靶向STING-IL6/STAT3轴抑制破骨细胞前转移微环境形成与乳腺癌骨转移治疗新策略

《Cell Death Discovery》：Therapeutic targeting of STING-IL6/STAT3 axis to inhibit osteoclastic niche formation and breast cancer bone metastasis

本研究针对乳腺癌骨转移过程中破骨细胞前转移微环境（OPN）形成机制不清、干预靶点稀缺的问题，通过体内外实验证实了OPN对骨转移的促进作用，并首次揭示了STING通过调控IL-6/STAT3信号轴打破破骨细胞分化与肿瘤增殖恶性循环的关键作用。研究发现STING激动剂DMXAA和基因过表达均可抑制OPN形成，但IL-6激活会显著削弱STING的治疗潜力，为乳腺癌骨转移的早期干预提供了新的靶点策略。

　　

骨骼是实体瘤第三常见的转移部位，一旦肿瘤细胞转移至骨骼，治疗和预后将变得极具挑战性。尽管人们对肿瘤骨转移进行了大量研究，但破骨细胞在肿瘤抵达骨骼前形成的"前转移微环境"（Osteoclastic Premetastatic Niche, OPN）所起的作用却鲜有关注。这个微环境如同茫茫大海中的灯塔，为肿瘤细胞的"航行"指引方向，但其形成的具体分子机制和关键干预靶点仍相对匮乏。

在这项发表于《Cell Death Discovery》的研究中，研究人员发现乳腺癌细胞条件培养基能提前在小鼠骨骼常见转移部位（如股骨远端、胫骨近端和脊柱）诱导破骨细胞分化和Netrin-1表达增加，形成OPN。这种预先形成的微环境显著增强了后续肿瘤细胞的骨转移能力，表现为更严重的骨破坏和更高的肿瘤增殖活性。

研究团队进一步探索了干扰素基因刺激因子（STING）这一免疫信号分子的作用。他们发现STING激活能有效抑制OPN形成，打破破骨细胞分化与肿瘤增殖之间的恶性循环。然而，这一保护作用高度依赖于IL-6/STAT3信号通路——当IL-6被激活时，STING的治疗效果大打折扣。

为开展本研究，研究人员主要采用了以下关键技术方法：利用乳腺癌细胞条件培养基注射构建小鼠OPN模型；通过显微CT和三维重建分析骨微结构变化；采用免疫荧光染色检测骨组织中CTSK、Netrin-1、STING等蛋白表达；建立细胞共培养系统模拟破骨细胞-肿瘤细胞相互作用；使用STING激动剂DMXAA和IL-6/STAT3抑制剂ruxolitinib进行药理学干预；通过慢病毒转染实现STING基因过表达；临床样本分析验证关键分子在患者组织中的表达模式。

形成OPN促进乳腺癌骨转移

研究人员通过向小鼠腹腔注射MDA-MB-231和4T1乳腺癌细胞的条件培养基（CM）模拟肿瘤细胞对骨微环境的早期影响。连续注射三周后，股骨、胫骨和脊柱等常见转移部位显示TRAP染色阳性区域显著增加，表明破骨细胞分化增强。同时，骨吸收标志物Cathepsin K（CTSK）和吸引因子Netrin-1的表达也相应上调，证实了OPN的形成。通过心内或尾静脉注射肿瘤细胞后，Micro-CT分析显示OPN预先形成的小鼠表现出更严重的皮质破坏、骨髓丢失和小梁骨结构改变，肿瘤增殖标志物Ki-67阳性细胞也显著增多。

STING激活抑制OPN形成

实验发现OPN形成过程中骨微环境内STING表达显著下调。当研究人员通过慢病毒过表达STING或使用STING激动剂DMXAA处理肿瘤细胞时，其条件培养基诱导破骨细胞分化的能力明显减弱。股骨、胫骨和脊柱的免疫荧光染色显示，STING过表达有效阻断了CTSK和Netrin-1的高表达，表明STING激活可抑制OPN形成。

恶性循环：STING调控乳腺癌骨转移

细胞实验表明，DMXAA以浓度依赖方式抑制破骨细胞分化和肿瘤细胞活力。共培养系统中，乳腺癌细胞加速破骨细胞分化，而STING激活可逆转这一效应。相反，破骨细胞分化也能增强肿瘤细胞增殖，STING过表达同样阻断此过程。Western blot结果显示DMXAA抑制MAPK信号通路激活，证实STING在破骨细胞水平抑制分化的机制。

STING调控乳腺癌骨转移恶性循环依赖于IL-6/STAT3

研究发现STING对OPN形成的调控需要IL-6/STAT3通路参与。肿瘤细胞条件培养基上调骨组织中IL-6和p-STAT3水平，而STING过表达细胞的条件培养基无此效应。临床样本分析显示骨转移瘤组织中STING激活减弱，IL-6/STAT3信号增强。共培养实验中，IL-6补充消除了STING对破骨细胞分化的抑制作用，JAK抑制剂ruxolitinib则直接抑制肿瘤细胞促进破骨细胞分化的能力。

IL-6/STAT3劫持STING表达抑制OPN形成和骨破坏

体内实验进一步验证了IL-6/STAT3的关键作用。STING过表达抑制OPN促进的肿瘤生长和转移，但IL-6共注射显著削弱这种保护效果。X射线和Micro-CT显示IL-6处理组骨破坏程度加重，BV/TV比值降低。脊柱转移灶也呈现相同趋势。CTSK/Netrin-1双染色和Ki-67增殖标志物检测均证实IL-6激活逆转了STING的保护作用。

研究结论表明，OPN在乳腺癌骨转移中发挥关键作用，STING通过抑制IL-6/STAT3信号轴打破破骨细胞与肿瘤细胞间的恶性循环。然而，肿瘤微环境中多种因素可上调IL-6水平，导致STING治疗效果受限。这一发现不仅揭示了OPN形成的新机制，也为临床干预提供了重要靶点——针对STING-IL6/STAT3轴的联合治疗策略可能更有效预防乳腺癌骨转移。

讨论部分强调，传统研究多将破骨细胞视为骨转移的"终点站"，而本研究首次系统阐述了其在肿瘤抵达前形成的"灯塔"引导作用。STING激动剂作为新兴抗肿瘤策略，其效果受肿瘤微环境调控的复杂性制约。未来研究需深入探索不同肿瘤类型中OPN的共性机制，优化STING靶向治疗策略，并平衡其免疫激活与抑制功能，为骨转移防治开辟新途径。