煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)是能量代謝和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的重要中介[1]，除了在氧化磷酸化和氧化還原反應(yīng)中的功能外，NAD⁺還作為許多酶的底物，并參與許多生物過(guò)程，如DNA修復(fù)、炎癥和蛋白質(zhì)乙?；痆2]。煙酰胺磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶(NAMPT)是NAD⁺合成途徑的限速酶，NAMPT和NAD⁺在幾種人類惡性腫瘤中經(jīng)常上調(diào)，并在腫瘤的起始、進(jìn)展和復(fù)發(fā)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[3]。然而，NAMPT介導(dǎo)的NAD⁺代謝在調(diào)控腫瘤免疫逃逸中的作用尚不清楚。

近年來(lái)，免疫檢查點(diǎn)抑制劑在腫瘤免疫治療方面取得了顯著的臨床突破。程序性死亡配體1（PD-L1，也稱為CD274或B7-H1）在多種癌癥中高表達(dá)，并通過(guò)與活化的T細(xì)胞表面的受體PD-1相互作用來(lái)調(diào)節(jié)免疫逃逸，導(dǎo)致T細(xì)胞衰竭。PD-1/PD-L1軸抑制劑可顯著增強(qiáng)T細(xì)胞應(yīng)答，并在多種晚期癌癥中表現(xiàn)出顯著的臨床應(yīng)答。

然而，臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，抗PD-1/PD-L1抗體等免疫治療在實(shí)體瘤中的有效率低，僅20%左右。此外，長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)性的單一使用免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療腫瘤并不能收到預(yù)期的療效，甚至容易引發(fā)免疫耐受。因此，尋找行之有效的療效預(yù)測(cè)標(biāo)志和聯(lián)合治療是提高腫瘤免疫治療效果和推進(jìn)腫瘤精準(zhǔn)免疫治療的重要方法。NAD⁺代謝與癌癥有關(guān)。然而，其在免疫檢查點(diǎn)調(diào)控和免疫逃逸中的作用尚不清楚。

第二軍醫(yī)大學(xué)東方肝膽外科醫(yī)院/國(guó)家肝癌科學(xué)中心王紅陽(yáng)院士/楊文研究員團(tuán)隊(duì)在Cell Metabolism上發(fā)表了題為 NAD⁺ metabolism maintains inducible PD-L1 expression to drive tumor immune evasion 的研究論文，揭示了NAD⁺代謝通過(guò)調(diào)節(jié)免疫檢查點(diǎn)PD-L1的表達(dá)，驅(qū)動(dòng)腫瘤免疫逃逸的新機(jī)制，并提出了通過(guò)補(bǔ)充NAD⁺前體增強(qiáng)免疫治療耐受腫瘤對(duì)抗PD-1/PD-L1抗體治療敏感性的新策略[5]。

 

結(jié)果

1 NAD⁺代謝控制CD8⁺T細(xì)胞依賴性腫瘤抑制作用
 

此外，Nampt KO和抑制劑治療也導(dǎo)致腫瘤浸潤(rùn)的CD8⁺T細(xì)胞增加，而NMN補(bǔ)充限制了CD8⁺T細(xì)胞浸潤(rùn)（圖1H,I）。進(jìn)一步對(duì)皮下接種shNampt或shCtrl細(xì)胞的小鼠中清除了CD8⁺T細(xì)胞、CD4⁺T細(xì)胞或這兩種亞群（圖1J），在C57BL/6小鼠中，使用CD8單獨(dú)或CD8和CD4抗體同時(shí)消耗治療后，shNampt和shCtrl腫瘤的腫瘤負(fù)荷差異不存在，而CD4單獨(dú)消耗仍然導(dǎo)致較小的shNampt腫瘤（圖1K,L）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，NAD⁺代謝控制CD8⁺T細(xì)胞依賴性腫瘤抑制作用。

 

 圖1 NAD⁺代謝控制CD8⁺T細(xì)胞依賴性腫瘤抑制作用

2 NAD⁺代謝驅(qū)動(dòng)腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)
 

        接下來(lái)，研究人員驗(yàn)證NAD⁺代謝與T細(xì)胞依賴的腫瘤抑制的機(jī)制，作者通過(guò)TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)和臨床樣本分析了NAMPT與T細(xì)胞相關(guān)免疫檢查點(diǎn)分子表達(dá)的相關(guān)性，NAMPT和PD-L1 的mRNA的表達(dá)正相關(guān)（圖2A,B）。干擾Nampt導(dǎo)致PD-L1表達(dá)下降，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)表明NAD⁺代謝可能通過(guò)促進(jìn)PD-L1表達(dá)而驅(qū)動(dòng)腫瘤免疫逃逸。

 

圖2 NAD⁺代謝驅(qū)動(dòng)腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)

3 NAD⁺代謝通過(guò)Stat1依賴的IFNγ信號(hào)通路調(diào)控PD-L1

        基因集富集分析（GSEA）表明，NAMPT和IFNγ信號(hào)通路（Jak/Stat pathway）在TCGA介導(dǎo)的肝癌中高度相關(guān)。之前研究IFNγ刺激的Jak/Stat/干擾素調(diào)節(jié)因子-1 （Irf1）信號(hào)軸正向介導(dǎo)PD-L1表達(dá)，結(jié)合WB實(shí)驗(yàn)等驗(yàn)證，NAD⁺代謝調(diào)節(jié)stat1依賴的IFNγ信號(hào)通路在癌癥中的PD-L1誘導(dǎo)。

圖3 NAD⁺代謝通過(guò)Stat1依賴的IFNγ信號(hào)通路調(diào)控PD-L1

4 NAD⁺代謝通過(guò)α-KG維持甲基胞嘧啶雙加氧酶Tet1的表達(dá)和活性
 

NAD⁺代謝通過(guò)NAD⁺/NADH氧化還原狀態(tài)調(diào)節(jié)線粒體能量生產(chǎn)，通過(guò)NAD⁺依賴的酶活性調(diào)節(jié)多種生物功能、衰老、疾病和癌癥。研究人員通過(guò)測(cè)序結(jié)合質(zhì)譜分析等實(shí)驗(yàn)表明，NAD⁺代謝通過(guò)依賴于α-KG的Tet1調(diào)節(jié)IFNγ-Stat1-Irf1軸誘導(dǎo)的PD-L1表達(dá)。
 

圖4 NAD⁺代謝通過(guò)α-KG維持甲基胞嘧啶雙加氧酶Tet1的表達(dá)和活性

5 IFNγ激活的Stat1招募與Irf1結(jié)合的Tet1以調(diào)節(jié)Irf1去甲基化導(dǎo)致PD-L1表達(dá)
 

研究人員進(jìn)一步探討NAD⁺代謝介導(dǎo)的Tet1如何調(diào)控IFNγ信號(hào)通路和PD-L1表達(dá)，發(fā)現(xiàn)，IFNγ激活的Stat1招募與Irf1位點(diǎn)結(jié)合的Tet1，促進(jìn)Irf1去甲基化和轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)下游PD-L1的表達(dá)。
 

圖5 IFNγ激活的Stat1招募與Irf1結(jié)合的Tet1以調(diào)節(jié)Irf1去甲基化導(dǎo)致PD-L1表達(dá)

6 NAMPT-TET1-p-STAT1-IRF1-PD-L1軸在人類癌癥中激活并預(yù)測(cè)不良預(yù)后
 

接下來(lái)，研究人員檢測(cè)NAMPT-TET1-p-STAT1-IRF1-PD-L1軸在癌癥患者組織中的蛋白表達(dá)水平，NAMPT、TET1、p-STAT1、IRF1和PDL1在肝癌中表達(dá)明顯升高。臨床數(shù)據(jù)分析表明，NAMPT-TET1-p-STAT1-IRF1-PD-L1軸高表達(dá)的患者生存率明顯較低。
 

圖6 NAMPT-TET1-p-STAT1-IRF1-PD-L1軸在人類癌癥中激活并預(yù)測(cè)不良預(yù)后

7 NAMPT預(yù)測(cè)PD-(L)1檢查點(diǎn)阻斷和NAD⁺補(bǔ)充增加抗PD-(L)1的免疫治療效果
 

基于在腫瘤中NAD⁺代謝驅(qū)動(dòng)PD-L1誘導(dǎo)和CD8⁺T細(xì)胞衰竭，作者選擇抗PD-(L)1治療敏感且PD-L1高表達(dá)的Hepa1-6腫瘤模型（圖7A），檢測(cè)NAMPT表達(dá)水平是否影響PDL1阻斷的抗腫瘤作用。Nampt缺乏導(dǎo)致抗PD-L1在體內(nèi)治療效果不佳（圖7B,C），腫瘤NAMPT表達(dá)可作為更好的免疫治療療效的預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物。

接下來(lái)，作者選擇抗PD-(L)1治療耐受腫瘤模型（低PDL1和高CD38）的LLC肺癌和Pan02胰腺癌模型和次級(jí)耐受腫瘤模型（CD38過(guò)表達(dá)的Hepa1-6細(xì)胞）來(lái)檢驗(yàn)NAD⁺補(bǔ)充是否能使這些腫瘤對(duì)免疫治療敏感。NMN聯(lián)合PD-L1抗體可顯著抑制體內(nèi)腫瘤進(jìn)展（圖7H, I, L,M），提示NMN的補(bǔ)充可以逆轉(zhuǎn)這兩種腫瘤模型對(duì)免疫治療的耐藥性。免疫浸潤(rùn)進(jìn)一步分析表明，NMN和PD-L1聯(lián)合可顯著促進(jìn)CD8⁺T細(xì)胞浸潤(rùn)，NAD⁺補(bǔ)充可能是一種有希望的治療策略，以增強(qiáng)PD-L1抗體的抗腫瘤作用。
 

 

結(jié)論：