【学术前沿】专家点评Cell Reports | 范高峰/王皞鹏联合揭示NAD+增强肿瘤免疫

点评 | 许琛琦（中科院分子细胞科学卓越创新中心）

癌症免疫治疗，包括CAR-T细胞治疗和免疫检查点阻断，是较为有效的临床治疗方法；然而，这些免疫疗法的受益人群仍旧有限。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是氧化还原反应的辅酶，能直接间接影响细胞的代谢途径、DNA修复、染色质重塑、细胞衰老等关键细胞功能。NAD+如何影响抗肿瘤免疫反应仍有待了解。这包括对免疫细胞内NAD+水平的分子调控机制有更深的了解，如何有效安全地提高NAD+水平，提高NAD+水平是否会对肿瘤免疫治疗产生有益影响。

2021年8月10日，上海科技大学生命科学与技术学院范高峰实验室与王皞鹏实验室在Cell Reports杂志上联合发表了题为NAD+ supplement potentiates tumor killing function by rescuing defective TUBBY-mediated NAMPT transcription in tumor infiltrated T cells的文章，揭示了肿瘤浸润T细胞内TUBBY-NAMPT-NAD+调控信号通路的重要作用以及提高NAD+水平对于肿瘤免疫治疗的协同促进效果。

通过全基因组sgRNA筛选实验以及高通量代谢抑制剂筛选实验发现，烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）介导的NAD+补救途径是T细胞活化所必需的。分别对外周血T细胞与肿瘤浸润T细胞（TIL）内NAD+水平的进一步分析表明，TIL的NAD+水平相对较低。与此相一致地，研究还发现NAMPT在TIL中的水平也很低。通过进一步的筛选证明，NAMPT的表达水平由转录因子Tubby动态控制，而Tubby的活性依赖于TCR-PLC 信号轴。

为了研究NAD+水平降低是如何影响T细胞活化的，作者通过LC-MS和同位素标记实验，发现T细胞中NAD+水平过低，会导致糖酵解途径被抑制，线粒体功能被破坏，从而阻断了ATP合成和TCR级联信号传导（图1）。

图1 抑制NAD+合成导致糖酵解途径被抑制

基于NAD+在T细胞活化中的重要作用，作者进一步在CAR-T肿瘤治疗模型和Anti-PD1肿瘤治疗模型中进行了pre-clinical实验，并证明了补充NAD+可以在多种动物模型中显著提高基于T细胞的免疫治疗的抗肿瘤杀伤活性。

作者认为联合使用NAD+食物补充剂可以显著增强T细胞活化，有望影响癌症免疫治疗方案，为免疫治疗效果较差的肿瘤提供可能的新策略。目前，他们主要在动物肿瘤模型中进行了相关研究。NAD+补充剂与免疫治疗结合是否可以作为治疗策略，需要在人类临床试验中进行进一步验证。

上海科技大学生命学院助理研究员王月桐、博士研究生王飞和邱士真、国际和平妇幼保健院王丽华主任医师为该论文的共同第一作者，范高峰教授和王皞鹏教授为该论文的共同通讯作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109516

专家点评

许琛琦（中科院分子细胞科学卓越创新中心，免疫学研究专家）

癌症治疗是世界难题，免疫疗法的发展弥补了传统癌症治疗的局限性，扩展了医生们的治疗手段。癌症免疫疗法可以分为免疫检查点阻断疗法、工程化T细胞疗法、肿瘤疫苗等，这些治疗方法都在癌症临床治疗中起到了一定的效果。同时，这也使得关于如何进一步增强免疫治疗效果，扩大免疫治疗受益人群成为了当前免疫治疗研究重点。

上海科技大学范高峰实验室与王皞鹏实验室合作在Cell Reports杂志在线发表题为NAD+ supplement potentiates tumor killing function by rescuing defective TUBBY-mediated NAMPT transcription in tumor infiltrated T cells 的文章，揭示了NAD+在T细胞激活中的作用。当在CAR-T治疗和免疫检查点抑制剂治疗的过程中同时补充NAD+，能够提高T抗肿瘤活性。值得一提的是，目前NAD+的补充前体，作为营养品，其人体食用安全性已被验证。这一成果为提高T细胞抗肿瘤活性提供了简便可行的新方法。

1. NAMPT调控的NAD+补救合成通路在T细胞激活中必不可少

代谢重编程过程调控了免疫细胞的激活和分化。靶向T细胞代谢提供了以细胞内在方式调节免疫应答的机会。免疫细胞在肿瘤微环境中，其自身代谢水平也会受到相应的影响。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的实验，发现了NAMPT在T细胞激活中的重要作用。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途径进行合成。而NAMPT代谢酶主要参与了NAD+的补救合成途径。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水平相较其它T细胞较低。研究人员猜测，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。

2. NAD+通过影响能量代谢调控T细胞的活化

在抗原刺激后，T细胞发生代谢重编程，从线粒体氧化转为糖酵解作为ATP的主要来源，但是同时维持足够强的线粒体功能来支持细胞增殖与效应功能。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细胞内代谢水平的影响。体外实验结果显示，NAD+缺乏将显著降低T细胞内糖酵解、TCA循环和电子传递链的代谢水平。通过补回ATP的实验，研究人员发现，NAD+缺乏主要是抑制了T细胞内ATP的生成从而减弱了T细胞激活的水平。

3. 补充NAD+增强T细胞抗肿瘤活性

免疫疗法在癌症治疗中已有探索性研究，但是主要问题有最佳治疗策略、在整体人群免疫治疗的有效性。研究人员为了研究通过补充NAD+水平增强T细胞的激活能力是否能增强以T细胞为主的免疫治疗效果，同时在anti-CD19的CAR-T治疗模型和anti-PD-1的免疫检验点抑制剂治疗模型中验证了补充NAD+显著增强了T细胞的肿瘤杀伤作用。研究人员发现，在anti-CD19的CAR-T治疗模型中，补充NAD+组的CAR-T治疗组几乎所有小鼠达到了肿瘤清除效果，而未补充NAD+组的CAR-T治疗组仅有约20%的小鼠达到肿瘤清除效果。与此一致的，在anti-PD-1的免疫检验点抑制剂治疗模型中，B16F10肿瘤对于anti-PD-1处理相对耐受，抑制效果并不显著；但是anti-PD-1与NAD+联合处理组的B16F10肿瘤生长可以明显被抑制。基于此，NAD+补充可以增强以T细胞为主的免疫治疗的抗肿瘤效果。

综上所述，这项研究揭示了NAD+在T细胞活化中的重要作用。同时，本项研究也引出了许多后续相关的问题。比如NAD+水平是否会影响记忆性T细胞的形成？T细胞与肿瘤细胞在肿瘤微环境内其NAD+水平的调控机制？这些关键问题都有待进一步的研究去解答。

来源：BioArt

原标题：《【学术前沿】专家点评Cell Reports | 范高峰/王皞鹏联合揭示NAD+增强肿瘤免疫》

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