煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)是能量代謝和信號轉(zhuǎn)導途徑的重要中介[1]，除了在氧化磷酸化和氧化還原反應中的功能外，NAD⁺還作為許多酶的底物，并參與許多生物過程，如DNA修復、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、進展和復發(fā)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[3]。然而，NAMPT介導的NAD⁺代謝在調(diào)控腫瘤免疫逃逸中的作用尚不清楚。

近年來，免疫檢查點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，并通過與活化的T細胞表面的受體PD-1相互作用來調(diào)節(jié)免疫逃逸，導致T細胞衰竭。PD-1/PD-L1軸抑制劑可顯著增強T細胞應答，并在多種晚期癌癥中表現(xiàn)出顯著的臨床應答。

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

第二軍醫(yī)大學東方肝膽外科醫(yī)院/國家肝癌科學中心王紅陽院士/楊文研究員團隊在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⁺代謝通過調(diào)節(jié)免疫檢查點PD-L1的表達，驅(qū)動腫瘤免疫逃逸的新機制，并提出了通過補充NAD⁺前體增強免疫治療耐受腫瘤對抗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細胞依賴性腫瘤抑制作用
 

此外，Nampt KO和抑制劑治療也導致腫瘤浸潤的CD8⁺T細胞增加，而NMN補充限制了CD8⁺T細胞浸潤（圖1H,I）。進一步對皮下接種shNampt或shCtrl細胞的小鼠中清除了CD8⁺T細胞、CD4⁺T細胞或這兩種亞群（圖1J），在C57BL/6小鼠中，使用CD8單獨或CD8和CD4抗體同時消耗治療后，shNampt和shCtrl腫瘤的腫瘤負荷差異不存在，而CD4單獨消耗仍然導致較小的shNampt腫瘤（圖1K,L）。實驗結(jié)果表明，NAD⁺代謝控制CD8⁺T細胞依賴性腫瘤抑制作用。

 

 圖1 NAD⁺代謝控制CD8⁺T細胞依賴性腫瘤抑制作用

2 NAD⁺代謝驅(qū)動腫瘤細胞誘導PD-L1表達
 

        接下來，研究人員驗證NAD⁺代謝與T細胞依賴的腫瘤抑制的機制，作者通過TCGA數(shù)據(jù)庫和臨床樣本分析了NAMPT與T細胞相關(guān)免疫檢查點分子表達的相關(guān)性，NAMPT和PD-L1 的mRNA的表達正相關(guān)（圖2A,B）。干擾Nampt導致PD-L1表達下降，體內(nèi)外實驗表明NAD⁺代謝可能通過促進PD-L1表達而驅(qū)動腫瘤免疫逃逸。

 

圖2 NAD⁺代謝驅(qū)動腫瘤細胞誘導PD-L1表達

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

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

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

4 NAD⁺代謝通過α-KG維持甲基胞嘧啶雙加氧酶Tet1的表達和活性
 

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

圖4 NAD⁺代謝通過α-KG維持甲基胞嘧啶雙加氧酶Tet1的表達和活性

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

研究人員進一步探討NAD⁺代謝介導的Tet1如何調(diào)控IFNγ信號通路和PD-L1表達，發(fā)現(xiàn)，IFNγ激活的Stat1招募與Irf1位點結(jié)合的Tet1，促進Irf1去甲基化和轉(zhuǎn)錄，誘導下游PD-L1的表達。
 

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

6 NAMPT-TET1-p-STAT1-IRF1-PD-L1軸在人類癌癥中激活并預測不良預后
 

接下來，研究人員檢測NAMPT-TET1-p-STAT1-IRF1-PD-L1軸在癌癥患者組織中的蛋白表達水平，NAMPT、TET1、p-STAT1、IRF1和PDL1在肝癌中表達明顯升高。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測不良預后

7 NAMPT預測PD-(L)1檢查點阻斷和NAD⁺補充增加抗PD-(L)1的免疫治療效果
 

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

接下來，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胰腺癌模型和次級耐受腫瘤模型（CD38過表達的Hepa1-6細胞）來檢驗NAD⁺補充是否能使這些腫瘤對免疫治療敏感。NMN聯(lián)合PD-L1抗體可顯著抑制體內(nèi)腫瘤進展（圖7H, I, L,M），提示NMN的補充可以逆轉(zhuǎn)這兩種腫瘤模型對免疫治療的耐藥性。免疫浸潤進一步分析表明，NMN和PD-L1聯(lián)合可顯著促進CD8⁺T細胞浸潤，NAD⁺補充可能是一種有希望的治療策略，以增強PD-L1抗體的抗腫瘤作用。
 

 

結(jié)論：