10 Ağustos 2021'de, Şanghay Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden araştırmacılar, Hücre Raporlarında tümör infiltrasyonuna maruz kalan T hücrelerinde kusurlu TUBBY aracılı NAMPT transkripsiyonunu kurtararak tümör öldürme işlevini güçlendiriyor başlıklı bir makale yayınladılar ve CAR-T tedavisi ve bağışıklık kontrol noktası inhibitörü tedavisi sırasında takviye edilen NAD + 'nın T'nin anti-tümör aktivitesini iyileştirebileceğini ortaya koydu.
Şu anda, bir besin ürünü olarak NAD + 'nın ek öncüsü, insan tüketimi güvenliği açısından doğrulanmıştır. Bu başarı, T hücrelerinin anti-tümör aktivitesini iyileştirmek için basit ve uygulanabilir yeni bir yöntem sağlar.
Doğal olarak oluşan tümör infiltre eden lenfositlerin (TIL'ler) ve genetik olarak tasarlanmış T hücrelerinin evlat edinici transferinin yanı sıra T hücrelerinin işlevini artırmak için immün kontrol noktası blokajının (ICB) kullanımını içeren kanser immünoterapileri, aksi takdirde tedaviye dirençli kanserlerin kalıcı klinik yanıtlarını elde etmek için umut verici yaklaşımlar olarak ortaya çıkmıştır (Lee ve ark., 2015; Rosenberg ve Restifo, 2015; Sharma ve Allison, 2015). İmmünoterapiler klinikte başarılı bir şekilde kullanılmasına rağmen fayda gören hasta sayısı hala sınırlıdır (Fradet ve ark., 2019; Newick ve diğerleri, 2017). Tümör mikroçevresi (TME) ile ilişkili immünosupresyon, her iki immünoterapiye de düşük yanıt vermenin ve/veya hiç yanıt vermemenin ana nedeni olarak ortaya çıkmıştır (Ninomiya ve ark., 2015; Schoenfeld ve Hellmann, 2020). Bu nedenle, immün tedavilerde TME ile ilişkili sınırlamaların araştırılması ve üstesinden gelinmesine yönelik çabalar büyük önem taşımaktadır.
Bağışıklık hücrelerinin ve kanser hücrelerinin birçok temel metabolik yolu paylaşması, TME'deki besinler için uzlaşmaz bir rekabete işaret eder (Andrejeva ve Rathmell, 2017; Chang ve diğerleri, 2015). Kontrolsüz çoğalma sırasında, kanser hücreleri daha hızlı metabolit üretimi için alternatif yolları ele geçirir (Vander Heiden ve ark., 2009). Sonuç olarak, TME'de toksik olabilen besin tükenmesi, hipoksi, asitlik ve metabolitlerin oluşumu başarılı immünoterapiyi engelleyebilir (Weinberg ve ark., 2010). Gerçekten de, TIL'ler genellikle büyüyen tümörler içinde mitokondriyal stres yaşar ve tükenir (Scharping ve diğerleri, 2016). İlginç bir şekilde, çok sayıda çalışma, TME'deki metabolik değişikliklerin T hücresi farklılaşmasını ve fonksiyonel aktivitesini yeniden şekillendirebileceğini de göstermektedir (Bailis ve diğerleri, 2019; Chang ve ark., 2013; Peng ve diğerleri, 2016). Tüm bu kanıtlar, T hücrelerindeki metabolik yeniden programlamanın onları stresli bir metabolik ortamdan kurtarabileceğini ve böylece anti-tümör aktivitelerini yeniden canlandırabileceğini varsaymamız için bize ilham verdi (Buck ve diğerleri, 2016; Zhang ve diğerleri, 2017).
Bu mevcut çalışmada, hem genetik hem de kimyasal taramaları entegre ederek, NAD + biyosentezinde yer alan önemli bir gen olan NAMPT'nin T hücresi aktivasyonu için gerekli olduğunu belirledik. NAMPT inhibisyonu, T hücrelerinde sağlam NAD + düşüşüne yol açtı, böylece glikoliz regülasyonunu ve mitokondriyal fonksiyonu bozdu, ATP sentezini bloke etti ve T hücresi reseptörü (TCR) aşağı akış sinyal kaskadını sönümledi. Over kanseri hastalarında TIL'lerin periferik kan mononükleer hücrelerinden (PBMC'ler) elde edilen T hücrelerinden nispeten daha düşük NAD + ve NAMPT ekspresyon seviyelerine sahip olduğu gözlemine dayanarak, T hücrelerinde genetik tarama yaptık ve Tubby'nin (TUB) NAMPT için bir transkripsiyon faktörü olduğunu belirledik. Son olarak, bu temel bilgiyi (ön) klinikte uyguladık ve NAD + takviyesinin hem evlat edinilmiş olarak transfer edilen CAR-T hücre tedavisinde hem de bağışıklık kontrol noktası blokaj tedavisinde anti-tümör öldürme aktivitesini önemli ölçüde iyileştirdiğine dair çok güçlü kanıtlar gösterdik, bu da kanserleri daha iyi tedavi etmek için NAD + metabolizmasını hedefleme konusunda umut verici potansiyellerini gösteriyor.
1.NAD +, enerji metabolizmasını etkileyerek T hücrelerinin aktivasyonunu düzenler
Antijen stimülasyonundan sonra, T hücreleri, mitokondriyal oksidasyondan ATP'nin ana kaynağı olarak glikolize kadar metabolik yeniden programlamaya uğrar. Hücre proliferasyonunu ve efektör fonksiyonlarını desteklemek için yeterli mitokondriyal fonksiyonları korurken. NAD + 'nın redoks için ana koenzim olduğu göz önüne alındığında, araştırmacılar metabolik kütle spektrometresi ve izotop etiketleme gibi deneyler yoluyla NAD + 'nın T hücrelerindeki metabolizma seviyesi üzerindeki etkisini doğruladılar. İn vitro deneylerin sonuçları, NAD + eksikliğinin T hücrelerinde glikoliz, TCA döngüsü ve elektron taşıma zinciri metabolizması seviyesini önemli ölçüde azaltacağını göstermektedir. Araştırmacılar, ATP'yi yenileme deneyi sayesinde, NAD + eksikliğinin esas olarak T hücrelerinde ATP üretimini engellediğini ve böylece T hücresi aktivasyon seviyesini azalttığını buldular.
2. NAMPT tarafından düzenlenen NAD + kurtarma sentezi yolu, T hücresi aktivasyonu için gereklidir
Metabolik yeniden programlama süreci, bağışıklık hücrelerinin aktivasyonunu ve farklılaşmasını düzenler. T hücresi metabolizmasını hedeflemek, bağışıklık tepkisini hücresel bir şekilde modüle etmek için bir fırsat sağlar. Tümör mikroçevresindeki bağışıklık hücreleri, kendi metabolik seviyeleri de buna bağlı olarak etkilenecektir. Bu makaledeki araştırmacılar, genom çapında sgRNA taraması ve metabolizma ile ilgili küçük molekül inhibitörü tarama deneyleri yoluyla T hücrelerinin aktivasyonunda NAMPT'nin önemli rolünü keşfettiler. Nikotinamid adenin dinükleotid (NAD +), redoks reaksiyonları için bir koenzimdir ve kurtarma yolu, de novo sentez yolu ve Preiss-Handler yolu yoluyla sentezlenebilir. NAMPT metabolik enzimi esas olarak NAD + kurtarma sentezi yolunda yer alır. Klinik tümör örneklerinin analizi, tümör infiltre eden T hücrelerinde NAD + seviyelerinin ve NAMPT seviyelerinin diğer T hücrelerinden daha düşük olduğunu buldu. Araştırmacılar, NAD + seviyelerinin tümöre sızan T hücrelerinin anti-tümör aktivitesini etkileyen faktörlerden biri olabileceğini düşünüyorlar.
3. T hücrelerinin anti-tümör aktivitesini arttırmak için NAD + takviyesi yapın
İmmünoterapi, kanser tedavisinde keşif araştırması olmuştur, ancak asıl sorun, en iyi tedavi stratejisi ve genel popülasyonda immünoterapinin etkinliğidir. Araştırmacılar, NAD + seviyelerini tamamlayarak T hücrelerinin aktivasyon kabiliyetini arttırmanın T hücresi bazlı immünoterapinin etkisini artırıp artıramayacağını araştırmak istiyor. Aynı zamanda, anti-CD19 CAR-T tedavi modelinde ve anti-PD-1 bağışıklık kontrol noktası inhibitörü tedavi modelinde, NAD + takviyesinin T hücrelerinin tümör öldürme etkisini önemli ölçüde arttırdığı doğrulandı. Araştırmacılar, anti-CD19 CAR-T tedavi modelinde, NAD + ile takviye edilmiş CAR-T tedavi grubundaki hemen hemen tüm farelerin tümör klerensi elde ettiğini, NAD + içermeyen CAR-T tedavi grubunun ise farelerin sadece yaklaşık % 20'sini desteklediğini buldular. Bununla tutarlı olarak, anti-PD-1 bağışıklık kontrol noktası inhibitörü tedavi modelinde, B16F10 tümörleri anti-PD-1 tedavisine nispeten toleranslıdır ve inhibitör etki önemli değildir. Bununla birlikte, anti-PD-1 ve NAD + tedavi grubundaki B16F10 tümörlerinin büyümesi önemli ölçüde inhibe edilebilir. Buna dayanarak, NAD + takviyesi, T hücresi bazlı immünoterapinin anti-tümör etkisini artırabilir.
4. NAD + nasıl eklenir
NAD + molekülü büyüktür ve insan vücudu tarafından doğrudan emilemez ve kullanılamaz. Doğrudan ağızdan alınan NAD + esas olarak ince bağırsaktaki fırça sınır hücreleri tarafından hidrolize edilir. Düşünme açısından, NAD + 'yı takviye etmenin başka bir yolu daha vardır, bu da belirli bir maddeyi insan vücudunda otonom olarak NAD + sentezleyebilmesi için takviye etmenin bir yolunu bulmaktır. İnsan vücudunda NAD + sentezlemenin üç yolu vardır: Preiss-Handler yolu, de novo sentez yolu ve kurtarma sentezi yolu. Üç yol NAD + 'yı sentezleyebilse de, birincil ve ikincil bir ayrım da vardır. Bunlar arasında, ilk iki sentetik yol tarafından üretilen NAD +, toplam insan NAD + 'nın yalnızca yaklaşık %15'ini oluşturur ve kalan %85'i iyileştirici sentez yoluyla elde edilir. Başka bir deyişle, kurtarma sentez yolu, insan vücudunun NAD + 'yı desteklemesinin anahtarıdır.
NAD + 'nın öncüleri arasında, nikotinamid (NAM), NMN ve nikotinamid riboz (NR), NAD + 'yı bir kurtarma sentez yolu yoluyla sentezler, bu nedenle bu üç madde NAD + takviyesi için vücudun tercihi haline gelmiştir.
NR'nin kendisinin hiçbir yan etkisi olmamasına rağmen, NAD + sentezi sürecinde, çoğu doğrudan NMN'ye dönüştürülmez, ancak önce NAM'a sindirilmesi ve daha sonra NMN sentezine katılması gerekir, bu da hala hız sınırlayıcı enzimlerin sınırlamasından kaçamaz. Bu nedenle, NR'nin oral yoldan verilmesi yoluyla NAD + 'yı takviye etme yeteneği de sınırlıdır.
NAD+'yı takviye etmenin bir öncüsü olarak NMN, yalnızca hız sınırlayıcı enzimlerin kısıtlamasını atlamakla kalmaz, aynı zamanda vücutta çok hızlı bir şekilde emilir ve doğrudan NAD+'ya dönüştürülebilir. Bu nedenle, NAD + 'yı desteklemek için doğrudan, hızlı ve etkili bir yöntem olarak kullanılabilir.
Uzman İncelemeleri:
Xu Chenqi (Moleküler Hücre Bilimi Mükemmeliyet ve İnovasyon Merkezi, Çin Bilimler Akademisi, İmmünoloji Araştırma Uzmanı)
Kanser tedavisi dünyada bir sorundur. İmmünoterapinin gelişimi, geleneksel kanser tedavisinin sınırlamalarını telafi etmiş ve doktorların tedavi yöntemlerini genişletmiştir. Kanser immünoterapisi, bağışıklık kontrol noktası bloke edici tedavi, tasarlanmış T hücresi tedavisi, tümör aşısı vb. olarak ayrılabilir. Bu tedavi yöntemleri kanserin klinik tedavisinde belirli bir rol oynamıştır. Aynı zamanda, bu aynı zamanda immünoterapinin etkisinin nasıl daha da arttırılacağı ve immünoterapinin yararlanıcılarının nasıl genişletileceği konusundaki immünoterapi araştırmalarının mevcut odağını oluşturmaktadır.