21世纪以来，肿瘤免疫治疗迎来重大突破，已经成为癌症治疗体系中不可或缺的一部分，并持续为患者带来新的希望。然而，临床应用中，仍有大量的患者不能在肿瘤免疫检查点抑制剂治疗中获益。靶向先天免疫系统被认为是提升检查点抑制剂疗效的关键方向之一，天然免疫激动剂（如TLR激动剂、STING激动剂）正逐渐成为继抗体与细胞治疗之后的重要力量。

12月10日，北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院邵峰实验室以“胞质细菌受体ALPK1激动剂诱导抗肿瘤免疫”（Agonists for cytosolic bacterial receptor ALPK1 induce antitumour immunity）为题在《自然》（Nature）上发表研究论文。继TLR和STING激动剂后，该研究首次提出激活胞质模式识别受体ALPK1能够诱导高效的抗肿瘤免疫反应，并展示其作为免疫治疗新靶点的潜在应用价值。

研究伊始，研究团队发现，给小鼠注射ADP-Hep，或用ADP-Hep体外处理小鼠BMDM、人PBMC细胞，均可检测到CXCL10、CCL2等多种细胞因子和趋化因子的转录上调及分泌增加。随后，研究人员在多种小鼠肿瘤模型（B16F10-OVA黑色素瘤、MC38结肠癌、Hepa1-6肝细胞癌等）中发现，瘤内注射ALPK1的天然激动剂ADP-Hep能够有效抑制肿瘤的生长。在ALPK1基因敲除（Alpk1-/-）小鼠中ADP-Hep的治疗效果完全消失，说明这一抗肿瘤效果依赖于小鼠自身的ALPK1。

图1.ALPK1激活驱动小鼠抗肿瘤反应

然而，天然的ADP-Hep作为药物分子易被水解，稳定性不佳。为解决这些问题，研究团队设计合成了一系列ADP-Hep衍生物。其中，将腺苷替换为尿苷并引入硫代磷酸修饰的UDSP-Heptose（UDSP-Hep）脱颖而出。在体内和体外实验中，UDSP-Hep均展示了良好的稳定性和更强的生物学活性。

图2.ALPK1激动剂ADP-Hep与UDSP-Hep的化学结构比较

随后，研究团队使用激动活性更强的UDSP-Hep进行进一步研究。在多种皮下及原位小鼠肿瘤模型中，低剂量的UDSP-Hep即可引起肿瘤的生长抑制或清除。此外，研究还证实UDSP-Hep在ALPK1人源化小鼠模型中也有效，提示其未来应用于临床患者的潜力。

图3.ALPK1激动剂UDSP-Hep抑制肿瘤生长并诱导产生免疫记忆

为深入揭示UDSP-Hep的作用机制，研究团队进一步对肿瘤和肿瘤引流淋巴结（tdLN）进行了系统的免疫学分析和探索。抗体中和实验及基因敲除小鼠模型显示，UDSP-Hep的抗肿瘤效果依赖于CD8+T细胞、经典1型树突状细胞（cDC1s）和巨噬细胞，同时也依赖于CXCL10和CCL2两种趋化因子。骨髓移植实验表明，造血细胞的ALPK1在UDSP-Hep发挥抗肿瘤功能的时候是必须的。

机制上，UDSP-Hep能够增强cDC1对肿瘤特异性CD8+T细胞的交叉提呈和活化。UDSP-Hep处理后，cDC1s表面CD80、CD86、CD40等共刺激分子表达上调，体外实验中，低浓度的UDSP-Hep就能够激活cDC1，完成抗原提呈及对naïveCD8+T细胞活化的过程。过继性T细胞转移实验直接证明，经过UDSP-Hep治疗的小鼠肿瘤淋巴结中，肿瘤特异性CD8+T细胞具备更强的抗肿瘤能力。通过单细胞测序和流式分析技术，研究人员发现，UDSP-Hep处理后的肿瘤微环境向促炎和抗肿瘤的状态转变。尤为关键的是，UDSP-Hep治疗使肿瘤内终末耗竭（Ttex）CD8+T细胞的比例降低，同时增加了祖细胞样耗竭（Tpex）CD8+T细胞的比例，这些数据提示肿瘤浸润CD8+T细胞能够产生更强且更持续的抗肿瘤效果。

图4.UDSP-Hep诱导潜在毒性因子的能力显著低于TLR7和STING激动剂

综上所述，该研究首次系统性地研究了ALPK1信号通路在抗肿瘤免疫中的作用，并展示出ALPK1激动剂的以下特征与优势：强大的先天免疫刺激能力，促进肿瘤抗原呈递与适应性免疫激活，与检查点抑制剂协同放大疗效，有望克服STING/TLR激动剂的部分不足。这些发现为癌症免疫治疗提供了一个全新的方向。

清华大学生物医学交叉研究院教授邵峰为论文通讯作者，邵峰实验室田笑影博士和2022级博士生刘佳琪为论文第一作者。

研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略先导科技专项、中国医学科学院和腾讯新基石研究员等项目支持，研究在北京生命科学研究所完成。