2021年8月10日、上海科学技術大学の研究者らは、腫瘍浸潤T細胞におけるTUBBYを介したNAMPT転写の欠陥を救うことにより、NAD+サプリメントが腫瘍殺傷機能を増強するというタイトルの論文をCell Reportsに発表し、CAR-T療法および免疫チェックポイント阻害剤療法中にNAD+を補給すると、Tの抗腫瘍活性を改善できることを明らかにしました。
現在、栄養製品としてのNAD+の補助前駆体は、人間の消費の安全性が検証されています。この成果は、T 細胞の抗腫瘍活性を改善するためのシンプルで実行可能な新しい方法を提供します。
自然に発生する腫瘍浸潤リンパ球 (TIL) や遺伝子組み換え T 細胞の養子移植、および T 細胞の機能を高めるための免疫チェックポイント遮断 (ICB) の使用を含むがん免疫療法は、治療抵抗性のがんの持続的な臨床反応を達成するための有望なアプローチとして浮上しています (Lee et al., 2015;Rosenberg and Restifo、2015;Sharma and Allison、2015)。免疫療法は臨床で成功裏に使用されていますが、免疫療法の恩恵を受ける患者の数はまだ限られています (Fradet et al., 2019;Newick et al., 2017)。腫瘍微小環境 (TME) 関連の免疫抑制は、両方の免疫療法に対する反応が低い、または反応がない主な理由として浮上しています (Ninomiya et al., 2015;Schoenfeld and Hellmann、2020)。したがって、免疫療法における TME 関連の限界を調査し、克服する取り組みが非常に緊急です。
免疫細胞とがん細胞が多くの基本的な代謝経路を共有しているという事実は、TME における栄養素をめぐる和解できない競争を意味します (Andrejeva and Rathmell, 2017;Chang et al., 2015)。制御されていない増殖中に、がん細胞はより迅速な代謝産物生成のために代替経路を乗っ取ります (Vander Heiden et al., 2009)。その結果、TME で有毒になる可能性のある栄養素の枯渇、低酸素症、酸性度、および代謝産物の生成が免疫療法の成功を妨げる可能性があります (Weinberg et al., 2010)。実際、TILは成長する腫瘍内でミトコンドリアストレスを経験し、疲労状態になることがよくあります(Scharping et al.、2016)。興味深いことに、複数の研究は、TME の代謝変化が T 細胞の分化と機能活性を再形成する可能性があることも示しています (Bailis et al., 2019;Chang et al., 2013;Peng et al., 2016)。これらすべての証拠は、T 細胞の代謝再プログラミングがストレスを受けた代謝環境から T 細胞を救い、それによって抗腫瘍活性を再活性化する可能性があるという仮説を立てるようになりました (Buck et al., 2016;Zhang et al., 2017)。
今回の研究では、遺伝子スクリーニングと化学スクリーニングの両方を統合することで、NAD+生合成に関与する重要な遺伝子であるNAMPTがT細胞の活性化に不可欠であることを特定しました。NAMPT阻害は、T細胞のNAD+の強力な減少をもたらし、それによって解糖調節とミトコンドリア機能を破壊し、ATP合成を遮断し、T細胞受容体(TCR)の下流シグナル伝達カスケードを弱めました。卵巣がん患者において、TILは末梢血単核球(PBMC)のT細胞よりもNAD+およびNAMPTの発現レベルが比較的低いという観察に基づいて、T細胞の遺伝子スクリーニングを実施し、タビー(TUB)がNAMPTの転写因子であることを同定しました。最後に、この基本的な知識を(プレ)クリニックに適用し、NAD+の補給が養子移植CAR-T細胞療法と免疫チェックポイント遮断療法の両方で抗腫瘍殺傷活性を劇的に改善するという非常に強力な証拠を示し、NAD+代謝を標的としてがんをより良く治療する有望な可能性を示しています。
1.NAD+はエネルギー代謝に影響を与えることでT細胞の活性化を調節します
抗原刺激後、T 細胞はミトコンドリア酸化から ATP の主な供給源としての解糖まで、代謝の再プログラミングを受けます。細胞増殖とエフェクター機能をサポートするのに十分なミトコンドリア機能を維持しながら。NAD+ が酸化還元の主な補酵素であることを考慮して、研究者らは代謝質量分析や同位体標識などの実験を通じて、T 細胞の代謝レベルに対する NAD+ の効果を検証しました。in vitro 実験の結果は、NAD+ 欠乏症が T 細胞の解糖、TCA サイクル、および電子伝達系代謝のレベルを大幅に低下させることを示しています。研究者らは、ATPを補充する実験を通じて、NAD+の欠乏が主にT細胞におけるATPの産生を阻害し、それによってT細胞の活性化レベルを低下させることを発見しました。
2.NAMPTによって制御されるNAD+サルベージ合成経路は、T細胞の活性化に不可欠です
代謝リプログラミングプロセスは、免疫細胞の活性化と分化を調節します。T細胞代謝を標的とすることは、細胞的に免疫応答を調節する機会を提供します。腫瘍微小環境内の免疫細胞、それ自体の代謝レベルもそれに応じて影響を受けます。この記事の研究者らは、ゲノムワイドなsgRNAスクリーニングと代謝関連の低分子阻害剤スクリーニング実験を通じて、T細胞の活性化におけるNAMPTの重要な役割を発見しました。ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+)は酸化還元反応の補酵素であり、サルベージ経路、de novo合成経路、およびPreiss-Handler経路を介して合成できます。NAMPT 代謝酵素は、主に NAD+ サルベージ合成経路に関与しています。臨床腫瘍サンプルの分析により、腫瘍浸潤性T細胞では、NAD+レベルとNAMPTレベルが他のT細胞よりも低いことがわかりました。研究者らは、NAD+ レベルが腫瘍浸潤性 T 細胞の抗腫瘍活性に影響を与える要因の 1 つである可能性があると推測しています。
3.NAD+を補給してT細胞の抗腫瘍活性を高める
免疫療法はがん治療における探索的研究ですが、主な問題は、最良の治療戦略と、全集団における免疫療法の有効性です。研究者らは、NAD+ レベルを補給することで T 細胞の活性化能力を高めることで、T 細胞ベースの免疫療法の効果を高めることができるかどうかを研究したいと考えています。同時に、抗CD19 CAR-T療法モデルと抗PD-1免疫チェックポイント阻害剤療法モデルでは、NAD+の補給がT細胞の腫瘍殺傷効果を有意に高めることが確認されました。研究者らは、抗CD19 CAR-T治療モデルにおいて、NAD+を補給したCAR-T治療群のほぼすべてのマウスが腫瘍クリアランスを達成したのに対し、NAD+を補給していないCAR-T治療群は約20%しかマウスの腫瘍クリアランスを達成しなかったことを発見しました。これと一致して、抗PD-1免疫チェックポイント阻害剤治療モデルでは、B16F10腫瘍は抗PD-1治療に対して比較的耐性があり、阻害効果は有意ではありません。ただし、抗 PD-1 および NAD+ 治療群における B16F10 腫瘍の増殖は有意に阻害される可能性があります。これに基づいて、NAD+ の補給は、T 細胞ベースの免疫療法の抗腫瘍効果を高めることができます。
4.NAD+の補給方法
NAD+分子は大きく、人体に直接吸収して利用することはできません。経口で直接摂取されたNAD+は、主に小腸のブラシ境界細胞によって加水分解されます。考え方の観点から見ると、NAD+を補う別の方法があり、それは特定の物質を補給して人体内で自律的にNAD+を合成できるようにする方法を見つけることです。人体でNAD+を合成する方法は、Preiss-Handler経路、de novo合成経路、サルベージ合成経路の3つです。3つの方法でNAD+を合成できますが、一次と二次の違いもあります。その中で、最初の 2 つの合成経路によって生成される NAD+ は、ヒト NAD+ 全体の約 15% しか占めず、残りの 85% は修復合成の方法によって達成されます。言い換えれば、サルベージ合成経路は、人体がNAD+を補うための鍵です。
NAD+ の前駆体の中で、ニコチンアミド (NAM)、NMN、ニコチンアミド リボース (NR) はすべてサルベージ合成経路を通じて NAD+ を合成するため、これら 3 つの物質は NAD+ を補給するための体の選択となっています。
NR自体には副作用はありませんが、NAD+合成の過程で、そのほとんどはNMNに直接変換されるのではなく、最初にNAMに消化されてからNMNの合成に参加する必要がありますが、それでも律速酵素の制限から逃れることはできません。したがって、NRの経口投与によるNAD+の補給能力も制限的である。
NMNはNAD+を補給する前駆体として、律速酵素の制限を回避するだけでなく、体内で非常に迅速に吸収され、NAD+に直接変換できます。したがって、NAD+を補うための直接的、迅速、効果的な方法として使用できます。
専門家のレビュー:
Xu Chenqi(中国科学院分子細胞科学優秀イノベーションセンター、免疫学研究専門家)
がん治療は世界でも問題です。免疫療法の発展により、従来のがん治療の限界が補われ、医師の治療法が拡大しました。がん免疫療法は、免疫チェックポイント遮断療法、操作T細胞療法、腫瘍ワクチンなどに分けることができます。これらの治療法は、がんの臨床治療において一定の役割を果たしてきました。同時に、これにより、免疫療法の効果をさらに高め、免疫療法の受益者を拡大する方法に現在の免疫療法研究の焦点が当てられています。