Koenzim NAD+ boleh meningkatkan imuniti tumor! Komen Pakar dari Akademi Sains China

Pada 10 Ogos 2021, penyelidik dari Universiti Sains dan Teknologi Shanghai menerbitkan artikel bertajuk NAD+ supplement potentiates tumor killing function by rescuing defective TUBBY-mediated NAMPT transcription in tumor infiltrated T cells dalam Cell Reports, mendedahkan bahawa NAD+ yang ditambah semasa terapi CAR-T dan terapi perencat pusat pemeriksaan imun boleh meningkatkan aktiviti anti-tumor sel T.

Pada masa ini, prekursor tambahan NAD+, sebagai produk pemakanan, telah disahkan selamat untuk penggunaan manusia. Pencapaian ini menyediakan kaedah baharu yang mudah dan praktikal untuk meningkatkan aktiviti anti-tumor sel T.

Imunoterapi kanser termasuk pemindahan adoptif limfosit penyusup tumor (TIL) yang berlaku secara semula jadi dan sel T yang diubah suai secara genetik, serta penggunaan sekatan pusat pemeriksaan imun (ICB) untuk meningkatkan fungsi sel T, telah muncul sebagai pendekatan yang menjanjikan untuk mencapai tindak balas klinikal yang tahan lama bagi kanser yang sukar dirawat (Lee et al., 2015; Rosenberg dan Restifo, 2015; Sharma dan Allison, 2015). Walaupun imunoterapi telah berjaya digunakan di klinik, bilangan pesakit yang mendapat manfaat daripadanya masih terhad (Fradet et al., 2019; Newick et al., 2017). Imunosupresi berkaitan mikro persekitaran tumor (TME) telah muncul sebagai sebab utama tindak balas rendah dan/atau tiada tindak balas terhadap kedua-dua imunoterapi (Ninomiya et al., 2015; Schoenfeld dan Hellmann, 2020). Oleh itu, usaha untuk menyiasat dan mengatasi batasan berkaitan TME dalam terapi imun adalah sangat mendesak.

Fakta bahawa sel imun dan sel kanser berkongsi banyak laluan metabolik asas membayangkan persaingan yang tidak dapat didamaikan untuk nutrien dalam TME (Andrejeva dan Rathmell, 2017; Chang et al., 2015). Semasa percambahan tidak terkawal, sel kanser merampas laluan alternatif untuk penjanaan metabolit yang lebih cepat (Vander Heiden et al., 2009). Akibatnya, kekurangan nutrien, hipoksia, keasidan, dan penjanaan metabolit yang boleh menjadi toksik dalam TME boleh menghalang imunoterapi yang berjaya (Weinberg et al., 2010). Sesungguhnya, TIL sering mengalami tekanan mitokondria dalam tumor yang sedang membesar dan menjadi letih (Scharping et al., 2016). Menariknya, pelbagai kajian juga menunjukkan bahawa perubahan metabolik dalam TME boleh membentuk semula pembezaan sel T dan aktiviti fungsian (Bailis et al., 2019; Chang et al., 2013; Peng et al., 2016). Semua bukti ini memberi inspirasi kepada kami untuk membuat hipotesis bahawa pengaturcaraan semula metabolik dalam sel T mungkin menyelamatkan mereka daripada persekitaran metabolik yang tertekan, dengan itu menghidupkan semula aktiviti anti-tumor mereka (Buck et al., 2016; Zhang et al., 2017).

Dalam kajian semasa ini, dengan mengintegrasikan kedua-dua saringan genetik dan kimia, kami mengenal pasti bahawa NAMPT, gen utama yang terlibat dalam biosintesis NAD+, adalah penting untuk pengaktifan sel T. Perencatan NAMPT membawa kepada penurunan NAD+ yang ketara dalam sel T, dengan itu mengganggu peraturan glikolisis dan fungsi mitokondria, menyekat sintesis ATP, dan melemahkan lata isyarat hiliran reseptor sel T (TCR). Berdasarkan pemerhatian bahawa TIL mempunyai tahap ekspresi NAD+ dan NAMPT yang lebih rendah daripada sel T daripada sel mononuklear darah periferi (PBMC) pada pesakit kanser ovari, kami menjalankan saringan genetik dalam sel T dan mengenal pasti bahawa Tubby (TUB) ialah faktor transkripsi untuk NAMPT. Akhir sekali, kami menggunakan pengetahuan asas ini dalam (pra)klinik dan menunjukkan bukti yang sangat kukuh bahawa penambahan NAD+ secara dramatik meningkatkan aktiviti pembunuhan anti-tumor dalam kedua-dua terapi sel CAR-T yang dipindahkan secara adoptif dan terapi sekatan pusat pemeriksaan imun, menunjukkan potensi mereka yang menjanjikan untuk menyasarkan metabolisme NAD+ untuk merawat kanser dengan lebih baik.

1.NAD+ mengawal pengaktifan sel T dengan mempengaruhi metabolisme tenaga

Selepas rangsangan antigen, sel T menjalani pengaturcaraan semula metabolik, daripada pengoksidaan mitokondria kepada glikolisis sebagai sumber utama ATP. Sambil mengekalkan fungsi mitokondria yang mencukupi untuk menyokong percambahan sel dan fungsi efektor. Memandangkan NAD+ ialah koenzim utama untuk redoks, penyelidik mengesahkan kesan NAD+ ke atas tahap metabolisme dalam sel T melalui eksperimen seperti spektrometri jisim metabolik dan pelabelan isotop. Keputusan eksperimen in vitro menunjukkan bahawa kekurangan NAD+ akan mengurangkan dengan ketara tahap glikolisis, kitaran TCA dan metabolisme rantai pengangkutan elektron dalam sel T. Melalui eksperimen menambah ATP, penyelidik mendapati bahawa kekurangan NAD+ terutamanya menghalang pengeluaran ATP dalam sel T, dengan itu mengurangkan tahap pengaktifan sel T.

2.Laluan sintesis penyelamatan NAD+ yang dikawal oleh NAMPT adalah penting untuk pengaktifan sel T

Proses pengaturcaraan semula metabolik mengawal pengaktifan dan pembezaan sel imun. Menyasarkan metabolisme sel T menyediakan peluang untuk memodulasi tindak balas imun secara selular. Sel imun dalam mikro persekitaran tumor, tahap metabolik mereka sendiri juga akan terjejas dengan sewajarnya. Penyelidik dalam artikel ini telah menemui peranan penting NAMPT dalam pengaktifan sel T melalui saringan sgRNA seluruh genom dan eksperimen saringan perencat molekul kecil berkaitan metabolisme. Nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+) ialah koenzim untuk tindak balas redoks dan boleh disintesis melalui laluan penyelamatan, laluan sintesis de novo, dan laluan Preiss-Handler. Enzim metabolik NAMPT terutamanya terlibat dalam laluan sintesis penyelamatan NAD+. Analisis sampel tumor klinikal mendapati bahawa dalam sel T yang menyusup tumor, tahap NAD+ dan tahap NAMPT mereka lebih rendah daripada sel T lain. Penyelidik membuat spekulasi bahawa tahap NAD+ mungkin salah satu faktor yang mempengaruhi aktiviti anti-tumor sel T yang menyusup tumor.

3.Tambah NAD+ untuk meningkatkan aktiviti anti-tumor sel T

Imunoterapi telah menjadi penyelidikan eksplorasi dalam rawatan kanser, tetapi masalah utama ialah strategi rawatan terbaik dan keberkesanan imunoterapi dalam populasi keseluruhan. Para penyelidik ingin mengkaji sama ada meningkatkan keupayaan pengaktifan sel T dengan menambah tahap NAD+ dapat meningkatkan kesan imunoterapi berasaskan sel T. Pada masa yang sama, dalam model terapi CAR-T anti-CD19 dan model terapi perencat pusat pemeriksaan imun anti-PD-1, telah disahkan bahawa penambahan NAD+ dengan ketara meningkatkan kesan pembunuhan tumor oleh sel T. Para penyelidik mendapati bahawa dalam model rawatan CAR-T anti-CD19, hampir semua tikus dalam kumpulan rawatan CAR-T yang ditambah NAD+ mencapai pembersihan tumor, manakala kumpulan rawatan CAR-T tanpa penambahan NAD+ hanya kira-kira 20% tikus mencapai pembersihan tumor. Selaras dengan ini, dalam model rawatan perencat pusat pemeriksaan imun anti-PD-1, tumor B16F10 agak toleran terhadap rawatan anti-PD-1, dan kesan perencatan tidak ketara. Walau bagaimanapun, pertumbuhan tumor B16F10 dalam kumpulan rawatan anti-PD-1 dan NAD+ dapat dihalang dengan ketara. Berdasarkan ini, penambahan NAD+ dapat meningkatkan kesan anti-tumor imunoterapi berasaskan sel T.

4. Cara menambah NAD+

Molekul NAD+ adalah besar dan tidak dapat diserap dan digunakan secara langsung oleh tubuh manusia. NAD+ yang diambil secara oral secara langsung terutamanya dihidrolisis oleh sel-sel sempadan berus dalam usus kecil. Dari segi pemikiran, memang terdapat cara lain untuk menambah NAD+, iaitu mencari cara untuk menambah bahan tertentu supaya ia dapat mensintesis NAD+ secara autonomi dalam tubuh manusia. Terdapat tiga cara untuk mensintesis NAD+ dalam tubuh manusia: laluan Preiss-Handler, laluan sintesis de novo dan laluan sintesis penyelamatan. Walaupun ketiga-tiga cara dapat mensintesis NAD+, terdapat juga perbezaan utama dan sekunder. Antaranya, NAD+ yang dihasilkan oleh dua laluan sintesis pertama hanya menyumbang kira-kira 15% daripada jumlah NAD+ manusia, dan baki 85% dicapai melalui cara sintesis penyelamatan. Dengan kata lain, laluan sintesis penyelamatan adalah kunci untuk tubuh manusia menambah NAD+.

Antara prekursor NAD+, nikotinamida (NAM), NMN dan ribosa nikotinamida (NR) semuanya mensintesis NAD+ melalui laluan sintesis penyelamatan, jadi ketiga-tiga bahan ini menjadi pilihan tubuh untuk menambah NAD+.

Walaupun NR sendiri tidak mempunyai kesan sampingan, dalam proses sintesis NAD+, kebanyakannya tidak ditukar secara langsung kepada NMN, tetapi perlu dicerna menjadi NAM terlebih dahulu, dan kemudian mengambil bahagian dalam sintesis NMN, yang masih tidak dapat mengelakkan had enzim pengehad kadar. Oleh itu, keupayaan untuk menambah NAD+ melalui pengambilan oral NR juga terhad.

Sebagai prekursor untuk menambah NAD+, NMN bukan sahaja memintas had enzim pengehad kadar, tetapi juga diserap dengan sangat cepat dalam badan dan dapat ditukar secara langsung kepada NAD+. Oleh itu, ia boleh digunakan sebagai kaedah langsung, cepat dan berkesan untuk menambah NAD+.

Ulasan Pakar:

Xu Chenqi (Pusat Kecemerlangan dan Inovasi Sains Sel Molekul, Akademi Sains China, Pakar Penyelidikan Imunologi)

Rawatan kanser adalah masalah di dunia. Perkembangan imunoterapi telah menampung batasan rawatan kanser tradisional dan memperluaskan kaedah rawatan doktor. Imunoterapi kanser boleh dibahagikan kepada terapi penyekatan pusat pemeriksaan imun, terapi sel T kejuruteraan, vaksin tumor, dan lain-lain. Kaedah rawatan ini telah memainkan peranan tertentu dalam rawatan klinikal kanser. Pada masa yang sama, ini juga menjadikan fokus penyelidikan imunoterapi semasa adalah bagaimana untuk meningkatkan lagi kesan imunoterapi dan memperluaskan penerima manfaat imunoterapi.