На 10 август 2021 г. изследователи от Шанхайския университет за наука и технологии публикуваха статия, озаглавена NAD+ добавка потенцира функцията за убиване на тумора чрез спасяване на дефектна TUBBY-медиирана NAMPT транскрипция в туморно инфилтрирани Т-клетки в Cell Reports, разкривайки, че NAD+ в допълнение по време на CAR-T терапия и терапия с инхибитори на имунните контролни точки, може да подобри антитуморната активност на Т.
Понастоящем допълнителният прекурсор на NAD+, като хранителен продукт, е проверен за безопасност при консумация от човека. Това постижение осигурява прост и осъществим нов метод за подобряване на противотуморната активност на Т-клетките.
Имунотерапиите за рак, включително приемлив трансфер на естествено срещащи се тумор-инфилтриращи лимфоцити (TIL) и генетично модифицирани Т-клетки, както и използването на имунна контролна блокада (ICB) за повишаване на функцията на Т-клетките, се очертават като обещаващи подходи за постигане на трайни клинични отговори на иначе рефрактерни ракови заболявания (Lee et al., 2015; Rosenberg and Restifo, 2015; Sharma and Allison, 2015). Въпреки че имунотерапиите се използват успешно в клиниката, броят на пациентите, които се възползват от тях, все още е ограничен (Fradet et al., 2019; Newick et al., 2017). Свързаната с туморната микросреда (TME) имуносупресия се очертава като основна причина за нисък и/или никакъв отговор и на двете имунотерапии (Ninomiya et al., 2015; Schoenfeld and Hellmann, 2020). Ето защо усилията за изследване и преодоляване на свързаните с TME ограничения в имунните терапии са от голяма спешност.
Фактът, че имунните клетки и раковите клетки споделят много основни метаболитни пътища, предполага непримирима конкуренция за хранителни вещества в TME (Andrejeva and Rathmell, 2017; Chang et al., 2015). По време на неконтролираната пролиферация раковите клетки отвличат алтернативни пътища за по-бързо генериране на метаболити (Vander Heiden et al., 2009). В резултат на това изчерпването на хранителните вещества, хипоксията, киселинността и генерирането на метаболити, които могат да бъдат токсични в TME, могат да попречат на успешната имунотерапия (Weinberg et al., 2010). Всъщност TIL често изпитват митохондриален стрес в растящите тумори и се изтощават (Scharping et al., 2016). Интересното е, че множество проучвания също показват, че метаболитните промени в TME могат да променят диференциацията и функционалната активност на Т-клетките (Bailis et al., 2019; Chang et al., 2013; Peng et al., 2016). Всички тези доказателства ни вдъхновиха да предположим, че метаболитното препрограмиране в Т-клетките може да ги спаси от стресирана метаболитна среда, като по този начин съживи тяхната противотуморна активност (Buck et al., 2016; Zhang et al., 2017).
В това текущо проучване, чрез интегриране на генетични и химически скрининги, ние идентифицирахме, че NAMPT, ключов ген, участващ в биосинтезата на NAD+, е от съществено значение за активирането на Т-клетките. Инхибирането на NAMPT води до стабилен спад на NAD+ в Т-клетките, като по този начин нарушава регулацията на гликолизата и митохондриалната функция, блокира синтеза на АТФ и заглушава сигналната каскада на Т-клетъчния рецептор (TCR) надолу по веригата. Въз основа на наблюдението, че TIL имат относително по-ниски нива на експресия на NAD+ и NAMPT от Т-клетките от мононуклеарните клетки на периферната кръв (PBMC) при пациенти с рак на яйчниците, ние извършихме генетичен скрининг в Т-клетки и установихме, че Tubby (TUB) е транскрипционен фактор за NAMPT. И накрая, приложихме тези основни знания в (пред)клиниката и показахме много силни доказателства, че добавянето на NAD+ драстично подобрява антитуморната убиваща активност както при терапията с приемно прехвърлени CAR-T клетки, така и при терапията с блокиране на имунните контролни точки, което показва техния обещаващ потенциал за насочване към метаболизма на NAD+ за по-добро лечение на рак.
1.NAD+ регулира активирането на Т-клетките, като влияе върху енергийния метаболизъм
След антигенна стимулация Т-клетките претърпяват метаболитно препрограмиране, от митохондриално окисление до гликолиза като основен източник на АТФ. Като същевременно поддържат достатъчно митохондриални функции за подпомагане на клетъчната пролиферация и ефекторните функции. Като се има предвид, че NAD+ е основният коензим за окислително-редукционен синтез, изследователите провериха ефекта на NAD+ върху нивото на метаболизма в Т-клетките чрез експерименти като метаболитна масспектрометрия и етикетиране на изотопи. Резултатите от ин витро експерименти показват, че дефицитът на NAD+ значително ще намали нивото на гликолиза, TCA цикъла и метаболизма на електронната транспортна верига в Т-клетките. Чрез експеримента за попълване на АТФ изследователите установиха, че липсата на NAD+ главно инхибира производството на АТФ в Т-клетките, като по този начин намалява нивото на активиране на Т-клетките.
2. Пътят на спасителен синтез на NAD+, регулиран от NAMPT, е от съществено значение за активирането на Т-клетките
Процесът на метаболитно препрограмиране регулира активирането и диференциацията на имунните клетки. Насочването към метаболизъм на Т-клетките дава възможност за модулиране на имунния отговор по клетъчен начин. Имунните клетки в туморната микросреда, собственото им метаболитно ниво също ще бъдат съответно засегнати. Изследователите в тази статия са открили важната роля на NAMPT в активирането на Т-клетките чрез скрининг на sgRNA в целия геном и експерименти за скрининг на малки молекули, свързани с метаболизма. Никотинамид аденин динуклеотид (NAD+) е коензим за окислително-редукционни реакции и може да бъде синтезиран чрез спасителния път, пътя на синтеза de novo и пътя на Preiss-Handler. Метаболитният ензим NAMPT участва главно в спасителния синтез на NAD+. Анализът на клинични туморни проби установи, че в инфилтриращите тумора Т-клетки техните нива на NAD+ и NAMPT са по-ниски от тези на другите Т-клетки. Изследователите спекулират, че нивата на NAD+ могат да бъдат един от факторите, които влияят върху противотуморната активност на инфилтриращите тумора Т-клетки.
3. Добавка NAD+ за засилване на противотуморната активност на Т-клетките
Имунотерапията е проучвателно изследване в лечението на рак, но основният проблем е най-добрата стратегия за лечение и ефективността на имунотерапията в цялата популация. Изследователите искат да проучат дали повишаването на способността за активиране на Т-клетките чрез допълване на нивата на NAD+ може да засили ефекта от имунотерапията, базирана на Т-клетки. В същото време, в модела на анти-CD19 CAR-T терапията и модела на терапия с инхибитор на имунните контролни точки против PD-1 е потвърдено, че добавянето на NAD+ значително засилва ефекта на убиване на тумора на Т-клетките. Изследователите установяват, че в модела на лечение с анти-CD19 CAR-T почти всички мишки в групата за лечение с CAR-T, допълнени с NAD+, постигат туморен клирънс, докато групата за лечение с CAR-T без NAD+ допълва само около 20% от мишките постигат туморен клирънс. В съответствие с това, в модела за лечение с инхибитор на имунната контролна точка против PD-1, туморите на B16F10 са относително толерантни към лечението с анти-PD-1 и инхибиторният ефект не е значителен. Въпреки това, растежът на туморите B16F10 в групата на лечение с анти-PD-1 и NAD+ може да бъде значително инхибиран. Въз основа на това добавката с NAD+ може да засили противотуморния ефект на имунотерапията на базата на Т-клетки.
4.Как да допълваме NAD+
Молекулата NAD+ е голяма и не може да се абсорбира и използва директно от човешкото тяло. NAD+, погълнат директно през устата, се хидролизира главно от граничните клетки на четката в тънките черва. По отношение на мисленето наистина има друг начин за допълване на NAD+, който е да се намери начин за допълване на определено вещество, така че то да може да синтезира NAD+ автономно в човешкото тяло. Има три начина за синтезиране на NAD+ в човешкото тяло: път на Preiss-Handler, път на синтез de novo и път на синтез на спасяване. Въпреки че трите начина могат да синтезират NAD+, има и първично и вторично разграничение. Сред тях NAD+, произведен от първите два синтетични пътя, представлява само около 15% от общия човешки NAD+, а останалите 85% се постигат чрез коригиращ синтез. С други думи, спасителният път за синтез е ключът към човешкото тяло да допълни NAD+.
Сред прекурсорите на NAD+, никотинамид (NAM), NMN и никотинамид рибоза (NR) синтезират NAD+ чрез спасителен път на синтез, така че тези три вещества са се превърнали в избор на организма за добавяне на NAD+.
Въпреки че самият NR няма странични ефекти, в процеса на синтеза на NAD+ по-голямата част от него не се превръща директно в NMN, а първо трябва да се усвои в NAM и след това да участва в синтеза на NMN, който все още не може да избегне ограничението на ензимите, ограничаващи скоростта. Следователно способността за допълване на NAD+ чрез перорално приложение на NR също е ограничена.
Като предшественик за добавяне на NAD+, NMN не само заобикаля ограничаването на ензимите, ограничаващи скоростта, но също така се абсорбира много бързо в организма и може директно да се превърне в NAD+. Следователно, той може да се използва като директен, бърз и ефективен метод за допълване на NAD+.
Експертни отзиви:
Сю Ченци (Център за високи постижения и иновации в областта на молекулярните клетъчни науки, Китайска академия на науките, експерт по изследвания в областта на имунологията)
Лечението на рака е проблем в света. Развитието на имунотерапията компенсира ограниченията на традиционното лечение на рак и разшири методите на лечение на лекарите. Имунотерапията на рака може да бъде разделена на терапия за блокиране на имунните контролни точки, терапия с инженерни Т-клетки, туморна ваксина и др. Тези методи на лечение са изиграли определена роля в клиничното лечение на рака. В същото време това също прави настоящия фокус на изследванията в областта на имунотерапията върху това как допълнително да се засили ефектът на имунотерапията и да се разширят бенефициентите на имунотерапията.