A koenzim NAD+ erősítheti a daganatimmunitást! Szakértői megjegyzés a Kínai Tudományos Akadémiától

2021. augusztus 10-én a Sanghaji Tudományos és Technológiai Egyetem kutatói közzétették egy cikket a NAD+ kiegészítő a tumor elpusztító funkciójának erősítése a hibás TUBBY által közvetített NAMPT transzkripció megmentésével a daganat infiltrált T-sejtekben a Cell Reports-ban, amely feltárja, hogy a NAD+ a CAR-T terápia és az immunkontrollpont-gátló kezelés során kiegészítve javíthatja a T daganatellenes aktivitását.

Jelenleg a NAD+ kiegészítő előzada, mint tápanyag, emberi fogyasztási biztonságot tanúsított. Ez az eredmény egy egyszerű és megvalósítható új módszert kínál a T-sejtek daganatellenes aktivitásának javítására.

A rákimmunterápiák, beleértve a természetes módon előforduló tumor-infiltráló limfociták (TIL-ek) és genetikailag módosított T-sejtek örökbefogadását, valamint az immunellenőrzőpont-blokát (ICB) alkalmazását a T-sejtek működésének erősítésére, ígéretes megközelítésként szolgáltak a tartós klinikai válaszok eléréséhez egyébként kezelhetetlen rákok esetén (Lee et al., 2015; Rosenberg és Restifo, 2015; Sharma és Allison, 2015). Bár az immunterápiákat sikeresen alkalmazták a klinikán, a betegek száma, akik előnyösek belőlük, még mindig korlátozott (Fradet et al., 2019; Newick et al., 2017). A tumor mikrokörnyezethez (TME) kapcsolódó immunszupresszió jelent meg a fő oka annak, hogy mindkét immunterápiára adott alacsony és/vagy egyáltalán nem reagálnak (Ninomiya et al., 2015; Schoenfeld és Hellmann, 2020). Ezért sürgősnek tartják a TME-vel kapcsolatos immunterápiák korlátainak vizsgálatát és leküzdését.

Az a tény, hogy az immunsejtek és a ráksejtek számos alapvető anyagcsere-útvonalat osztanak meg, a TME tápanyagi részéért kibékíthetetlen versenyt jelent (Andrejeva és Rathmell, 2017; Chang et al., 2015). Ellenőrizetlen szaporodás során a ráksejtek alternatív útvonalakat váltanak el a gyorsabb metabolit keletkezéshez (Vander Heiden et al., 2009). Ennek következtében a tápanyag-kimerülés, a hipoxia, a savasság és a TME-ben mérgező metabolitok képződése akadályozhatja a sikeres immunterápiát (Weinberg et al., 2010). Valóban, a TIL-ek gyakran tapasztalnak mitokondriális stresszt növekvő daganatokban, és kimerülnek (Scharping et al., 2016). Érdekes módon több tanulmány is azt mutatja, hogy a TME anyagcsere-változásai átalakíthatják a T-sejtek differenciálódását és funkcionális aktivitását (Bailis et al., 2019; Chang et al., 2013; Peng et al., 2016). Mindezek a bizonyítékok arra ösztönöztek minket, hogy feltételezzük, hogy a T-sejtek anyagcsere-újraprogramozása megmentheti őket a stresszes anyagcsere környezettől, ezáltal újraélesztve daganatellenes aktivitásukat (Buck et al., 2016; Zhang et al., 2017).

Ebben a jelenlegi tanulmányban, a genetikai és kémiai szűrések integrálásával megállapítottuk, hogy a NAMPT, a NAD+ bioszintézisben kulcsfontosságú gén, elengedhetetlen a T-sejt aktivációjához. A NAMPT gátlása a T-sejtek robusztus NAD+ csökkenéséhez vezetett, ezáltal megzavarva a glikolízis szabályozását és a mitokondriális működést, blokkolva az ATP szintézisét, és tompítva a T-sejt receptor (TCR) lefelé irányuló jelátviteli kaszkádot. A megfigyelésre építve, hogy a TIL-ek viszonylag alacsonyabb NAD+ és NAMPT expressziószintje, mint a perifériás vér mononukleáris sejtekből (PBMC-k) származó T-sejtek petefészekrákos betegeknél, genetikai szűrést végeztünk T-sejtekben, és megállapítottuk, hogy a Tubby (TUB) transzkripciós tényező a NAMPT számára. Végül ezt az alapvető tudást alkalmaztuk a (pre) klinikán, és nagyon erős bizonyítékot mutattunk arra, hogy a NAD+ kiegészítése jelentősen javítja a daganatölés elleni aktivitást mind az örökbe vitt CAR-T sejtterápiában, mind az immunteszt pont blokád terápiában, ami ígéretes potenciált mutat a NAD+ anyagcsere célzásában a rákok jobb kezelésében.

1. NAD+ szabályozza a T-sejtek aktiválását az energia anyagcseréjének befolyásolásával

Az antigén stimuláció után a T-sejtek anyagcsere-újraprogramozáson mennek keresztül, a mitokondriális oxidációtól a glikolízisig, mint az ATP fő forrásáig. Miközben elegendő mitokondriális funkciókat tartanak fenn a sejtszaporodás és az effektor funkciók támogatására. Mivel a NAD+ a redox fő koenzimje, a kutatók olyan kísérletekkel igazolták a NAD+ hatását a T-sejtek anyagcsere szintjére olyan kísérletekkel, mint a metabolikus tömegspektrometria és az izotópjelölés. Az in vitro kísérletek eredményei azt mutatják, hogy a NAD+ hiány jelentősen csökkenti a glikolízis, a TCA ciklus és az elektrontranszport-lánc anyagcsere szintjét a T-sejtekben. Az ATP pótlásának kísérlete során a kutatók megállapították, hogy a NAD+ hiánya főként gátolja az ATP termelését a T-sejtekben, így csökkentve a T-sejt aktivációjának szintjét.

2. A NAMPT által szabályozott NAD+ mentőszintézis útvonal elengedhetetlen a T-sejtek aktiválásához

Az anyagcsere újraprogramozási folyamat szabályozza az immunsejtek aktiválását és differenciálódását. A T-sejt anyagcsere célzása lehetőséget ad az immunválasz sejtes modulációjára. Az immunsejtek daganat mikrokörnyezetében saját anyagcsere-szintjük is ennek megfelelően változik. A cikk kutatói felfedezték a NAMPT fontos szerepét a T-sejtek aktiválásában a genom-szintű sgRNS szűrésen és anyagcseréhez kapcsolódó kis molekula-gátló szűrési kísérleteken keresztül. A nikotinamid adenin dinukleotid (NAD+) koenzim a redox reakciókhoz, és szintetizálható a mentési útvonalon, a de novo szintézis útvonalon és a Preiss-Handler útvonalon. A NAMPT anyagcsere-enzim főként a NAD+ mentőszintézis útvonalában vesz részt. Klinikai daganatminták elemzése kimutatta, hogy a daganatba infiltráló T-sejtekben az NAD+ és NAMPT szintjük alacsonyabb volt, mint más T-sejteknél. A kutatók feltételezik, hogy a NAD+ szintek lehetnek az egyik tényező, amely befolyásolja a tumor beépülő T-sejtek daganatellenes aktivitását.

3. A NAD+ kiegészítése a T-sejtek daganatellenes aktivitásának fokozására

Az immunoterápia a rákkezelés kutatási kísérlete, de a fő probléma a legjobb kezelési stratégia és az immunterápia hatékonysága az egész populációban. A kutatók azt szeretnék tanulmányozni, hogy a T-sejtek aktivációs képességének fokozása a NAD+ szintek kiegészítésével javíthat-e a T-sejt-alapú immunterápia hatását. Ugyanakkor az anti-CD19 CAR-T terápiás modellben és az anti-PD-1 immunellenőrzőpont-gátló terápiás modellben igazolták, hogy a NAD+ kiegészítése jelentősen fokozza a T-sejtek daganatpusztító hatását. A kutatók megállapították, hogy az anti-CD19 CAR-T kezelési modellben szinte az összes CAR-T kezelési csoportban NAD+ kiegészített egér daganateltávolítást ért el, míg a NAD+ nélküli CAR-T kezelési csoport csak körülbelül 20%-át érte el daganateltávolítást. Ezzel összhangban az anti-PD-1 immunellenőrzőpont-gátló kezelési modellben a B16F10 daganatok viszonylag toleránsak az anti-PD-1 kezeléssel szemben, és az inhibitor hatás nem szignifikáns. Ugyanakkor a B16F10 daganatok növekedése az anti-PD-1 és NAD+ kezelési csoportban jelentősen gátlatható lehet. Ennek alapján a NAD+ kiegészítés fokozhatja a T-sejtalapú immunterápia daganatellenes hatását.

4. Hogyan egészítsük ki a NAD+

A NAD+ molekula nagy, és nem szívható fel közvetlenül és nem használható az emberi szervezet által. A közvetlenül szájon át fogyasztott NAD+ főként a vékonybélben található kefethatár sejtek hidrolírozza. A gondolkodás szempontjából valóban van egy másik módja a NAD+ kiegészítésének, vagyis egy adott anyag kiegészítése, hogy az autonóm szintetizálja a NAD+-t az emberi testben. Három módja van a NAD+ szintetizálásának az emberi testben: Preiss-Handler útvonal, de novo szintézis út és a mentési szintézis útvonal. Bár a három módszer szintetizálhatja a NAD+-ot, van egy elsődleges és másodlagos megkülönböztetés is. Közülük az első két szintetikus útvonal által termelt NAD+ csak körülbelül 15%-ot tesz ki az emberi teljes NAD+ mennyiségének, a fennmaradó 85%-ot pedig a gyógymódú szintézisel érték el. Más szóval, a mentőszintézis útvonal a kulcs az emberi szervezet számára a NAD+ kiegészítéséhez.

A NAD+ elősei közül a nikotinamid (NAM), az NMN és a nikotinamid ribóz (NR) mind szintetizálják a NAD+-t egy mentett szintézis útvonalon keresztül, így ezek a három anyag vált a szervezet választásává a NAD+ kiegészítésére.

Bár az NR maga nem okoz mellékhatásokat, a NAD+ szintézis során a legtöbb nem közvetlenül NMN-vé alakul, hanem először NAM-má kell emésztetni, majd részt venni az NMN szintézisében, amely még mindig nem kerülheti meg a sebességkorlátozó enzimek korlátját. Ezért a NAD+ kiegészítésének lehetősége is korlátozott az NR szájon át történő alkalmazásával.

Az NAD+ kiegészítésének előzaszaként az NMN nemcsak megkerüli a sebességkorlátozó enzimek korlátozását, hanem nagyon gyorsan felszívódik a szervezetben, és közvetlenül NAD+-vá alakítható. Ezért közvetlen, gyors és hatékony módszerként használható a NAD+ kiegészítésére.

Szakértői vélemények:

Xu Chenqi (Molekuláris Sejttudomány Kiválósági és Innovációs Központja, Kínai Tudományos Akadémia, immunológiai kutató szakértő)

A rákkezelés problémát jelent a világban. Az immunterápia fejlődése pótolta a hagyományos rákkezelés korlátait, és bővítette az orvosok kezelési módszereit. A rákimmunterápia beosztható immunellenőrzőpont-blokkoló terápiára, mérnöki T-sejtterápiára, daganatvakcinára stb. Ezek a kezelési módszerek bizonyos szerepet játszottak a rák klinikai kezelésében. Ugyanakkor ez az immunterápia kutatásának jelenlegi fókuszát arra is helyezi, hogy miként lehet tovább fokozni az immunoterápia hatását és bővíteni az immunterápia kedvezményezettjeit.