辅酶NAD+可增强肿瘤免疫！中科院专家点评

2021年8月10日，上海科技大学的研究人员在《Cell Reports》上发表了一篇题为《NAD+补充剂通过挽救肿瘤浸润T细胞中缺陷的TUBBY介导的NAMPT转录来增强肿瘤杀伤功能》的文章，揭示在CAR-T疗法和免疫检查点抑制剂疗法中补充NAD+，可以提高T细胞的抗肿瘤活性。

目前，NAD+的补充前体作为营养产品，其人类食用安全性已得到验证。这一成果为提高T细胞的抗肿瘤活性提供了一种简单可行的方法。

癌症免疫疗法，包括过继转移天然存在的肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）和基因工程T细胞，以及使用免疫检查点阻断（ICB）来增强T细胞功能，已成为实现原本难治性癌症持久临床反应的有前景的方法（Lee et al., 2015; Rosenberg and Restifo, 2015; Sharma and Allison, 2015）。尽管免疫疗法已在临床上成功应用，但从中受益的患者数量仍然有限（Fradet et al., 2019; Newick et al., 2017）。与肿瘤微环境（TME）相关的免疫抑制已成为对两种免疫疗法反应低或无反应的主要原因（Ninomiya et al., 2015; Schoenfeld and Hellmann, 2020）。因此，研究和克服免疫疗法中TME相关的局限性迫在眉睫。

免疫细胞和癌细胞共享许多基本代谢途径的事实意味着在TME中存在着不可调和的营养竞争（Andrejeva and Rathmell, 2017; Chang et al., 2015）。在不受控制的增殖过程中，癌细胞劫持替代途径以更快地产生代谢物（Vander Heiden et al., 2009）。因此，营养耗竭、缺氧、酸性和TME中有毒代谢物的产生可能阻碍成功的免疫疗法（Weinberg et al., 2010）。事实上，TIL在生长的肿瘤中经常经历线粒体应激并变得耗竭（Scharping et al., 2016）。有趣的是，多项研究还表明，TME中的代谢变化可以重塑T细胞的分化和功能活性（Bailis et al., 2019; Chang et al., 2013; Peng et al., 2016）。所有这些证据启发我们假设，T细胞中的代谢重编程可能将它们从应激的代谢环境中拯救出来，从而重振其抗肿瘤活性（Buck et al., 2016; Zhang et al., 2017）。

在本研究中，通过整合遗传和化学筛选，我们确定NAMPT（参与NAD+生物合成的关键基因）对T细胞活化至关重要。NAMPT抑制导致T细胞中NAD+显著下降，从而破坏糖酵解调节和线粒体功能，阻断ATP合成，并抑制T细胞受体（TCR）下游信号级联。基于卵巢癌患者肿瘤浸润T细胞（TIL）的NAD+和NAMPT表达水平相对低于外周血单个核细胞（PBMC）中T细胞的观察，我们在T细胞中进行了遗传筛选，并确定Tubby（TUB）是NAMPT的转录因子。最后，我们将这一基础知识应用于（临床前）临床，并提供了强有力的证据，表明补充NAD+可显著提高过继转移CAR-T细胞疗法和免疫检查点阻断疗法中的抗肿瘤杀伤活性，表明靶向NAD+代谢治疗癌症的巨大潜力。

1.NAD+通过影响能量代谢调节T细胞的活化

抗原刺激后，T细胞经历代谢重编程，从线粒体氧化转变为以糖酵解作为ATP的主要来源，同时维持足够的线粒体功能以支持细胞增殖和效应功能。鉴于NAD+是氧化还原的主要辅酶，研究人员通过代谢质谱和同位素标记等实验验证了NAD+对T细胞代谢水平的影响。体外实验结果表明，NAD+缺乏将显著降低T细胞中糖酵解、三羧酸循环和电子传递链代谢的水平。通过补充ATP的实验，研究人员发现NAD+缺乏主要抑制T细胞中ATP的产生，从而降低T细胞活化水平。

2.由NAMPT调节的NAD+补救合成途径对T细胞活化至关重要

代谢重编程过程调节免疫细胞的活化和分化。靶向T细胞代谢提供了一种以细胞方式调节免疫反应的机会。肿瘤微环境中的免疫细胞，其自身的代谢水平也会相应受到影响。本文的研究人员通过全基因组sgRNA筛选和代谢相关小分子抑制剂筛选实验，发现了NAMPT在T细胞活化中的重要作用。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是氧化还原反应的辅酶，可通过补救途径、从头合成途径和Preiss-Handler途径合成。NAMPT代谢酶主要参与NAD+补救合成途径。对临床肿瘤样本的分析发现，在肿瘤浸润T细胞中，其NAD+水平和NAMPT水平低于其他T细胞。研究人员推测，NAD+水平可能是影响肿瘤浸润T细胞抗肿瘤活性的因素之一。

3.补充NAD+以增强T细胞的抗肿瘤活性

Liệu pháp miễn dịch đã là nghiên cứu thăm dò trong điều trị ung thư, nhưng vấn đề chính là chiến lược điều trị tốt nhất và hiệu quả của liệu pháp miễn dịch trên toàn bộ dân số. Các nhà nghiên cứu muốn nghiên cứu liệu việc tăng cường khả năng kích hoạt của tế bào T bằng cách bổ sung mức NAD+ có thể tăng cường hiệu quả của liệu pháp miễn dịch dựa trên tế bào T hay không. Đồng thời, trong mô hình điều trị CAR-T kháng CD19 và mô hình điều trị ức chế điểm kiểm soát miễn dịch kháng PD-1, đã xác minh rằng việc bổ sung NAD+ giúp tăng cường đáng kể hiệu quả tiêu diệt khối u của tế bào T. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng trong mô hình điều trị CAR-T kháng CD19, gần như tất cả chuột trong nhóm điều trị CAR-T được bổ sung NAD+ đều đạt được sự loại bỏ khối u, trong khi nhóm điều trị CAR-T không bổ sung NAD+ chỉ có khoảng 20% số chuột đạt được sự loại bỏ khối u. Phù hợp với điều này, trong mô hình điều trị ức chế điểm kiểm soát miễn dịch kháng PD-1, khối u B16F10 tương đối dung nạp với điều trị kháng PD-1 và hiệu quả ức chế không đáng kể. Tuy nhiên, sự phát triển của khối u B16F10 trong nhóm điều trị kháng PD-1 và NAD+ có thể bị ức chế đáng kể. Dựa trên điều này, việc bổ sung NAD+ có thể tăng cường hiệu quả chống khối u của liệu pháp miễn dịch dựa trên tế bào T.

4. Cách bổ sung NAD+

Phân tử NAD+ có kích thước lớn và không thể được hấp thụ và sử dụng trực tiếp bởi cơ thể con người. NAD+ được uống trực tiếp qua đường miệng chủ yếu được thủy phân bởi các tế bào viền bàn chải ở ruột non. Về mặt tư duy, thực sự có một cách khác để bổ sung NAD+, đó là tìm cách bổ sung một chất nào đó để nó có thể tự tổng hợp NAD+ trong cơ thể con người. Có ba cách để tổng hợp NAD+ trong cơ thể con người: con đường Preiss-Handler, con đường tổng hợp mới và con đường tổng hợp cứu vãn. Mặc dù ba cách này có thể tổng hợp NAD+, nhưng cũng có sự phân biệt chính và phụ. Trong đó, NAD+ được tạo ra bởi hai con đường tổng hợp đầu tiên chỉ chiếm khoảng 15% tổng NAD+ của con người, và 85% còn lại được thực hiện thông qua con đường tổng hợp cứu vãn. Nói cách khác, con đường tổng hợp cứu vãn là chìa khóa để cơ thể con người bổ sung NAD+.

Trong số các tiền chất của NAD+, nicotinamide (NAM), NMN và nicotinamide ribose (NR) đều tổng hợp NAD+ thông qua con đường tổng hợp cứu vãn, vì vậy ba chất này đã trở thành lựa chọn của cơ thể để bổ sung NAD+.

Mặc dù bản thân NR không có tác dụng phụ, nhưng trong quá trình tổng hợp NAD+, phần lớn NR không được chuyển đổi trực tiếp thành NMN, mà cần phải được tiêu hóa thành NAM trước, sau đó tham gia vào quá trình tổng hợp NMN, điều này vẫn không thể tránh khỏi giới hạn của enzyme giới hạn tốc độ. Do đó, khả năng bổ sung NAD+ thông qua việc uống NR cũng bị hạn chế.

Là một tiền chất để bổ sung NAD+, NMN không chỉ vượt qua giới hạn của enzyme giới hạn tốc độ, mà còn được hấp thụ rất nhanh trong cơ thể và có thể được chuyển đổi trực tiếp thành NAD+. Do đó, nó có thể được sử dụng như một phương pháp trực tiếp, nhanh chóng và hiệu quả để bổ sung NAD+.

Đánh giá của chuyên gia:

Xu Chenqi (Trung tâm Xuất sắc và Đổi mới Khoa học Tế bào Phân tử, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Chuyên gia nghiên cứu miễn dịch học)

Điều trị ung thư là một vấn đề trên toàn thế giới. Sự phát triển của liệu pháp miễn dịch đã bù đắp cho những hạn chế của điều trị ung thư truyền thống và mở rộng các phương pháp điều trị của bác sĩ. Liệu pháp miễn dịch ung thư có thể được chia thành liệu pháp ức chế điểm kiểm soát miễn dịch, liệu pháp tế bào T biến đổi gen, vắc-xin khối u, v.v. Những phương pháp điều trị này đã đóng một vai trò nhất định trong điều trị lâm sàng ung thư. Đồng thời, điều này cũng làm cho trọng tâm nghiên cứu hiện tại của liệu pháp miễn dịch là làm thế nào để tăng cường hơn nữa hiệu quả của liệu pháp miễn dịch và mở rộng những người được hưởng lợi từ liệu pháp miễn dịch.