Koenzim NAD+ dapat meningkatkan imunitas tumor! Komentar Ahli dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok

Pada 10 Agustus 2021, para peneliti dari Universitas Sains dan Teknologi Shanghai menerbitkan artikel berjudul NAD+ supplement potentiates tumor killing function by rescuing defective TUBBY-mediated NAMPT transcription in tumor infiltrated T cells di Cell Reports, mengungkapkan bahwa NAD+ yang disuplementasi selama terapi CAR-T dan terapi inhibitor pos pemeriksaan imun dapat meningkatkan aktivitas anti-tumor sel T.

Saat ini, prekursor tambahan NAD+, sebagai produk nutrisi, telah diverifikasi aman untuk konsumsi manusia. Prestasi ini memberikan metode baru yang sederhana dan layak untuk meningkatkan aktivitas anti-tumor sel T.

Imunoterapi kanker termasuk transfer adopsi limfosit infiltrasi tumor alami (TIL) dan sel T yang direkayasa secara genetik, serta penggunaan blokade pos pemeriksaan imun (ICB) untuk meningkatkan fungsi sel T, telah muncul sebagai pendekatan yang menjanjikan untuk mencapai respons klinis yang tahan lama pada kanker yang sebelumnya resisten terhadap pengobatan (Lee et al., 2015; Rosenberg dan Restifo, 2015; Sharma dan Allison, 2015). Meskipun imunoterapi telah berhasil digunakan di klinik, jumlah pasien yang mendapat manfaat darinya masih terbatas (Fradet et al., 2019; Newick et al., 2017). Imunosupresi terkait mikro lingkungan tumor (TME) telah muncul sebagai alasan utama rendahnya dan/atau tidak adanya respons terhadap kedua imunoterapi tersebut (Ninomiya et al., 2015; Schoenfeld dan Hellmann, 2020). Oleh karena itu, upaya untuk menyelidiki dan mengatasi keterbatasan terkait TME dalam terapi imun sangat mendesak.

Fakta bahwa sel imun dan sel kanker berbagi banyak jalur metabolisme fundamental menyiratkan kompetisi yang tidak dapat didamaikan untuk nutrisi di TME (Andrejeva dan Rathmell, 2017; Chang et al., 2015). Selama proliferasi yang tidak terkendali, sel kanker membajak jalur alternatif untuk menghasilkan metabolit yang lebih cepat (Vander Heiden et al., 2009). Akibatnya, penipisan nutrisi, hipoksia, keasaman, dan produksi metabolit yang dapat menjadi racun di TME dapat menghambat imunoterapi yang berhasil (Weinberg et al., 2010). Memang, TIL sering mengalami stres mitokondria di dalam tumor yang tumbuh dan menjadi lelah (Scharping et al., 2016). Menariknya, beberapa penelitian juga menunjukkan bahwa perubahan metabolisme di TME dapat membentuk kembali diferensiasi sel T dan aktivitas fungsional (Bailis et al., 2019; Chang et al., 2013; Peng et al., 2016). Semua bukti ini menginspirasi kami untuk berhipotesis bahwa pemrograman ulang metabolisme pada sel T mungkin menyelamatkan mereka dari lingkungan metabolisme yang stres, sehingga menghidupkan kembali aktivitas anti-tumor mereka (Buck et al., 2016; Zhang et al., 2017).

Dalam penelitian ini, dengan mengintegrasikan skrining genetik dan kimia, kami mengidentifikasi bahwa NAMPT, gen kunci yang terlibat dalam biosintesis NAD+, sangat penting untuk aktivasi sel T. Penghambatan NAMPT menyebabkan penurunan NAD+ yang signifikan pada sel T, sehingga mengganggu regulasi glikolisis dan fungsi mitokondria, memblokir sintesis ATP, dan melemahkan kaskade sinyal hilir reseptor sel T (TCR). Berdasarkan pengamatan bahwa TIL memiliki tingkat NAD+ dan ekspresi NAMPT yang relatif lebih rendah daripada sel T dari sel mononuklear darah perifer (PBMC) pada pasien kanker ovarium, kami melakukan skrining genetik pada sel T dan mengidentifikasi bahwa Tubby (TUB) adalah faktor transkripsi untuk NAMPT. Akhirnya, kami menerapkan pengetahuan dasar ini di (pra) klinik dan menunjukkan bukti yang sangat kuat bahwa suplementasi NAD+ secara dramatis meningkatkan aktivitas pembunuhan anti-tumor baik dalam terapi sel CAR-T yang ditransfer secara adopsi maupun terapi blokade pos pemeriksaan imun, menunjukkan potensi yang menjanjikan untuk menargetkan metabolisme NAD+ untuk mengobati kanker dengan lebih baik.

1. NAD+ mengatur aktivasi sel T dengan mempengaruhi metabolisme energi

Setelah stimulasi antigen, sel T mengalami pemrograman ulang metabolisme, dari oksidasi mitokondria ke glikolisis sebagai sumber utama ATP. Sambil mempertahankan fungsi mitokondria yang cukup untuk mendukung proliferasi sel dan fungsi efektor. Mengingat bahwa NAD+ adalah koenzim utama untuk redoks, para peneliti memverifikasi efek NAD+ pada tingkat metabolisme dalam sel T melalui eksperimen seperti spektrometri massa metabolik dan pelabelan isotop. Hasil eksperimen in vitro menunjukkan bahwa kekurangan NAD+ akan secara signifikan mengurangi tingkat glikolisis, siklus TCA, dan metabolisme rantai transpor elektron dalam sel T. Melalui eksperimen pengisian ATP, para peneliti menemukan bahwa kekurangan NAD+ terutama menghambat produksi ATP dalam sel T, sehingga mengurangi tingkat aktivasi sel T.

2. Jalur sintesis penyelamatan NAD+ yang diatur oleh NAMPT sangat penting untuk aktivasi sel T

Proses pemrograman ulang metabolisme mengatur aktivasi dan diferensiasi sel imun. Menargetkan metabolisme sel T memberikan peluang untuk memodulasi respons imun secara seluler. Sel imun dalam mikro lingkungan tumor, tingkat metabolisme mereka sendiri juga akan terpengaruh secara sesuai. Para peneliti dalam artikel ini telah menemukan peran penting NAMPT dalam aktivasi sel T melalui skrining sgRNA seluruh genom dan eksperimen skrining inhibitor molekul kecil terkait metabolisme. Nikotinamida adenin dinukleotida (NAD+) adalah koenzim untuk reaksi redoks dan dapat disintesis melalui jalur penyelamatan, jalur sintesis de novo, dan jalur Preiss-Handler. Enzim metabolik NAMPT terutama terlibat dalam jalur sintesis penyelamatan NAD+. Analisis sampel tumor klinis menemukan bahwa dalam sel T yang menginfiltrasi tumor, tingkat NAD+ dan tingkat NAMPT mereka lebih rendah daripada sel T lainnya. Para peneliti berspekulasi bahwa tingkat NAD+ mungkin merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi aktivitas anti-tumor sel T yang menginfiltrasi tumor.

3. Suplementasi NAD+ untuk meningkatkan aktivitas anti-tumor sel T

Imunoterapi telah menjadi penelitian eksploratif dalam pengobatan kanker, tetapi masalah utamanya adalah strategi pengobatan terbaik dan efektivitas imunoterapi pada populasi secara keseluruhan. Para peneliti ingin mempelajari apakah meningkatkan kemampuan aktivasi sel T dengan menambah kadar NAD+ dapat meningkatkan efek imunoterapi berbasis sel T. Pada saat yang sama, dalam model terapi CAR-T anti-CD19 dan model terapi inhibitor pos pemeriksaan imun anti-PD-1, diverifikasi bahwa suplementasi NAD+ secara signifikan meningkatkan efek pembunuhan tumor oleh sel T. Para peneliti menemukan bahwa dalam model pengobatan CAR-T anti-CD19, hampir semua tikus dalam kelompok pengobatan CAR-T yang diberi suplementasi NAD+ mencapai pembersihan tumor, sementara kelompok pengobatan CAR-T tanpa suplementasi NAD+ hanya sekitar 20% tikus yang mencapai pembersihan tumor. Sejalan dengan ini, dalam model pengobatan inhibitor pos pemeriksaan imun anti-PD-1, tumor B16F10 relatif toleran terhadap pengobatan anti-PD-1, dan efek penghambatannya tidak signifikan. Namun, pertumbuhan tumor B16F10 pada kelompok pengobatan anti-PD-1 dan NAD+ dapat dihambat secara signifikan. Berdasarkan hal ini, suplementasi NAD+ dapat meningkatkan efek anti-tumor dari imunoterapi berbasis sel T.

4. Cara menambah NAD+

Molekul NAD+ berukuran besar dan tidak dapat langsung diserap dan digunakan oleh tubuh manusia. NAD+ yang langsung dikonsumsi secara oral terutama dihidrolisis oleh sel-sel brush border di usus kecil. Dalam hal pemikiran, memang ada cara lain untuk menambah NAD+, yaitu mencari cara untuk menambah zat tertentu sehingga dapat mensintesis NAD+ secara mandiri di dalam tubuh manusia. Ada tiga cara untuk mensintesis NAD+ dalam tubuh manusia: jalur Preiss-Handler, jalur sintesis de novo, dan jalur sintesis penyelamatan. Meskipun ketiga cara tersebut dapat mensintesis NAD+, ada juga perbedaan primer dan sekunder. Di antaranya, NAD+ yang dihasilkan oleh dua jalur sintesis pertama hanya menyumbang sekitar 15% dari total NAD+ manusia, dan 85% sisanya dicapai melalui jalur sintesis perbaikan. Dengan kata lain, jalur sintesis penyelamatan adalah kunci bagi tubuh manusia untuk menambah NAD+.

Di antara prekursor NAD+, nikotinamida (NAM), NMN, dan ribosa nikotinamida (NR) semuanya mensintesis NAD+ melalui jalur sintesis penyelamatan, sehingga ketiga zat ini menjadi pilihan tubuh untuk menambah NAD+.

Meskipun NR sendiri tidak memiliki efek samping, dalam proses sintesis NAD+, sebagian besar tidak langsung diubah menjadi NMN, tetapi perlu dicerna menjadi NAM terlebih dahulu, kemudian berpartisipasi dalam sintesis NMN, yang masih tidak dapat menghindari keterbatasan enzim pembatas laju. Oleh karena itu, kemampuan untuk menambah NAD+ melalui pemberian oral NR juga terbatas.

Sebagai prekursor untuk menambah NAD+, NMN tidak hanya melewati pembatasan enzim pembatas laju, tetapi juga diserap sangat cepat dalam tubuh dan dapat langsung diubah menjadi NAD+. Oleh karena itu, dapat digunakan sebagai metode langsung, cepat, dan efektif untuk menambah NAD+.

Ulasan Ahli:

Xu Chenqi (Pusat Keunggulan dan Inovasi Ilmu Sel Molekuler, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Ahli Penelitian Imunologi)

Pengobatan kanker adalah masalah di dunia. Perkembangan imunoterapi telah menutupi keterbatasan pengobatan kanker tradisional dan memperluas metode pengobatan dokter. Imunoterapi kanker dapat dibagi menjadi terapi blokade pos pemeriksaan imun, terapi sel T rekayasa, vaksin tumor, dll. Metode pengobatan ini telah memainkan peran tertentu dalam perawatan klinis kanker. Pada saat yang sama, ini juga membuat fokus penelitian imunoterapi saat ini adalah bagaimana lebih lanjut meningkatkan efek imunoterapi dan memperluas penerima manfaat imunoterapi.