independiente del cGAMP debido a las mutaciones de ganancia de función en Tmem173, para investigar el impacto de la hiperactivación de la vía STING en la inflamación del colon. La activación constitutiva de STING en los ratones N153S también promovió la colitis crónica espontánea y la fibrosis, lo que dependió de la acumulación de células T CD4+ y no estuvo relacionado con la activación de STING en las células epiteliales intestinales. Además, se desarrolló una grave inflamación intestinal con acumulación de STING en ratones WT reconstituidos con células de la médula ósea de ratones N153S, lo que sugiere que STING en las células mieloides fue el impulsor inicial de la colitis. Además, se detectó la estabilización de STING mediada por la ubiquitina unida a K63 en las células mieloides positivas para el antígeno de diferenciación 11B (CD11b+) de los ratones N153S en condiciones de inflamación intestinal.^[17] En nuestra investigación reciente, la eliminación de STING en las células mieloides en ratones adultos mejoró drásticamente la colitis inducida por DSS al limitar la activación de las células dendríticas, suprimir la maduración de los macrófagos e inhibir la diferenciación de las células Th1 y Th17. Los experimentos in vitro mostraron que la deleción de STING resultó en una secreción suprimida de citocinas de la familia IL12 en los macrófagos derivados de la médula ósea primaria y las células dendríticas derivadas de la médula ósea, lo que obstaculizó la diferenciación de las células Th1 y Th17 esplénicas 20. Además, en un modelo de ratón de colitis inducida por la deleción de IL-10, la ausencia de cGAS y STING revirtió ambas inflamaciones intestinales, como lo demuestra la reducción de las citocinas proinflamatorias, incluyendo IL-1β, IL-22 e IL-12 21.

La inhibición de la activación de STING agrava el desarrollo de la colitis.

Aunque el efecto patógeno de la vía STING en la colitis ha sido determinado por la gran mayoría de los estudios, algunos informes han sugerido que la activación de STING, a su vez, ejerce un papel de remisión en la patogénesis de la colitis (Fig. 1; Tabla 1). Yang et al. encontraron recientemente que la eliminación de STING exacerbó la colitis aguda inducida por DSS, mientras que la deficiencia de STING en las células T CD4+ indujo una inflamación colónica más grave, independientemente de la microbiota intestinal. Cabe destacar que la elevada producción de IL-10 inducida por el trasplante de células T CD4+ derivadas de pacientes con colitis ulcerosa o enfermedad de Crohn se indujo aún más, de forma dependiente de la dosis, mediante 2,3-cGAMP en ratones. La activación de STING indujo la translocación de IRF3 al núcleo y a las mitocondrias, lo que condujo a una disminución de la población de células Th1 patógenas y a la producción de la citocina antiinflamatoria IL-10. La expresión de los principales factores de transcripción relacionados con la regulación al alza de IL-10, la proteína inductora de la maduración de linfocitos B 1 (Blimp) y la oxidación mitocondrial también aumentó tras la activación de STING.^[22] De manera similar, Canesso et al. encontraron que la ausencia congénita de STING contribuyó a un menor número de células caliciformes, a una disminución de la producción de moco y a una reducción de la IgA secretora. La regulación a la baja de los linfocitos intraepiteliales y las células linfoides innatas de grupo 2 (ILC2), así como el aumento de las frecuencias de ILC1 e ILC3 en el colon, se observaron debido a la ausencia de STING. La función de las células T reguladoras positivas para el factor de transcripción de la caja de horquilla P3 (Foxp3+) y positivas para el péptido asociado a la latencia (LAP+) también se vio afectada.^[23] De manera similar, en nuestro informe reciente, la eliminación neonatal de STING en células mieloides indujo una colitis grave con una reducción de la infiltración de células CD11b+, lo que probablemente indica que la eliminación de STING en ratones neonatales podría alterar la tolerancia inmunitaria en el colon al interferir con la maduración de las células inmunitarias de la línea mieloide.^[20] Además, los ratones deficientes en STING fueron más susceptibles a la infección entérica por Citrobacter rodentium en comparación con los ratones WT, lo que se caracterizó por una grave inflamación intestinal y una capacidad reducida de eliminación bacteriana. Mecánicamente, STING suprime la activación del transductor de señal y activador de la transcripción 3 (STAT3) e inhibe la glucólisis para reducir la producción de proteína 3γ derivada de islotes regenerantes (REG3γ) en las células epiteliales intestinales, lo que dificulta la eliminación de las bacterias relacionadas con la EII.^[24] Además, un estudio reciente informó que STING1 nuclear promovió la actividad de transcripción del receptor de hidrocarburos aromáticos (AHR) independientemente de la vía canónica cGAS-STING1-IRF3 mediante el reclutamiento del coactivador transcripcional PML nuclear body scaffold (PML). La deficiencia de STING abolió el efecto protector regulado por el ligando AHR ITE contra la colitis inducida por DSS. Además, STING1 fue indispensable en la regulación microbiana mediada por AHR contra el tratamiento con DSS, especialmente en Lactobacillus y Helicobacter.^[25]

Basándose en la evidencia anterior, la razón de la función dual de STING puede ser que los eventos inmunitarios posteriores mediados por la activación de la vía STING en diferentes tipos de células inmunitarias, o incluso en diferentes estructuras subcelulares, son distintos. Por lo tanto, para investigar a fondo las funciones y los mecanismos específicos de la vía STING en tipos de células específicos, se necesita una eliminación más detallada específica de la línea celular, en lugar de simplemente utilizar animales con eliminación sistémica. La manipulación de la translocación subcelular de STING mediante enfoques genéticos (la adición o eliminación de un péptido de señal de localización) también podría proporcionar información más profunda sobre cómo las señales de activación de STING no canónicas suprimen el desarrollo de la EII.### Rastreo del desencadenante de la activación de STING en la colitis

Recientemente, se ha descubierto que el ADN bicatenario (dsDNA) encapsulado en vesículas extracelulares (EV), la inestabilidad genómica y la bacteria intestinal comensal son los desencadenantes vitales e independientes de la activación de la vía STING durante el desarrollo de la colitis. Las EV aisladas del plasma de pacientes con enfermedad de Crohn o de las células epiteliales colónicas murinas estimuladas con lipopolisacárido iniciaron la activación de la vía STING en los macrófagos. Específicamente, la inhibición de la liberación de EV por el tratamiento con GW4869 en la colitis murina redujo significativamente el nivel de dsDNA exosómico, suprimió la activación de STING y alivió las respuestas inflamatorias, lo que indica que la transmisión de la señalización del ADN patógeno depende de las EV.^[11] Sin embargo, no se ha dilucidado claramente si estos exosomas que contienen dsDNA se originaron en dominios intracelulares o extracelulares. También se descubrió que el dsDNA libre de EV derivado de células muertas intrínsecas y virus extracelulares, que no dependían de la secreción de EV, desempeñaba un papel crucial en el desencadenamiento de la activación de la vía cGAS-STING en las enfermedades inflamatorias, lo que aún debe investigarse al inicio de la colitis.^[26] Por lo tanto, en nuestros experimentos in vitro recientes, utilizamos el inhibidor de la liberación de EV GW4869, la DNasa, la RNasa y el inhibidor de la endocitosis dinasora para determinar el origen de la activación de STING en la colitis. Descubrimos que el ADN mitocondrial (mtDNA) asociado al factor de transcripción A (TFAM) liberado de las células epiteliales intestinales dañadas, en lugar del ARN y las EV, fue captado por las células dendríticas derivadas de la médula ósea a través de la endocitosis para activar la vía STING y las citocinas de la familia IL-12 en las células dendríticas derivadas de la médula ósea.^[20] Además, se encontró que la inestabilidad genómica mediada por la vía cGAS-STING estaba presente en la patogénesis de la colitis. Ren et al. demostraron que la deficiencia de la helicasa DEAH-box 9 (DHX9) epitelial en ratones (ratones Dhx9ΔIEC) provocó una acumulación anormal de híbridos de ADN:ARN (R-loops), lo que desencadenó posteriormente la inestabilidad genómica. El bloqueo de la vía cGAS-STING en los ratones Dhx9ΔIEC mejoró parcialmente el fenotipo de la colitis y restauró parcialmente las proporciones de células madre intestinales y células caliciformes. Este resultado indicó que la activación de la vía cGAS-STING amplificó las respuestas inflamatorias en la colitis, debido al daño del ADN inducido por la deficiencia de DHX9.^[27]

Por otro lado, las crecientes pruebas experimentales obtenidas de experimentos con bacterias intestinales y trasplante de microbiota fecal sugirieron fuertemente que la disbiosis funcionaba como un impulsor predominante de la inflamación intestinal en ratones con activación constitutiva de STING.^[17] Los ratones N153S con fenotipos de colitis mostraron un aumento significativo en la abundancia de la microbiota asociada a la EII en comparación con los ratones WT, incluidos Enterobacteriaceae, Helicobacteraceae, Lactobacillaceae y Peptostreptococcaceae. Además, la abundancia relativa de posibles probióticos, como Lachnospiraceae y Rikenellaceae, se redujo en los ratones N153S.^[17] Jeonghyun et al. encontraron que los ratones deficientes en STING mostraron una ligera reducción del peso corporal en respuesta al tratamiento agudo con DSS en comparación con los ratones WT. Sin embargo, la diferencia en el peso corporal entre los ratones con eliminación de STING y los ratones WT bajo la administración de DSS no fue significativa cuando Helicobacter spp. estaba ausente.^[21] La eliminación de Helicobacter typholonlus mediante neomicina inhibió la expresión de STING y alivió la inflamación en los ratones N153S.^[17] Un cóctel de antibióticos de amplio espectro que se dirige principalmente a las bacterias Gram-negativas también pudo revertir las manifestaciones de la enfermedad relacionadas con la colitis, lo que sugiere que las bacterias Gram-negativas podrían desempeñar un papel más importante en la activación de STING. Además, los CDN bacterianos, como el dí-GMP cíclico, secretados directamente por las bacterias, mejoraron la estabilización de STING al inducir la ubiquitinación unida a K63 en los macrófagos derivados de la médula ósea de los ratones N153S.^[17] Además, las citocinas proinflamatorias, incluidas IL-1β e IL-18, se redujeron en los macrófagos y las células dendríticas derivadas de la médula ósea tratadas con CDN STING−/−, lo que indica que los CDN sirvieron como el impulsor de la secreción de citocinas inflamatorias asociadas a la colitis dependiente de STING.^[21] Cabe destacar que el alivio de la colitis fue más significativo en los ratones con depleción de cGAS en comparación con los que presentaban deficiencia de STING, lo que implica que la detección de CDN por cGAS es esencial para la activación de la vía STING.^[21] En conjunto, estos resultados destacan que los productos derivados de las bacterias Gram-negativas son desencadenantes importantes de la activación de cGAS-STING en la colitis. Confiar en el trasplante de microbiota fecal o la colonización con probióticos para competir con estas bacterias productoras de CDN y potencialmente proinflamatorias puede servir como una terapia adyuvante ideal para la colitis.

La inhibición de la activación de STING protege contra la colitis

cGAS-STING ha surgido como una vía proinflamatoria y patogénica en la iniciación de la colitis al modular directamente la secreción de citocinas proinflamatorias, incluidas las de la familia de las interleucinas y la familia de los TNF. Clínicamente, se detectaron niveles más altos de fosforilación de STING y la posterior activación de IRF3 en los macrófagos del tejido de la mucosa colónica en pacientes con enfermedad de Crohn activa en comparación con los pacientes de control.^[11] El conjunto de datos de secuenciación de ARN de una sola célula también sugirió que cGAS, STING, TBK1, IRF3, el tipo I de IFN y los ISG posteriores aumentaron en los tejidos de biopsia de la mucosa colónica de pacientes con colitis ulcerosa activa.^[16] Liraz et al. observaron un aumento de los niveles de proteína de STING, en lugar de la transcripción de STING, en múltiples modelos de ratón de colitis aguda y crónica inducida por Salmonella enterica serovar, Citrobacter rodentium, sulfato de dextrano (DSS) y transferencia adoptiva de células T.^[17] Un estudio anterior utilizó ratones C57BL/6J mutantes de STING que portaban una mutación sin sentido en el exón 6 del gen de la proteína de membrana 173 (Tmem173). Los ratones mutantes de STING fueron incapaces de producir IFN-β en respuesta a los CDN o a la infección por Listeria monocytogenes. En el modelo de ratón de inducción por DSS, los ratones mutantes de STING mostraron una reducción de la gravedad de la colitis, mientras que los agonistas de STING, el 5,6-dimetilxantenona-4-ácido acético (DMXAA), empeoraron en gran medida la inflamación intestinal en los ratones de tipo salvaje (WT).^[12] Mecánicamente, los experimentos in vitro indicaron que se observó una mayor expresión de STING en los macrófagos polarizados M1 derivados de ratones y humanos, y también indujo a los macrófagos polarizados M2 a transformarse en un subtipo similar a M1.^[12] La deficiencia de la familia de proteínas que contienen el dominio pirina 3 (NLRP3) agravó la colitis inducida por radiación al mejorar la alteración de la barrera epitelial y activar la señalización de STING (aumento de la fosforilación de TBK1/IRF3 y la producción de IFN-β en los macrófagos derivados de la médula ósea).^[18] Li et al. demostraron que el ácido 2,3-dioleico que contiene grupos epoxi aumentó la permeabilidad intestinal inducida por DSS mediante la activación de la señalización cGAS-STING/factor de diferenciación mieloide 88 (Myd88)/NF-κB, lo que liberó citocinas inflamatorias, incluidas IL-6, TNF-α, IL-1β e IFN-γ.^[19]

Además, se utilizó un modelo de ratón con expresión heterocigota de la variante genética STING N153S, que mostró activación constitutiva de STING independiente de cGAMP debido a las mutaciones de ganancia de función en Tmem173, para investigar el impacto de la hiperactivación de la vía STING en la inflamación colónica. La activación constitutiva de STING en ratones N153S también promovió la colitis y la fibrosis crónicas espontáneas, lo que dependió de la acumulación de células T CD4+ y no estuvo relacionado con la activación de STING en las células epiteliales intestinales. Además, se desarrolló una inflamación intestinal grave con acumulación de STING en ratones WT reconstituidos con células de la médula ósea de ratones N153S, lo que sugiere que STING en las células mieloides fue el impulsor inicial de la colitis. Además, se detectó la estabilización de STING mediada por la ubiquitilación unida a K63 en el cúmulo de diferenciación 11B positivo (CD11b+) de las células mieloides de los ratones N153S en condiciones de inflamación intestinal.^[17] En nuestra investigación reciente, la eliminación de STING en las células mieloides en ratones adultos mejoró drásticamente la colitis inducida por DSS al limitar la activación de las células dendríticas, suprimir la maduración de los macrófagos e inhibir la diferenciación de las células Th1 y Th17. Los experimentos in vitro mostraron que la deleción de STING resultó en una secreción suprimida de citocinas de la familia IL12 en macrófagos derivados de la médula ósea primaria y células dendríticas derivadas de la médula ósea, obstruyendo así la diferenciación de las células Th1 y Th17 esplénicas.^[20] Además, en un modelo murino de colitis inducida por la deleción de IL-10, la ausencia de cGAS y STING revirtió ambas inflamaciones intestinales, como lo demuestra la reducción de las citocinas proinflamatorias, incluidas IL-1β, IL-22 e IL-12.^[21]

Inhibir la activación de STING agrava el desarrollo de la colitis

Aunque el efecto patógeno de la vía STING en la colitis ha sido determinado por una gran mayoría de estudios, algunos informes han sugerido que la activación de STING, a su vez, ejerce un papel de remisión en la patogénesis de la colitis (Fig. 1; Tabla 1). Yang et al. encontraron recientemente que la eliminación de STING exacerbó la colitis aguda inducida por DSS, mientras que la deficiencia de STING en las células T CD4+ indujo una inflamación colónica más grave independientemente de la microbiota intestinal. En particular, la elevada producción de IL-10 inducida por el trasplante de células T CD4+ derivadas de pacientes con colitis ulcerosa o enfermedad de Crohn fue inducida aún más de forma dependiente de la dosis por 2,3-cGAMP en ratones. La activación de STING indujo la translocación de IRF3 al núcleo y las mitocondrias, lo que condujo a una disminución de la población de células Th1 patógenas y a la producción de la citocina antiinflamatoria IL-10. La expresión de los principales factores de transcripción relacionados con la regulación al alza de IL-10, la proteína inductora de la maduración de linfocitos B 1 (Blimp) y la oxidación mitocondrial también aumentó después de la activación de STING.^[22] De manera similar, Canesso et al. encontraron que la ausencia congénita de STING contribuyó a un menor número de células caliciformes, una disminución de la producción de moco y una reducción de la IgA secretora. La regulación a la baja de los linfocitos intraepiteliales y las células linfoides innatas del grupo 2 (ILC2), así como las frecuencias elevadas de ILC1 e ILC3 en el colon, se observaron debido a la ausencia de STING. La función de las células T reguladoras positivas para el factor de transcripción de la caja de horquilla P3 (Foxp3+) y positivas para el péptido asociado a la latencia (LAP+) también se vio afectada.^[23] De manera similar, en nuestro informe reciente, la deleción neonatal de STING en las células mieloides indujo una colitis grave con una reducción de la infiltración de células CD11b+, lo que probablemente indica que la eliminación de STING en ratones neonatales podría alterar la tolerancia inmunitaria en el colon al interferir con la maduración de las células inmunitarias de la línea mieloide.^[20] Además, los ratones deficientes en STING fueron más susceptibles a la infección entérica con Citrobacter rodentium en comparación con los ratones WT, lo que se caracterizó por una inflamación intestinal grave y una capacidad de eliminación bacteriana alterada. Mecanísticamente, STING suprime la activación del transductor de señal y el activador de la transcripción 3 (STAT3) e inhibe la glucólisis para reducir la producción de proteína 3γ derivada de islotes regenerantes (REG3γ) en las células epiteliales intestinales, lo que dificulta la eliminación de las bacterias relacionadas con la EII.^[24] Además, un estudio muy reciente informó que STING1 nuclear promovió la actividad de transcripción del receptor de hidrocarburos aromáticos (AHR) independientemente de la vía canónica cGAS-STING1-IRF3 al reclutar el coactivador transcripcional PML nuclear body scaffold (PML). La deficiencia de STING abolió el efecto protector regulado por el ligando AHR ITE contra la colitis inducida por DSS. Además, STING1 fue indispensable en la regulación microbiana mediada por AHR contra el tratamiento con DSS, especialmente en Lactobacillus y Helicobacter.^[25]

Con base en la evidencia anterior, la razón de la función dual de STING puede ser que los eventos inmunitarios posteriores mediados por la activación de la vía STING en diferentes tipos de células inmunitarias, o incluso diferentes subestructuras celulares, son distintos. Por lo tanto, para investigar completamente las funciones y mecanismos específicos de la vía STING en tipos de células específicos, se necesita una eliminación más detallada específica de la línea, en lugar de simplemente utilizar animales con eliminación sistémica. La manipulación de la translocación subcelular de STING a través de enfoques genéticos (la adición o eliminación de un péptido de señal de localización) también podría proporcionar información más profunda sobre cómo las señales de activación de STING no canónicas suprimen el desarrollo de la EII.

Rastreo del desencadenante de la activación de STING en la colitis

Recientemente, se ha descubierto que el ADN bicatenario encapsulado en vesículas extracelulares (VE), la inestabilidad genómica y la bacteria intestinal comensal son los desencadenantes vitales e independientes de la activación de la vía STING durante el desarrollo de la colitis. Las VE aisladas del plasma de pacientes con enfermedad de Crohn o de las células epiteliales colónicas murinas estimuladas con lipopolisacárido iniciaron la activación de la vía STING en los macrófagos. Específicamente, la inhibición de la liberación de VE por el tratamiento con GW4869 en la colitis murina redujo significativamente el nivel de ADN bicatenario exosomal, suprimió la activación de STING y alivió las respuestas inflamatorias, lo que indica que la transmisión de la señalización del ADN patógeno depende de las VE.^[11] Sin embargo, no se ha dilucidado claramente si estos exosomas que contienen ADN bicatenario se originaron en dominios intracelulares o extracelulares. También se descubrió que el ADN bicatenario libre de VE derivado de células muertas intrínsecas y virus extracelulares, que no dependían de la secreción de VE, desempeñaba un papel crucial en el desencadenamiento de la activación de la vía cGAS-STING en enfermedades inflamatorias, lo que aún debe investigarse al inicio de la colitis.^[26] Por lo tanto, en nuestros experimentos in vitro recientes, utilizamos el inhibidor de la liberación de VE GW4869, la DNasa, la RNasa y el inhibidor de la endocitosis dinasora para determinar el origen de la activación de STING en la colitis. Descubrimos que el ADN mitocondrial (ADNmt) asociado al factor de transcripción A (TFAM) liberado de las células epiteliales intestinales dañadas, en lugar del ARN y las VE, fue captado por las células dendríticas derivadas de la médula ósea a través de la endocitosis para activar la vía STING y las citocinas de la familia IL-12 posteriores en las células dendríticas derivadas de la médula ósea.^[20] Además, se encontró que la inestabilidad genómica mediada por la vía cGAS-STING en la patogénesis de la colitis. Ren et al. demostraron que la deficiencia de la helicasa DEAH-box 9 (DHX9) epitelial en ratones (denominados ratones Dhx9ΔIEC) causó una acumulación anormal de híbridos de ADN:ARN (R-loops), lo que desencadenó posteriormente la inestabilidad genómica. El bloqueo de la vía cGAS-STING en los ratones Dhx9ΔIEC mejoró parcialmente el fenotipo de la colitis y restauró parcialmente las proporciones de células madre intestinales y células caliciformes. Este resultado indicó que la activación de la vía cGAS-STING amplificó las respuestas inflamatorias en la colitis, debido al daño del ADN inducido por la deficiencia de DHX9.^[27]

Por otro lado, la creciente evidencia experimental derivada de experimentos con bacterias intestinales y trasplante de microbiota fecal sugirió fuertemente que la disbiosis funcionó como un impulsor predominante de la inflamación intestinal en ratones con activación constitutiva de STING.^[17] Los ratones N153S con fenotipos de colitis mostraron un aumento significativo en la abundancia de la microbiota asociada con la EII en comparación con los ratones WT, incluidos Enterobacteriaceae, Helicobacteraceae, Lactobacillaceae y Peptostreptococcaceae. Además, la abundancia relativa de probióticos potenciales, como Lachnospiraceae y Rikenellaceae, se redujo en los ratones N153S.^[17] Jeonghyun et al. encontraron que los ratones deficientes en STING exhibieron una ligera reducción en el peso corporal en respuesta al tratamiento agudo con DSS en comparación con los ratones WT. Sin embargo, la diferencia en el peso corporal entre los ratones con eliminación de STING y los ratones WT bajo la administración de DSS no fue significativa cuando Helicobacter spp. estuvo ausente.^[21] La eliminación de Helicobacter typhlonius por neomicina inhibió la expresión de STING y alivió la inflamación en los ratones N153S.^[17] Un cóctel de antibióticos de amplio espectro que se dirige principalmente a las bacterias Gram-negativas también pudo revertir las manifestaciones de la enfermedad relacionadas con la colitis, lo que sugiere que las bacterias Gram-negativas podrían desempeñar un papel más importante en la activación de STING. Además, los CDN bacterianos, como el dí-GMP cíclico, secretados directamente por las bacterias, mejoraron la estabilización de STING al inducir la ubiquitilación unida a K63 en los macrófagos derivados de la médula ósea de los ratones N153S.^[17] Además, las citocinas proinflamatorias, incluidas IL-1β e IL-18, se redujeron en los macrófagos derivados de la médula ósea y las células dendríticas derivadas de la médula ósea tratadas con CDN, lo que indica que los CDN sirvieron como el impulsor de la secreción de citocinas inflamatorias asociadas con la colitis dependiente de STING.^[21] En particular, el alivio de la colitis fue más significativo en los ratones con depleción de cGAS en comparación con los que tenían deficiencia de STING, lo que implica que la detección de CDN por cGAS es esencial para la activación de la vía STING.^[21] En conjunto, estos resultados destacan que los productos derivados de las bacterias Gram-negativas son desencadenantes importantes de la activación de cGAS-STING en la colitis. Confiar en el trasplante de microbiota fecal o la colonización con probióticos para competir con estas bacterias productoras de CDN y potencialmente proinflamatorias puede servir como una terapia adyuvante ideal para la colitis.

La función dual de la señalización de STING en el cáncer de colon

Los efectos antitumorales de la activación de STING mediados por la vía dependiente de IFN

En contraposición a los efectos regulatorios perjudiciales demostrados en la colitis, la activación de STING mostró un efecto antitumoral mediante la remodelación del microambiente inmunitario tumoral y se consideró gradualmente como un factor pronóstico independiente en el cáncer de colon. Yao y colaboradores informaron que la expresión de STING estaba aumentada en los tejidos tumorales en comparación con los tejidos normales adyacentes en los treinta y dos pares de cáncer colorrectal y tejidos normales adyacentes.^[28] Tian y colaboradores encontraron que el aumento de los niveles de ARNm y proteína de STING se relacionó con una mejor tasa de supervivencia y una mejor respuesta a la quimioterapia con 5-fluorouracilo en 58 muestras del proyecto The Cancer Genome Atlas (TCGA) de pacientes con adenocarcinoma de colon.^[29] Otro estudio evaluó los niveles de STING endotelial en los tejidos tumorales de 160 pacientes con cáncer de colon. Una alta expresión de STING endotelial se asoció significativamente con un aumento de la infiltración de células T CD8+ y prolongó la supervivencia general.^[30],^[31] Recientemente, Kuanc y colaboradores recolectaron aleatoriamente 41 muestras de biopsia de pacientes con cáncer de colon en estadio IV, incluidos 20 pacientes con tumores con estabilidad de microsatélites y 21 pacientes con tumores con alta inestabilidad de microsatélites. Los niveles elevados de cGAS y STING se relacionaron positivamente con el cáncer de colon en estadio IV con alta inestabilidad de microsatélites y se asociaron con una supervivencia prolongada, buenos efectos pronósticos y buenas respuestas a la inmunoterapia.^[32] Curiosamente, según los datos de secuenciación de ARN de 26 pares de tejidos de cáncer de colon y tejidos no tumorales adyacentes de la base de datos TCGA, las variaciones en la expresión de STING y cGAS solo fueron consistentes en unos pocos pacientes con cáncer de colon en estadio I o II. En la mayoría de los casos, se observó tanto una elevación de cGAS como una reducción de la expresión de STING en las muestras tumorales en comparación con las muestras normales adyacentes del mismo paciente, lo que sugiere que la interrupción de la vía cGAS-STING ocurrió en pacientes con cáncer de colon.^[33] La activación insuficiente de STING en pacientes con cáncer sugirió la necesidad de activar STING para obtener efectos antitumorales. Además, se exploraron los polimorfismos de un solo nucleótido de STING e IFNB1 como predictores eficaces del efecto terapéutico de cetuximab en pacientes con cáncer de colon metastásico. Específicamente, los pacientes que presentaban las variantes de STING rs1131769, IFNB1 rs1051922 G/A y el genotipo A/A mostraron una reducción notable en la supervivencia general bajo el tratamiento con cetuximab.^[34] Como efectores posteriores de la vía cGAS-STING, las IFN secretadas por las células inmunitarias son responsables de la presentación de antígenos asociados al tumor y la regresión en modelos tumorales, inhibiendo posteriormente el proceso tumoral. Por lo tanto, estimular la señalización cGAS-STING-IFN podría desempeñar un papel terapéutico en el cáncer de colon.^[35]

Además de los datos clínicos, numerosos estudios han investigado los mecanismos subyacentes de STING en el desarrollo del cáncer de colon utilizando modelos animales. Se observó que los ratones deficientes en STING presentaban una mayor susceptibilidad en el modelo de ratón de cáncer de colon inducido por azoximetano (AOM)/DSS, lo que proporcionó evidencia directa del papel protector de la señalización de STING contra el cáncer de colon.^[36],^[37] Zhu y colaboradores informaron que la ausencia de STING exacerbó la inflamación 14 días después de la inyección de AOM, lo que se manifestó por un aumento del número de células epiteliales proliferativas y un aumento de la expresión de citocinas inflamatorias, incluido IL-6 y el quimioatrayente de queratinocitos (KC), en el colon y el suero. Al mismo tiempo, también se promovió la fosforilación de NF-κB y STAT3 en los ratones deficientes en STING durante las primeras etapas del desarrollo tumoral.^[36] IL-18 y la proteína de unión a la interleucina-22 (IL-22BP) son factores posteriores de STING, y los ratones deficientes en IL-18 o IL-22BP son muy susceptibles al cáncer de colon. Ahn y colaboradores encontraron que, después de la administración de AOM/DSS, los ratones con deleción de STING desarrollaron más tumores, asociado con una reducción significativa de IL18 y IL-22BP. Se demostró además que la regulación a la baja de IL-22BP fue el resultado de una reducción de IL-18 en los macrófagos derivados de la médula ósea deficientes en STING, lo que sugiere un posible mecanismo antitumoral que involucra la interacción entre STING e IL-18.^[37] Estos hallazgos contaron con un mayor respaldo en un estudio reciente. Se reconoció que los ratones que carecían de la tirosina quinasa del bazo (SYK) eran susceptibles a la enfermedad inflamatoria intestinal y al cáncer de colon debido a la deficiencia en el ensamblaje del inflamasoma y la piroptosis mediada por gasdermin.^[38] Además, la fosforilación de Tyr240 de STING, que es esencial para la inducción de IFN mediada por STING, depende de la activación de SYK.^[39] Además, la piroptosis mediada por gasdermin D (GSDMD) funcionó como una regulación negativa para la vía STING durante la inflamación. Gong y colaboradores informaron que la activación de STING, la fosforilación de SYK, la escisión de GSDMD y la interacción directa entre STING y SYK se observaron en los tejidos tumorales del colon de pacientes con cáncer de colon. En el modelo de ratón AOM/DSS, junto con la disminución de la fosforilación de SYK y la escisión de GSDMD, se observó una reducción de la expresión de las citocinas relacionadas con la piroptosis IL-1β e IL-18 en el tumor de los ratones con deleción de STING. El experimento in vitro mostró además que la activación de STING inducida por 2′3′-cGAMP promovió la escisión de GSDMD al aumentar la fosforilación de SYK en las células HT-29. Esta investigación indicó que la activación de STING podría prevenir la tumorigénesis del cáncer de colon al inducir la piroptosis celular dependiente de SYK.^[40]

Además, Xia y colaboradores detectaron la expresión de cGAS y STING en 11 líneas celulares de cáncer de colon, y encontraron que la señalización cGAS-STING es defectuosa en la mayoría de las líneas celulares, lo que se atribuye a la hipermetilación epigenética de cGAS.^[41] Vornholz y colaboradores aplicaron partículas retrovirales para transducir variantes de STING activas dominantes (STINGN153S) en las células MC38 para establecer líneas celulares MC38 con activación sostenida de STING. La hiperactivación de la señalización STING-IFN en las células MC38 transducidas con STINGN153S redujo significativamente el crecimiento tumoral en el modelo de xenoinjerto, acompañado de un aumento de la infiltración de linfocitos T citotóxicos y células asesinas naturales (NK), así como una mayor expresión de moléculas efectoras citotóxicas, como la granzima B (Gzmb), la perforina 1, la IFN-γ y el TNF, en el microambiente tumoral. Además, la activación de STING impuesta genéticamente en las células MC38 fue suficiente para mejorar la eficacia de la terapia con inhibidores de puntos de control inmunitario. En comparación con los ratones inyectados con células MC38 WT puras, los inhibidores anti-PD1 y anti-antígeno 4 de linfocitos T citotóxicos (CTLA4) lograron una mejor eficacia en los ratones inyectados con una mezcla de células MC38 que expresan STINGN153S y células MC38 WT, como lo indicaron un crecimiento tumoral más lento y una mayor tasa de supervivencia. También se detectaron frecuencias elevadas de células inmunitarias, incluidos los linfocitos T citotóxicos CD8+, así como factores inmunitarios regulados al alza, incluidos IL12 e IFN-γ, en respuesta a las terapias con inhibidores de puntos de control inmunitario. El índice celular de transcriptomas y epítopos mediante secuenciación sugirió que la activación de la señalización STING reprogramó los microambientes inmunitarios y se relacionó con múltiples linfocitos presentadores de antígenos en los tumores que expresan STINGN153S, incluido un enriquecimiento significativo de macrófagos, células dendríticas positivas para el complejo mayor de histocompatibilidad II (MHC II+), células dendríticas CD11b+ y células dendríticas plasmocitoides.^[42] Para explorar aún más la participación de diferentes linajes de células inmunitarias innatas en la homeostasis inmunitaria del cáncer de colon mediada por STING, Ahn y colaboradores emplearon dos tipos de líneas de ratones que expresan Cre-recombinasa en diferentes fagocitos mononucleares. Estas dos cepas incluyen los ratones Tmem173fl/flLysmCre, que eliminan STING en los macrófagos y los neutrófilos, y los ratones Tmem173fl/flCd11cCre, que eliminan STING de las células dendríticas. En respuesta a la inducción de AOM/DSS, la pérdida de peso corporal mejoró y la formación de pólipos se redujo en los ratones Tmem173fl/flLysmCre y Tmem173fl/flCd11cCre, en comparación con los ratones WT y los ratones con deleción global de STING.^[21] Además, obtuvimos ratones Tmem173fl/flLysm-Creert2 para investigar los efectos de la deleción de STING en el mieloide después de la formación del tumor mediante la realización de la inducción de tamoxifeno después de la inducción de AOM/DSS. Como se esperaba, la deleción de STING en el mieloide después de la formación del tumor facilitó significativamente el crecimiento tumoral al inhibir una serie de respuestas inmunitarias innatas y adaptativas,^[20] lo que sugiere que la señalización de STING en los fagocitos mononucleares desempeña un papel crucial en la progresión del cáncer de colon. Si bien es plausible que la vía STING en otros linajes celulares pueda desempeñar un papel en el mantenimiento de la homeostasis inmunitaria intestinal durante los eventos carcinogénicos, actualmente no existen pruebas críticas que lo confirmen.

Varios estudios han informado sobre otras vías implicadas en los efectos antitumorales mediados por STING, que pueden actuar independientemente de las respuestas del tipo I de IFN. En las células MC38, la eliminación del receptor de IFN-α/β (IFNAR), que es esencial para la expresión de un gran grupo de ISG en respuesta al tipo I de IFN, no tuvo ningún impacto en el crecimiento tumoral, lo que indica que el efecto antitumoral del STING intrínseco probablemente sea independiente de las respuestas del tipo I de IFN en las células cancerosas.^[43] Sun et al. informaron que, tanto en ratones con eliminación global como específica de mieloides de STING, se encontraron más lesiones metastásicas de cáncer de colon en el hígado, y se inhibieron las propiedades citotóxicas de las células NK. Al investigar la comunicación entre los macrófagos asociados al tumor y las células NK, encontraron que la eliminación de STING redujo la expresión de 4-1BBL en los macrófagos y de 4-1BB (CD137) en las células NK. Cabe destacar que el bloqueo de 4-1BBL o 4-1BB aumentó significativamente la metástasis hepática de MC38. La expresión de IFN-γ no estuvo implicada durante este proceso, lo que indica que IFN-γ no participó en la regulación de la activación de las células NK mediada por la señalización STING–4-1BBL/4-1BB. Por otro lado, IL-18 e IL-1β podrían cooperar sinérgicamente con la señalización 4-1BBL/4-1BB para estimular la actividad de las células NK, lo que depende de la activación de NLRP3 en los macrófagos. Específicamente, los ratones con deficiencia de NLRP3 en mieloides mostraron una carga tumoral más grave, ya que la expresión de 4-1BBL en los macrófagos y de 4-1BB en las células NK se inhibió. La administración de nigericina, un agonista de NLRP3, abolió la metástasis hepática del cáncer de colon en ratones con eliminación de STING en mieloides al aumentar los niveles de IL-18 e IL-1β, así como al restaurar la activación de las células NK.^[31] Además, en el desarrollo del cáncer de colon, la ferroptosis también se activó fuertemente en respuesta a la señalización de STING de forma independiente de IFN. Basándose en el análisis de la base de datos TCGA, en el cáncer de colon, se encontró que STING tenía una asociación negativa significativa con la expresión del miembro C1 de la familia de reductasas aldol-ceto (AKR1C1), un gen que se considera asociado con el riesgo relacionado con la ferroptosis y una firma pronóstica desfavorable. Mientras tanto, STING se coexpresó significativamente y positivamente con la farnesil-difosfato farnesiltransferasa 1 (FDFT1) y la subunidad C del locus 3 de la ATP sintasa de la membrana (ATPS5MC3), ambos genes protectores relacionados con la ferroptosis asociados con un mejor pronóstico en pacientes con cáncer de colon. Además del propio STING, la investigación también ha destacado el efecto preventivo de cGAS sobre la carcinogénesis, que parece ser independiente de las respuestas del tipo I de IFN. cGAS, pero no STING, se expresa en gran medida en la población de células madre intestinales. La eliminación de cGAS conduce a una serie de efectos pro-oncogénicos, como la inducción de la pérdida de células madre intestinales, la destrucción de la integridad de la barrera intestinal, la facilitación de fenotipos inflamatorios y la promoción de la proliferación de células tumorales. Otro informe encontró que la ausencia de cGAS en las células hematopoyéticas y no hematopoyéticas aceleró el desarrollo tumoral. Mientras tanto, se informó que los ratones que carecían de cGAS eran más susceptibles al cáncer de colon inducido por AOM/DSS que aquellos que carecían de STING o del receptor del tipo I de IFN.^[44] Mecánicamente, la deficiencia de cGAS indujo la activación de STAT1 y STAT3, pero no la señalización del tipo I de IFN, para promover el proceso del cáncer de colon. Además, también se encontró una mayor población de células Th17 y un aumento de las células supresoras derivadas de mieloides que promueven el tumor en los ratones que carecían de cGAS, lo que podría ser causado por el aumento de la ligadura de quimiocinas del motivo C-X-C 1 (CXCL1) y la ligadura de quimiocinas del motivo C-C 2 (CCL2), así como por la disminución de la producción de IL-10.^[44]

Los efectos antitumorales de la activación de STING mediados por la vía dependiente de IFN

En contraste con los efectos regulatorios perjudiciales demostrados en la colitis, la activación de STING mostró un efecto antitumoral mediante la remodelación del microambiente inmunitario tumoral y se consideró gradualmente como un factor pronóstico independiente en el cáncer de colon. Yao et al. informaron que la expresión de STING se reguló al alza en los tejidos cancerosos en comparación con los tejidos normales adyacentes en los treinta y dos pares de cáncer colorrectal y tejidos normales adyacentes.^[28] Tian et al. encontraron que el aumento de los niveles de ARNm y proteína de STING se relacionó con una mejor tasa de supervivencia y una mejor respuesta a la quimioterapia asociada con 5-fluorouracilo en 58 muestras del cáncer de colon del proyecto The Cancer Genome Atlas (TCGA).^[29] Otro informe evaluó los niveles de STING endotelial en los tejidos tumorales de 160 pacientes con cáncer de colon. La alta expresión de STING endotelial se asoció significativamente con un aumento de la infiltración de células T CD8+ y prolongó la supervivencia general.^[30],^[31] Recientemente, Kuanc et al. recolectaron aleatoriamente 41 muestras de biopsia de pacientes con cáncer de colon en etapa IV, incluidos 20 pacientes con tumores con estabilidad de microsatélites y 21 pacientes con tumores con alta inestabilidad de microsatélites. Los niveles elevados de cGAS y STING se relacionaron positivamente con el cáncer de colon en etapa IV con alta inestabilidad de microsatélites y se asociaron con una supervivencia prolongada, buenos efectos pronósticos y buenas respuestas inmunoterapéuticas.^[32] Curiosamente, según los datos de secuenciación de ARN de 26 pares de tejidos de cáncer de colon y tejidos no tumorales adyacentes de la base de datos TCGA, las variaciones en la expresión de STING y cGAS fueron consistentes solo en unos pocos pacientes con cáncer de colon en etapa I o II. En la mayoría de los casos, se observó tanto una elevación de cGAS como una reducción de la expresión de STING en las muestras tumorales en comparación con las muestras normales adyacentes del mismo paciente, lo que sugiere que la interrupción de la vía cGAS-STING ocurrió en pacientes con cáncer de colon.^[33] La activación insuficiente de STING en los pacientes con cáncer sugirió la necesidad de activar STING para obtener efectos antitumorales. Además, se exploraron los polimorfismos de un solo nucleótido de STING e IFNB1 como predictores eficaces del efecto terapéutico de cetuximab en pacientes con cáncer de colon metastásico. Específicamente, los pacientes que presentaban los variantes de STING rs1131769, IFNB1 rs1051922 G/A y el genotipo A/A mostraron una supervivencia general significativamente más corta bajo el tratamiento con cetuximab.^[34] Como los efectores posteriores de la vía cGAS-STING, las IFN secretadas por las células inmunitarias son responsables de la presentación de antígenos asociados al tumor y la regresión en los modelos tumorales, lo que inhibe posteriormente el proceso tumoral. Por lo tanto, estimular la señalización cGAS-STING-IFN podría desempeñar un papel terapéutico en el cáncer de colon.^[35]

Además de los datos clínicos, numerosos estudios han investigado los mecanismos subyacentes de STING en el desarrollo del cáncer de colon utilizando modelos animales. Se observó que los ratones deficientes en STING mostraron una mayor susceptibilidad en el modelo de ratón de cáncer de colon inducido por azoximetano (AOM)/DSS, lo que proporcionó evidencia directa del papel protector de la señalización de STING contra el cáncer de colon.^[36],^[37] Zhu et al. informaron que la ausencia de STING exacerbó la inflamación 14 días después de la inyección de AOM, lo que se manifestó por un aumento del número de células epiteliales proliferativas y un aumento de la expresión de citocinas inflamatorias, incluido IL-6 y el quimioatrayente de queratinocitos (KC), en el colon y el suero. Mientras tanto, también se promovió la fosforilación de NF-κB y STAT3 en los ratones deficientes en STING durante las primeras etapas del desarrollo tumoral.^[36] IL-18 y la proteína de unión a la interleucina-22 (IL-22BP) son factores posteriores de STING, y los ratones deficientes en IL-18 o IL-22BP son muy susceptibles al cáncer de colon. Ahn et al. encontraron que, después de la administración de AOM/DSS, los ratones con eliminación de STING desarrollaron más tumores, asociados con una reducción significativa de IL18 y IL-22BP. Se demostró además que la regulación a la baja de IL-22BP fue el resultado de una reducción de IL-18 en los macrófagos derivados de la médula ósea deficientes en STING, lo que sugiere un posible mecanismo antitumoral que implica la interacción entre STING e IL-18.^[37] Estos hallazgos contaron con el apoyo de un estudio reciente. Se reconoció que los ratones que carecían de tirosina quinasa del bazo (SYK) eran susceptibles a la enfermedad inflamatoria intestinal y al cáncer de colon debido a la deficiencia en el ensamblaje del inflamasoma y la piroptosis mediada por gasdermin.^[38] Además, la fosforilación de Tyr240 de STING, que es esencial para la inducción de IFN mediada por STING, depende de la activación de SYK.^[39] Además, la piroptosis mediada por gasdermin D (GSDMD) funcionó como una regulación negativa de la vía STING durante la inflamación. Gong et al. informaron que la activación de STING, la fosforilación de SYK, la escisión de GSDMD y la interacción directa entre STING y SYK se observaron en los tejidos tumorales del colon de pacientes con cáncer de colon. En el modelo de ratón AOM/DSS, junto con la disminución de la fosforilación de SYK y la escisión de GSDMD, se observó una reducción de la expresión de las citocinas relacionadas con la piroptosis IL-1β e IL-18 en el tumor de los ratones con eliminación de STING. El experimento in vitro mostró además que la activación de STING inducida por 2′3′-cGAMP promovió la escisión de GSDMD al aumentar la fosforilación de SYK en las células HT-29. Esta investigación indicó que la activación de STING podría prevenir la tumorigénesis del cáncer de colon al inducir la piroptosis celular dependiente de SYK.^[40]

Además, Xia y colaboradores detectaron la expresión de cGAS y STING en 11 líneas celulares de cáncer de colon, y encontraron que la señalización cGAS-STING está defectuosa en la mayoría de las líneas celulares, lo que se atribuye a la hipermetilación epigenética de cGAS.^[41] Vornholz y colaboradores aplicaron partículas retrovirales para transducir variantes de STING activas dominantes (STINGN153S) en células MC38, con el fin de establecer líneas celulares MC38 con activación sostenida de STING. La hiperactivación de la señalización STING-IFN en las células MC38 transducidas con STINGN153S redujo significativamente el crecimiento tumoral en el modelo de xenoinjerto, acompañado de un aumento de la infiltración de linfocitos T citotóxicos y células asesinas naturales (NK), así como de una mayor expresión de moléculas efectoras citotóxicas, como la granzima B (Gzmb), la perforina 1, el IFN-γ y el TNF, en el microambiente tumoral. Además, la activación genética de STING en las células MC38 fue suficiente para mejorar la eficacia de la terapia con inhibidores de puntos de control inmunitario. En comparación con los ratones inyectados con células MC38 WT puras, los inhibidores anti-PD1 y anti-antígeno 4 de linfocitos T citotóxicos (CTLA4) lograron una mayor eficacia en los ratones inyectados con una mezcla de células MC38 que expresan STINGN153S y células MC38 WT, como lo indica un crecimiento tumoral más lento y una mayor tasa de supervivencia. También se detectaron frecuencias elevadas de células inmunitarias, incluidos los linfocitos T citotóxicos CD8+, así como factores inmunitarios regulados al alza, incluidos el IL12 y el IFN-γ, en respuesta a las terapias con inhibidores de puntos de control inmunitario. El análisis celular de transcriptomas y epítopos mediante secuenciación sugirió que la activación de la señalización STING y la reprogramación de los microambientes inmunitarios se relacionaron con múltiples linfocitos presentadores de antígenos en los tumores que expresan STINGN153S, incluido un enriquecimiento significativo de macrófagos, células dendríticas positivas para el complejo mayor de histocompatibilidad II (MHC II+), células dendríticas CD11b+ y células dendríticas plasmocitoides.^[42] Para explorar más a fondo la participación de diferentes linajes de células inmunitarias innatas en la homeostasis inmunitaria del cáncer de colon mediada por STING, Ahn y colaboradores utilizaron dos tipos de líneas de ratones que expresan la recombinasa Cre en diferentes fagocitos mononucleares. Estas dos cepas incluyen los ratones Tmem173fl/flLysmCre, que eliminan STING en macrófagos y neutrófilos, y los ratones Tmem173fl/flCd11cCre, que eliminan STING de las células dendríticas. En respuesta a la inducción con AOM/DSS, la pérdida de peso corporal mejoró y la formación de pólipos se redujo tanto en los ratones Tmem173fl/flLysmCre como en los ratones Tmem173fl/flCd11cCre, en comparación con los ratones WT y los ratones con la eliminación global de STING.^[21] Además, obtuvimos ratones Tmem173fl/flLysm-Creert2 para investigar los efectos de la eliminación de STING en células mieloides después de la formación del tumor, mediante la realización de la inducción con tamoxifeno después de la inducción con AOM/DSS. Como se esperaba, la eliminación de STING en células mieloides después de la formación del tumor facilitó significativamente el crecimiento tumoral al inhibir una serie de respuestas inmunitarias innatas y adaptativas,^[20] lo que sugiere que la señalización STING en los fagocitos mononucleares desempeña un papel crucial en la progresión del cáncer de colon. Si bien es plausible que la vía STING en otros linajes celulares pueda desempeñar un papel en el mantenimiento de la homeostasis inmunitaria intestinal durante los eventos carcinogénicos, actualmente no existen pruebas críticas que lo confirmen.

Varios estudios han informado sobre otras vías implicadas en los efectos antitumorales mediados por STING, que pueden actuar de forma independiente de las respuestas del tipo I IFN. En las células MC38, la eliminación del receptor de IFN-α/β (IFNAR), que es esencial para la expresión de un gran grupo de ISG en respuesta al tipo I IFN, no tuvo ningún impacto en el crecimiento tumoral, lo que indica que el efecto antitumoral del STING intrínseco probablemente sea independiente de las respuestas del tipo I IFN en las células cancerosas.^[43] Sun y colaboradores informaron que, tanto en los ratones con la eliminación global de STING como en los ratones con la eliminación específica de STING en células mieloides, se encontraron más lesiones metastásicas del cáncer de colon en el hígado, y se inhibieron las propiedades citotóxicas de las células NK. Al investigar la comunicación entre los macrófagos asociados al tumor y las células NK, encontraron que la eliminación de STING redujo la expresión de 4-1BBL en los macrófagos y de 4-1BB (CD137) en las células NK. En particular, el bloqueo de 4-1BBL o 4-1BB aumentó significativamente la metástasis de MC38 en el hígado. La expresión de IFN-γ no estuvo implicada durante este proceso, lo que indica que el IFN-γ no participó en la regulación de la activación de las células NK mediada por la señalización STING–4-1BBL/4-1BB. Por otro lado, el IL-18 y el IL-1β podrían cooperar sinérgicamente con la señalización 4-1BBL/4-1BB para estimular la actividad de las células NK, lo que depende de la activación de NLRP3 en los macrófagos. Específicamente, los ratones con deficiencia de NLRP3 en células mieloides mostraron una carga tumoral más grave, ya que la expresión de 4-1BBL en los macrófagos y de 4-1BB en las células NK se inhibió. La administración de un agonista de NLRP3, la nigericina, abolió la metástasis del cáncer de colon en el hígado en ratones con la eliminación de STING en células mieloides al elevar los niveles de IL-18 y IL-1β, así como al restaurar la activación de las células NK.^[31] Además, en el desarrollo del cáncer de colon, la ferroptosis también se activó fuertemente en respuesta a la señalización STING de forma independiente del IFN. Con base en el análisis de la base de datos TCGA, en el cáncer de colon, se encontró que STING tiene una asociación negativa significativa con la expresión del miembro C1 de la familia de reductasas aldol-ceto (AKR1C1), un gen que se considera asociado con el riesgo relacionado con la ferroptosis y una firma pronóstica desfavorable. Al mismo tiempo, STING se coexpresó significativamente y positivamente con la farnesil-difosfato farnesiltransferasa 1 (FDFT1) y la subunidad C del locus 3 de la ATP sintasa de la membrana (ATPS5MC3), ambos genes protectores relacionados con la ferroptosis asociados con un mejor pronóstico en los pacientes con cáncer de colon. Además del propio STING, la investigación también ha destacado el efecto preventivo de cGAS sobre la carcinogénesis, que parece ser independiente de las respuestas del tipo I IFN. cGAS, pero no STING, se expresa en gran medida en la población de células madre intestinales. La eliminación de cGAS conduce a una serie de efectos pro-oncogénicos, como la inducción de la pérdida de células madre intestinales, la destrucción de la integridad de la barrera intestinal, la facilitación de fenotipos inflamatorios y la promoción de la proliferación de células tumorales. Otro informe encontró que la ausencia de cGAS en las células hematopoyéticas y no hematopoyéticas aceleró el desarrollo tumoral. Al mismo tiempo, se informó que los ratones que carecen de cGAS son más susceptibles al cáncer de colon inducido por AOM/DSS que aquellos que carecen de STING o del receptor del tipo I IFN.^[44] Mecánicamente, la deficiencia de cGAS indujo la activación de STAT1 y STAT3, pero no la señalización del tipo I IFN, para promover el proceso del cáncer de colon. Además, también se encontró una mayor población de células Th17 y una acumulación de células supresoras derivadas de mieloides que promueven el tumor en los ratones que carecen de cGAS, lo que podría ser causado por la regulación al alza del ligando de quimiocina del motivo C-X-C 1 (CXCL1) y el ligando de quimiocina del motivo C-C 2 (CCL2), así como por la disminución de la producción de IL-10.^[44]

La activación de STING podría estar implicada en el agotamiento de los linfocitos citotóxicos y en la resistencia a la radioterapia del cáncer de colon

En particular, se ha informado recientemente que la expresión sostenida del tipo I IFN en respuesta a la activación de STING exacerba el agotamiento de los linfocitos T citotóxicos CD8+, favoreciendo así la evasión de las células cancerosas de la vigilancia inmunitaria.^[45] Mecánicamente, la estimulación crónica por los IFN del tipo I interrumpe el metabolismo de los lípidos y el equilibrio redox en los linfocitos T CD8+, lo que conduce a un fenotipo de agotamiento terminal, caracterizado por la expresión positiva de la proteína de muerte celular programada 1 (PD-1), el gen de activación de linfocitos 3 (LAG3) y CTLA4 o PD-1, LAG3, CTLA4, el dominio inmunoglobulínico y mucínico 3 de las células T (TIM3) y el receptor inmunotrópico de las células T con dominios inmunoglobulínicos y motivos inhibidores basados en tirosina (TIGIT).^[46] Los IFN del tipo I también pueden inducir el agotamiento de las células T CD8+ a través de un mecanismo dependiente de IRF7, que potencialmente une las células progenitoras y las células agotadas dentro del subconjunto estimulado por el IFN.^[47] De manera similar, en el modelo de cáncer de colon MC38, el factor de transcripción IRF2 es expresado por numerosas células inmunitarias dentro del tumor bajo una señalización sostenida del IFN, y sirve como una molécula de retroalimentación fundamental que redirige las señales del IFN para inducir el agotamiento de las células T CD8+, lo que presenta un objetivo prometedor para mejorar el control del tumor de colon.^[48] Además, la liberación de IFN del tipo I inducida por la activación de cGAS-STING contribuye al establecimiento de un microambiente tumoral inmunosupresor a través de otras células inmunitarias. En varios cánceres, incluido el carcinoma de células escamosas oral y el carcinoma hepatocelular, la activación de STING estuvo implicada en la regulación al alza del ligando de muerte celular programada 1 (PD-L1) y PD-1.^[49] Un estudio reciente sugirió que la activación de la vía cGAS-STING en los macrófagos indujo la síntesis de IFNα, lo que resultó en la sobreexpresión del antígeno 2 del estroma de la médula ósea (BST2) en el microambiente tumoral del adenocarcinoma ductal pancreático, y promovió la progresión del tumor maligno. Posteriormente, se descubrió que la señalización ERK-CXCL7 era fundamental para el agotamiento de las células T CD8+ regulado por la expresión de BST2.^[50] Si bien no todos estos resultados fueron específicos de los cánceres de colon, estos hallazgos indicaron que la activación de la señalización cGAS-STING podría promover la progresión de los cánceres.

Además, algunos informes han llegado a conclusiones similares con respecto a la función de la señalización STING en el cáncer de colon, especialmente en respuesta a la radioterapia (Fig. 2; Tabla 2). Se demostró que la activación de la señalización STING-tipo I IFN en las células dendríticas y las células T CD8+ obstaculizó el efecto antitumoral inducido por la radioterapia al estimular la vía no canónica de NF-κB.^[51] Esto sugirió que la señalización STING-mediada del tipo I IFN-NF-κB desempeñó un papel perjudicial en la radioterapia. Además, Liang y sus colegas encontraron que, después de la ablación localizada por radiación en los tumores de xenoinjerto MC38, la vía STING-tipo I IFN ejerció un efecto inmunosupresor compensatorio al reclutar células supresoras mieloides-monocíticas, y finalmente resultó en la radioresistencia tumoral.^[52] Se necesitan más pruebas para dilucidar el papel específico de la vía STING en las radioterapias contra el cáncer de colon, donde el ADN genómico sufre daños devastadores y se convierte en un iniciador potencial de la activación de STING. Por el contrario, otro estudio también se centró en los posibles efectos de la activación de STING en la función de las células supresoras derivadas de mieloides en el cáncer de colon y sugirió que la inhibición parcial de la poli (ADP-ribosa) polimerasa (PARP) con una dosis moderada del inhibidor de PARP, olaparib, inhibió el crecimiento del cáncer de colon inducido por AOM/DSS y el tumor MC38. Esto se logró al inducir la fosforilación de IRF3 y al revertir la función supresora de las células supresoras derivadas de mieloides, lo que no dependía estrictamente de STING, sino que era totalmente independiente del daño al ADN.^[53]

Rastreo de los orígenes de la activación de STING en el cáncer de colon

La deficiencia en la reparación del daño del ADN/la acumulación de ADN dañado y la microbiota intestinal, así como sus productos, se han investigado como fuentes de señales endógenas y exógenas para la activación de STING durante la progresión del cáncer de colon, respectivamente.^[52] Tanto el AOM como su precursor, la 1,2-dimetilhidrazina (DMH), pueden desencadenar respuestas de daño del ADN y, por lo tanto, convertirse en posibles activadores de STING. Se ha sugerido que la expresión de STING se ve notablemente aumentada en los tejidos tumorales colónicos de ratones con cáncer de colon después del tratamiento con AOM y DMH, lo que puede desencadenar daño del ADN al alterar la reparación de errores del ADN.^[37] La ausencia de genes de reparación de errores (MMR), incluidos MutL homolog 1 (MLH1) y MutS homolog 2 (MSH2), da como resultado daño del ADN y funciona como fuente de señales endógenas para la activación de STING. Vornholz y colaboradores encontraron que, en los tumores deficientes en MMR establecidos mediante la inoculación de células MC38 con niveles reducidos de MLH1/MSH2, la fuga de fragmentos de ADN dañado desencadenó la producción de IFN-α/β mediada por cGAS y STING. Las células cancerosas que expresan STING N153S exhibieron una mayor expresión de quimiocinas y moléculas efectoras citotóxicas, como Ccl5, Cxcl10, Gzmb e IFN-γ, lo que contribuyó a un efecto antitumoral.^[42] Mowat y colaboradores también informaron que el reclutamiento de linfocitos T infiltrantes tumorales CD8+ y la producción de Ccl5 y Cxcl10, así como la activación endógena de la señalización cGAS-STING-IFN, se observaron en los cánceres de colon deficientes en MMR. Se demostraron resultados similares en organoides de pacientes con cáncer de colon con reducción de MLH1 mediante transducción lentiviral.^[54] Además del daño directo del ADN, la pérdida de proteínas de unión al ADN también contribuye a una organización aberrante de la cromatina y a una reparación anormal del ADN. Recientemente, en el modelo de cáncer de colon aloinjertado MC38, se descubrió que la deficiencia del factor de barrera para la auto-integración tumoral 1 (BANF1), una proteína de unión al ADN, disminuyó el crecimiento tumoral y promovió la infiltración de células T efectoras CD8+ mediante la activación de respuestas inmunitarias innatas relacionadas con la familia IFN. Como se esperaba, la eliminación de cGAS y STING revirtió por completo los efectos supresores sobre la formación tumoral mediados por la depleción de BANF1, lo que demuestra que la firma inmune antitumoral inducida por la eliminación de BANF1 depende de la estimulación de la vía cGAS-STING.^[55] La eliminación de cGAS y STING hizo que muchas células de adenocarcinoma colorrectal humano fueran más vulnerables a la infección viral oncolítica al suprimir la producción de citocinas inducida por el daño del ADN. Estos hallazgos sugieren aún más que la deficiencia de MMR/la exacerbación del daño del ADN estimuló la señalización cGAS-STING para aumentar la producción de quimiocinas y crear un "microambiente tumoral caliente" para el reclutamiento de linfocitos citotóxicos, y las respuestas alteradas de STING permitieron que las células cancerosas de colon evadieran el proceso de vigilancia inmunológica del huésped.^[41] Con base en estos hallazgos, es razonable especular que los objetivos y fármacos adicionales que inducen respuestas de daño del ADN pueden potenciar sinérgicamente la activación de cGAS-STING para lograr un efecto terapéutico superior contra el cáncer de colon. Por ejemplo, la eliminación de PARP1, una proteína de reparación de roturas de cadena simple del ADN, podría inducir daño del ADN y activar la vía STING-IFN en las células HCT116.^[56] El fármaco quimioterapéutico, CPT-11, también podría inhibir el proceso del cáncer de colon al estimular la rotura de ADN de doble cadena y la vía cGAS-STING correspondiente.^[57],^[58] En consecuencia, la proteína tirosina fosfatasa que contiene el dominio de homología Src-2 (SHP2) suprimió la reparación del daño del ADN y activó la vía STING mediante la desfosforilación de PARP1 en la tirosina 907 en las células HCT116 tratadas con CPT-11. El agonista de SHP2, lovastatina, administrado en combinación con CPT-11, inhibió el crecimiento del tumor CT26 al facilitar la exacerbación del daño del ADN y la infiltración mediada por STING de linfocitos T CD8+.^[58]

Desde otra perspectiva, los estudios han revelado que, en el cáncer de colon, la diversidad y abundancia de las especies bacterianas intestinales influyen en el resultado terapéutico de las inmunoterapias, en las que participa la vía STING.^[60],^[61] A nivel de género, Akkermansia, Ligilactobacillus y Subdoligranulum fueron los que más aumentaron en los pacientes con cáncer colorrectal, mientras que Bacteroides y Dialister disminuyeron.^[59] El tratamiento con antibióticos en ratones con cáncer de colon inhibió la activación de la vía STING y promovió el desarrollo tumoral. Ahn y colaboradores informaron que, en el entorno de barrera positivo para Helicobacter spp., se desarrollaron más pólipos en el tejido del colon en ratones con eliminación de STING después de la inducción con AOM/DSS, en comparación con los ratones WT. Sin embargo, en condiciones de alojamiento negativas para Helicobacter spp., los ratones deficientes en STING no mostraron un mayor número de formación de pólipos, lo que sugiere la importancia del mecanismo dependiente de STING en la prevención de la carcinogénesis relacionada con la flora intestinal. Además, demostraron que la ausencia de cGAS no facilitó la formación de pólipos, lo que indica aún más que los productos bacterianos, en lugar del ADN genómico o dañado, son los principales factores causales de los efectos antitumorales mediados por STING.^[21] Curiosamente, el enriquecimiento de las bacterias dominantes intestinales en el microambiente tumoral, en lugar del intestino, también podría mejorar la eficacia de la inmunoterapia contra el cáncer de colon.^[62] Específicamente, la administración local de Bifidobacterium estimuló potently la señalización de STING en los sitios tumorales, en lugar de regular la inmunidad intestinal, aumentando la señalización del tipo I IFN y la activación cruzada de las células dendríticas asociadas al tumor. Los estudios anteriores nos inspiran a explorar nuevas estrategias terapéuticas para inducir efectos antitumorales dependientes de STING desde la perspectiva de la microbiota o sus productos relacionados. Además, se necesita una mayor investigación para obtener una comprensión más completa del desencadenante biológico específico de la vía STING durante la tumorigénesis de los cánceres de colon.

Tres determinantes que sustentan las funciones paradójicas de la vía STING

Los roles bidireccionales de STING en la misma enfermedad o en diferentes etapas de la enfermedad se pueden atribuir a las siguientes tres razones principales (Fig. 3): i) dependencia del tipo de célula; ii) momento y duración del tratamiento; iii) transducción de señal sesgada.

En primer lugar, hemos resumido las distintas funciones de STING en las células epiteliales, las células inmunitarias innatas, las células inmunitarias adaptativas y las células tumorales. La activación de STING en las células inmunitarias innatas exacerba la inflamación intestinal, mientras que su activación en las células epiteliales intestinales perjudica la capacidad antibacteriana de estas células y causa daños graves en la barrera intestinal. Actualmente, se ha logrado la administración dirigida de fármacos que conduce directamente a la administración de fármacos a las células mieloides, las células epiteliales y las células T. Li y colaboradores informaron sobre una nueva estrategia de inmunoterapia contra el cáncer asistida por microburbujas y guiada por ultrasonido (MUSIC), que puede dirigirse específicamente a las células presentadoras de antígenos para la administración eficaz de los activadores de STING.^[63] Se han utilizado EVs para administrar específicamente productos biofarmacéuticos a las células T,^[64] mientras que los liposomas modificados con butirato que encapsulan compuestos de moléculas pequeñas pueden dirigirse específicamente a las células epiteliales intestinales. La aplicación de estas nuevas tecnologías de administración dirigida permite la manipulación de la señalización de STING en tipos de células específicos, lo que se espera que logre una mejor eficacia terapéutica con menos efectos secundarios.

En segundo lugar, el momento y la duración de la modulación de STING son importantes. Antes del tratamiento, proponemos distinguir con precisión la etapa de la enfermedad. Dependiendo de si la enfermedad se encuentra en la etapa inflamatoria libre de cáncer, en la etapa de cáncer establecido o en la etapa de cáncer en curso, se deben seleccionar los inhibidores o agonistas apropiados en consecuencia. Además, durante el proceso de tratamiento, es necesario controlar la frecuencia y la intensidad de la administración de fármacos para evitar los efectos secundarios que perjudiquen la eficacia terapéutica, como una infección excesiva o el agotamiento de las células T. Aún más importante, y aún no se ha estudiado a fondo, es el papel crucial que desempeña STING en la etapa de transformación de la colitis a cáncer de colon. Los genes de respuesta al daño del ADN marcan la transición temprana de la colitis a la neoplasia en el cáncer de colon asociado a la colitis. En condiciones de inflamación crónica, la inestabilidad de los microsatélites es causada por la pérdida temprana de los genes de respuesta al daño del ADN (DDR), y estos cambios patogénicos inician la displasia, lo que finalmente conduce a la formación de cánceres de colon.^[65] Cuando se restaura la expresión reducida de Dicer en los tejidos del colon inflamados, la señalización de STING se suprime, lo que resulta en una mejora de la colitis y un retraso en el desarrollo tumoral.^[66] En el modelo de cáncer de colon inducido por AOM/DSS en ratones, el tratamiento con palbociclib y H-151 desde el primer día del modelo o la deficiencia temprana de STING en las células mieloides antes de la inflamación podrían retrasar la aparición del tumor y obstaculizar el desarrollo tumoral al aliviar la inflamación colónica excesiva.^[20],^[67] Estudios anteriores han señalado que otra carcinogénesis impulsada por la inflamación está mediada a través de STING, como lo demuestra el hallazgo de que los ratones WT a los que se les transfieren adoptivamente médula ósea STING−/− son casi completamente resistentes a la carcinogénesis cutánea inducida por la inflamación.^[68] Mecánicamente, la hiperinflamación dependiente de STING desencadenada por el daño excesivo del ADN, a su vez, amplifica la carga mutacional a través de la generación de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno y la interrupción de la maquinaria de reparación del ADN, estableciendo un ciclo auto-perpetuante que impulsa la transformación de las células oncogénicas.^[69] Además, estudios recientes han encontrado que la fuga de ADN de doble cadena nuclear intracelular o ADN de doble cadena mitocondrial puede activar STING e inducir la senescencia celular,^[70],^[71], que también es un desencadenante de la progresión tumoral.^[72] Esto sugiere que STING puede participar en la regulación del destino celular y la tumorigénesis a través de otras vías no dependientes de la inflamación, como la regulación directa de p53 y p21. Por lo tanto, la focalización de STING durante la etapa de inflamación-carcinogénesis representa una dirección prometedora que merece ser explorada, con importantes implicaciones para las estrategias de intervención clínica.

En tercer lugar, aunque la investigación sobre la transducción de señal sesgada de STING sigue siendo limitada, la consideramos de gran importancia. Existen múltiples vías de señalización descendentes de STING, cada una de las cuales puede provocar respuestas distintas, lo que resulta en funciones distintas en la enfermedad. Específicamente, como vía de señalización antiviral clásica, STING regula la expresión de IFN-β al promover la translocación nuclear de IRF3, lo que a su vez induce ISG^[73] y quimiocinas para regular las respuestas inmunitarias adaptativas dependientes de las células T, favoreciendo el desarrollo de colitis^[74]. Greta et al. informaron que los IFN de tipo I, incluido el IFN-β, podrían inhibir directamente la inflamación mediada por células mieloides a través de la vía STAT1/NLRP1/3, ejerciendo posibles efectos terapéuticos contra la colitis^[75]. Además, la activación de STING podría inducir la fosforilación de IKKε, impulsando la transducción de señal de NF-κB, que luego se ramifica en varias vías que podrían regular de manera diferente la patogénesis de la colitis y el cáncer de colon asociado a la colitis: i) piróptosis mediada por IL-1β y liberación de DAMP para promover la colitis^[76]; ii) expresión de IL-6 para promover la colitis y el crecimiento de las células tumorales^[77]; iii) secreción de TNF-α y liberación de quimiocinas para ejercer efectos antitumorales mediante la remodelación del microambiente tumoral^[45]. Estos efectos descendentes de doble dirección contribuyen colectivamente a las funciones paradójicas de la vía STING. Además, el STING nuclear y el STING citoplásmico podrían exhibir funciones distintas, como se describió anteriormente. El STING nuclear regula la homeostasis de la microbiota a través de una vía no canónica (STING/PML/AHR) y ejerce un efecto protector en la colitis. En contraste, el STING citoplásmico promueve la progresión de la colitis a través de la vía proinflamatoria clásica (cGAS/STING/IRF3/NF-κB). Por lo tanto, aclarar qué vías descendentes son activadas por STING en un contexto específico sería de gran interés. Estudios recientes han indicado además que STING puede poseer funciones biológicas más conservadas más allá de la activación de las respuestas inmunitarias innatas, como actuar como un canal de protones e inducir la autofagia^[78],^[79]. Estas funciones recién descubiertas son muy relevantes para el destino celular y las respuestas inflamatorias, lo que sugiere que los roles reales de STING en la colitis y el cáncer de colon son aún más complejos, lo que dificulta predecir si diferentes agonistas o inhibidores de STING tendrán efectos biológicos consistentes sobre la colitis o el cáncer de colon. Aunque hemos revisado sistemáticamente los moduladores actuales de la vía STING que se están investigando (Tabla 3), ninguno ha producido aún resultados clínicos satisfactorios. Creemos que la transducción de señal sesgada podría ser la posible razón.

Elucidar el sesgo en la transducción de señal de STING desde una perspectiva estructural sería un avance para el futuro desarrollo de estrategias terapéuticas basadas en STING. Sin embargo, descifrar sus modos de unión con moléculas de señalización ascendentes como un adaptador, sus patrones de tráfico transorgánulo durante la activación y su selectividad en el reclutamiento de factores descendentes podría ser un desafío mediante enfoques biológicos convencionales. AlphaFold es una herramienta altamente eficiente que puede predecir de manera eficiente los cambios conformacionales de las proteínas STING, lo que nos ayuda a obtener información estructural^[80]. Como se informó, la oligomerización de STING y las propiedades de separación de fases determinaron la transducción de señal descendente de STING^[81]. Estudios recientes han demostrado que AlphaFold puede predecir ensamblajes homo-oligoméricos y estados de separación de fases^[82],^[83]. El análisis completo de los sitios críticos de separación de fases y los sitios de oligomerización de STING también podría ser posible, lo que ayudaría en el desarrollo de candidatos a fármacos dirigidos. Además, la estructura del complejo de transducción de señal STING selectivo también se puede definir con la ayuda de AlphaFold. AlphaFold-Multimer puede predecir la posible interfaz de unión entre STING y las moléculas descendentes (como TBK1, IRF3 e IKKε), lo que ayuda a identificar los bolsillos susceptibles a fármacos con especificidad "proinflamatoria/antitumoral" para una posterior selección virtual de fármacos. Además, con los avances en los ensayos biológicos guiados por la estructura, como la tecnología Flash BRET^[73], anticipamos que pronto se desarrollarán moduladores STING de próxima generación dotados de selectividad de señalización descendente para mejorar la eficacia terapéutica y evitar eventos adversos impredecibles.

Conclusión

En resumen, la vía STING desempeña funciones distintas en la colitis y el cáncer de colon, así como en diferentes tipos de células inmunitarias. Una comprensión más profunda de la vía de señalización STING indica que el desarrollo de moduladores STING específicos para las células y selectivos para las vías descendentes, en cooperación con una sincronización y una duración del tratamiento precisas, tiene un potencial terapéutico significativo contra la colitis y el cáncer de colon.

Declaración de contribución de autoría CRediT

Jiaorong Qu: Redacción: borrador original, supervisión, metodología, investigación. Yajie Cai: Redacción: borrador original, visualización, metodología, investigación. Fanghong Li: Visualización, validación. Yufei Li: Validación, metodología. Runping Liu: Redacción: revisión y edición, supervisión, conceptualización.

Financiación

Este trabajo fue apoyado por subvenciones del Fondo de Jóvenes Científicos Destacados de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (No. 82322075 para R.L.), el Programa Clave Nacional de Investigación y Desarrollo sobre la Modernización de la Medicina Tradicional China (China) (No. 2022YFC3502104 para R.L.), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (No. 82404984 para J.Q.) y los Fondos de Investigación Básica para las Universidades Centrales (China) (No. 2024-JYB-JBZD-055 para J.Q.).

Conflicto de intereses

Los autores declararon no tener conflicto de intereses.