Коэнзим НАД+ может повышать иммунитет опухоли! Комментарий эксперта Китайской академии наук

10 августа 2021 года исследователи из Шанхайского университета науки и технологий опубликовали статью под названием «Добавка НАД+ потенцирует функцию уничтожения опухоли, спасая дефектную TUBBY-опосредованную транскрипцию NAMPT в инфильтрированных опухолью Т-клетках» в Cell Reports, показывая, что НАД+ в добавках во время терапии CAR-T-клетками и терапии ингибиторами контрольных точек иммунного ответа может улучшить противоопухолевую активность Т.

В настоящее время дополнительный прекурсор НАД+ в качестве пищевого продукта был проверен на безопасность для употребления в пищу человеком. Это достижение обеспечивает простой и осуществимый новый метод улучшения противоопухолевой активности Т-клеток. Иммунотерапия рака, включающая адоптивный перенос естественных инфильтрирующих опухоль лимфоцитов (TIL) и генетически модифицированных Т-клеток, а также использование блокады контрольных точек иммунного ответа (ICB) для усиления функции Т-клеток, стала многообещающим подходом к достижению устойчивого клинического ответа на рак, в противном случае не поддающийся лечению (Lee et al., 2015; «Розенберг и Рестифо», 2015; Шарма и Эллисон, 2015). Несмотря на то, что иммунотерапия успешно применяется в клинике, число пациентов, получающих от нее пользу, по-прежнему ограничено (Fradet et al., 2019; Newick et al., 2017). Иммуносупрессия, связанная с микроокружением опухоли (ТМЭ), стала основной причиной низкого ответа и/или отсутствия ответа на оба вида иммунотерапии (Ninomiya et al., 2015; Schoenfeld and Hellmann, 2020). Поэтому усилия по изучению и преодолению ограничений, связанных с TME, в иммунной терапии имеют большое значение.

Тот факт, что иммунные и раковые клетки имеют много общих фундаментальных метаболических путей, подразумевает непримиримую конкуренцию за питательные вещества в TME (Andrejeva and Rathmell, 2017; Chang et al., 2015). Во время неконтролируемой пролиферации раковые клетки захватывают альтернативные пути для более быстрого образования метаболитов (Vander Heiden et al., 2009). Как следствие, истощение питательных веществ, гипоксия, повышенная кислотность и образование метаболитов, которые могут быть токсичными в ТМЭ, могут препятствовать успешной иммунотерапии (Weinberg et al., 2010). Действительно, TIL часто испытывают митохондриальный стресс в растущих опухолях и истощаются (Scharping et al., 2016). Интересно, что многочисленные исследования также указывают на то, что метаболические изменения в ТМЭ могут изменить дифференцировку и функциональную активность Т-клеток (Bailis et al., 2019; Chang et al., 2013; Peng et al., 2016). Все эти данные натолкнули нас на гипотезу о том, что метаболическое перепрограммирование в Т-клетках может спасти их от стрессовой метаболической среды, тем самым активизировав их противоопухолевую активность (Buck et al., 2016; Zhang et al., 2017). В текущем исследовании, объединив как генетический, так и химический скрининг, мы определили, что NAMPT, ключевой ген, участвующий в биосинтезе НАД+, имеет важное значение для активации Т-клеток. Ингибирование NAMPT приводило к устойчивому снижению НАД+ в Т-клетках, тем самым нарушая регуляцию гликолиза и функцию митохондрий, блокируя синтез АТФ и ослабляя нисходящий сигнальный каскад Т-клеточного рецептора (TCR). Основываясь на наблюдении за тем, что TIL имеют относительно более низкие уровни экспрессии NAD+ и NAMPT, чем Т-клетки из мононуклеарных клеток периферической крови (PBMC) у пациенток с раком яичников, мы провели генетический скрининг Т-клеток и определили, что Tubby (TUB) является транскрипционным фактором для NAMPT. Наконец, мы применили эти базовые знания в (до)клинической практике и продемонстрировали очень убедительные доказательства того, что добавки с НАД+ значительно улучшают противоопухолевую активность как при адоптивно перенесенных CAR-T-клетках, так и при терапии блокадами контрольных точек иммунного ответа, что указывает на их многообещающий потенциал для нацеливания на метаболизм НАД+ для лучшего лечения рака.1.НАД+ регулирует активацию Т-клеток, влияя на энергетический метаболизм

После стимуляции антигеном Т-клетки подвергаются метаболическому перепрограммированию, от митохондриального окисления до гликолиза как основного источника АТФ. Сохраняя при этом достаточные функции митохондрий для поддержки пролиферации клеток и эффекторных функций. Учитывая, что НАД+ является основным коферментом для окислительно-восстановительного потенциала, исследователи проверили влияние НАД+ на уровень метаболизма в Т-клетках с помощью таких экспериментов, как метаболическая масс-спектрометрия и мечение изотопов. Результаты экспериментов in vitro показывают, что дефицит НАД+ значительно снижает уровень гликолиза, цикла ТСА и метаболизма электронной транспортной цепи в Т-клетках. В ходе эксперимента по восполнению АТФ исследователи обнаружили, что недостаток НАД+ в основном ингибирует выработку АТФ в Т-клетках, тем самым снижая уровень активации Т-клеток.

2. Путь синтеза НАД+, регулируемый NAMPT, имеет важное значение для активации Т-клеток

Процесс метаболического перепрограммирования регулирует активацию и дифференцировку иммунных клеток. Нацеливание на метаболизм Т-клеток дает возможность модулировать иммунный ответ клеточным способом. Соответственно будут затронуты и иммунные клетки в микроокружении опухоли, их собственный уровень метаболизма. Исследователи в этой статье обнаружили важную роль NAMPT в активации Т-клеток с помощью полногеномного скрининга sgRNC и экспериментов по скринингу низкомолекулярных ингибиторов, связанных с метаболизмом. Никотинамидадениндинуклеотид (НАД+) является коферментом для окислительно-восстановительных реакций и может быть синтезирован через путь спасения, путь синтеза de novo и путь Прейсса-Хэндлера. Метаболический фермент NAMPT в основном участвует в пути синтеза НАД+. Анализ клинических образцов опухолей показал, что в инфильтрирующих опухоль Т-клетках уровни НАД+ и NAMPT были ниже, чем у других Т-клеток. Исследователи предполагают, что уровень НАД+ может быть одним из факторов, влияющих на противоопухолевую активность инфильтрирующих опухоль Т-клеток.

3. Добавка НАД+ для усиления противоопухолевой активности Т-клеток

Иммунотерапия является поисковым исследованием в лечении рака, но основной проблемой является наилучшая стратегия лечения и эффективность иммунотерапии в общей популяции. Исследователи хотят изучить, может ли усиление активационной способности Т-клеток путем добавления уровня НАД+ усилить эффект иммунотерапии на основе Т-клеток. В то же время в модели терапии анти-CD19 CAR-T-терапией и анти-PD-1 ингибиторами контрольных точек иммунного ответа было подтверждено, что добавки НАД+ значительно усиливают опухолевый эффект Т-клеток. Исследователи обнаружили, что в модели лечения анти-CD19 CAR-T почти все мыши в группе лечения CAR-T, получавшей НАД+, достигли клиренса опухоли, в то время как группа лечения CAR-T без НАД+ достигла клиренса опухоли только в 20% случаев. В соответствии с этим, в модели лечения ингибиторами контрольных точек иммунного ответа против PD-1 опухоли B16F10 относительно толерантны к лечению анти-PD-1, и ингибирующий эффект не является значимым. Тем не менее, рост опухолей B16F10 в группе лечения анти-PD-1 и NAD+ может быть значительно ингибирован. Исходя из этого, добавки НАД+ могут усилить противоопухолевый эффект иммунотерапии на основе Т-клеток.

4.Как принимать добавки НАД+

Молекула НАД+ имеет большой размер и не может быть непосредственно поглощена и использована человеческим организмом. НАД+, поступающий внутрь перорально, в основном гидролизуется клетками в тонкой кишке. С точки зрения мышления, на самом деле есть еще один способ дополнить НАД+, который заключается в том, чтобы найти способ дополнить определенное вещество, чтобы оно могло синтезировать НАД+ автономно в организме человека. Существует три способа синтеза НАД+ в организме человека: путь Прейсса-Хэндлера, путь синтеза de novo и путь синтеза спасения. Несмотря на то, что эти три способа могут синтезировать НАД+, существует также первичное и вторичное различие. Среди них НАД+, продуцируемый первыми двумя синтетическими путями, составляет лишь около 15% от общего объема НАД+ человека, а остальные 85% достигаются путем коррекционного синтеза. Другими словами, путь синтеза спасения является ключом к тому, чтобы человеческий организм дополнял НАД+.

Среди предшественников НАД+ никотинамид (NAM), NMN и никотинамидрибоза (NR) синтезируют НАД+ через путь синтеза спасения, поэтому эти три вещества стали выбором организма для дополнения НАД+.

Хотя сам по себе НР не имеет побочных эффектов, в процессе синтеза НАД+ большая его часть не превращается непосредственно в НМН, а должна быть сначала переварена в НМН, а затем участвовать в синтезе НМН, который все еще не может избежать ограничения ферментов, ограничивающих скорость. Таким образом, возможность дополнения НАД+ путем перорального приема НР также ограничена.

В качестве прекурсора для добавки НАД+, NMN не только обходит ограничение ферментов, ограничивающих скорость, но также очень быстро всасывается в организме и может быть непосредственно преобразован в НАД+. Таким образом, его можно использовать в качестве прямого, быстрого и эффективного метода дополнения НАД+.

Отзывы экспертов:

Сюй Чэньци (Центр передового опыта и инноваций в области молекулярной клеточной науки, Китайская академия наук, эксперт по исследованиям в области иммунологии)

Лечение рака является проблемой в мире. Развитие иммунотерапии восполнило ограничения традиционного лечения рака и расширило методы лечения врачей. Иммунотерапию рака можно разделить на терапию, блокирующую контрольные точки иммунного ответа, инженерную Т-клеточную терапию, противоопухолевую вакцину и т. д. Эти методы лечения сыграли определенную роль в клиническом лечении рака. В то же время, в настоящее время исследования в области иммунотерапии сосредоточены на том, как еще больше усилить эффект иммунотерапии и расширить круг бенефициаров иммунотерапии.