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

Pada 10 Agustus 2021, peneliti dari Universitas Sains dan Teknologi Shanghai menerbitkan artikel berjudul suplemen NAD+ potensiasi fungsi pembunuh tumor dengan menyelamatkan transkripsi NAMPT yang dimediasi TUBBY yang cacat pada sel T yang terinfeksi tumor dalam Laporan Sel, yang mengungkapkan bahwa NAD+ yang disuplementasi selama terapi CAR-T dan terapi inhibitor checkpoint imun, dapat meningkatkan aktivitas anti-tumor T.

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

Imunoterapi kanker termasuk transfer adopsi limfosit infiltrasi tumor (TIL) dan sel T hasil rekayasa genetika, serta penggunaan blokade checkpoint imun (ICB) untuk meningkatkan fungsi sel T, telah muncul sebagai pendekatan menjanjikan untuk mencapai respons klinis yang tahan lama terhadap kanker yang sebenarnya tidak dapat diobati (Lee et al., 2015; Rosenberg dan Restifo, 2015; Sharma dan Allison, 2015). Meskipun imunoterapi telah berhasil digunakan di klinik, jumlah pasien yang menerima manfaat darinya masih terbatas (Fradet et al., 2019; Newick et al., 2017). Imunosupresi terkait mikrolingkungan tumor (TME) muncul sebagai alasan utama untuk respons rendah dan/atau tidak ada 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 sangatlah mendesak.

Fakta bahwa sel imun dan sel kanker berbagi banyak jalur metabolik fundamental menunjukkan adanya persaingan yang tak terselesaikan untuk mendapatkan nutrisi dalam 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, kekurangan nutrisi, hipoksia, keasaman, dan pembentukan metabolit yang dapat beracun dalam TME dapat menghambat keberhasilan imunoterapi (Weinberg et al., 2010). Memang, TIL sering mengalami stres mitokondria dalam tumor yang sedang tumbuh dan menjadi kelelahan (Scharping et al., 2016). Menariknya, beberapa studi juga menunjukkan bahwa perubahan metabolik pada TME dapat membentuk ulang 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 metabolik pada sel T dapat menyelamatkan mereka dari lingkungan metabolik yang stres, sehingga menghidupkan kembali aktivitas anti-tumor mereka (Buck et al., 2016; Zhang et al., 2017).

Dalam studi saat ini, dengan mengintegrasikan skrining genetik dan kimia, kami mengidentifikasi bahwa NAMPT, gen kunci yang terlibat dalam biosintesis NAD+, sangat penting untuk aktivasi sel T. Inhibisi NAMPT menyebabkan penurunan NAD+ yang kuat pada sel T, sehingga mengganggu regulasi glikolisis dan fungsi mitokondria, memblokir sintesis ATP, dan meredam rangkaian sinyal sel T (TCR) di hilir berikutnya. Berdasarkan pengamatan bahwa TIL memiliki tingkat ekspresi NAD+ dan NAMPT yang relatif lebih rendah dibandingkan 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 klinik (pra) dan menunjukkan bukti yang sangat kuat bahwa suplementasi NAD+ secara dramatis meningkatkan aktivitas pembunuh anti-tumor baik dalam terapi sel CAR-T yang ditransfer secara adopsi maupun terapi blokade titik pemeriksaan imun, menunjukkan potensi menjanjikan mereka untuk menargetkan metabolisme NAD+ guna mengobati kanker dengan lebih baik.

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

Setelah stimulasi antigen, sel T mengalami pemrograman metabolik, dari oksidasi mitokondria menjadi glikolisis sebagai sumber utama ATP. Sambil mempertahankan fungsi mitokondria yang cukup untuk mendukung proliferasi sel dan fungsi efektor. Karena NAD+ adalah koenzim utama untuk redox, para peneliti memverifikasi efek NAD+ terhadap tingkat metabolisme pada 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 transportasi elektron pada sel T. Melalui eksperimen pengisian ulang ATP, para peneliti menemukan bahwa kurangnya NAD+ terutama menghambat produksi ATP dalam sel T, sehingga mengurangi tingkat aktivasi sel T.

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

Proses pemrograman ulang metabolik mengatur aktivasi dan diferensiasi sel imun. Menargetkan metabolisme sel T memberikan kesempatan untuk memodulasi respons imun secara seluler. Sel imun di mikrolingkungan 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 secara genom dan eksperimen penyaringan molekul kecil terkait metabolisme. Nikotinamida adenine dinucleotide (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 pada sel T yang menyusup tumor, kadar NAD+ dan NAMPT mereka lebih rendah dibandingkan sel T lainnya. Para peneliti berspekulasi bahwa kadar NAD+ mungkin menjadi salah satu faktor yang memengaruhi aktivitas anti-tumor pada sel T yang menyusup ke tumor.

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

Imunoterapi telah menjadi penelitian eksploratif dalam pengobatan kanker, namun masalah utamanya adalah strategi pengobatan terbaik dan efektivitas imunoterapi pada populasi secara keseluruhan. Para peneliti ingin mempelajari apakah peningkatan kemampuan aktivasi sel T dengan melengkapi kadar NAD+ dapat meningkatkan efek imunoterapi berbasis sel T. Pada saat yang sama, dalam model terapi anti-CD19 CAR-T dan model terapi inhibitor checkpoint imun anti-PD-1, diverifikasi bahwa suplementasi NAD+ secara signifikan meningkatkan efek pembunuh tumor pada sel T. Para peneliti menemukan bahwa dalam model pengobatan anti-CD19 CAR-T, hampir semua tikus dalam kelompok pengobatan CAR-T yang disuplementasi NAD+ berhasil membersihkan tumor, sementara kelompok pengobatan CAR-T tanpa NAD+ hanya sekitar 20% tikus yang mencapai pembersihan tumor. Sesuai dengan hal ini, dalam model pengobatan inhibitor checkpoint imun anti-PD-1, tumor B16F10 relatif toleran terhadap pengobatan anti-PD-1, dan efek penghambatan tidak signifikan. Namun, pertumbuhan tumor B16F10 pada kelompok pengobatan anti-PD-1 dan NAD+ dapat terhambat secara signifikan. Berdasarkan hal ini, suplementasi NAD+ dapat meningkatkan efek anti-tumor dari imunoterapi berbasis sel T.

4. Cara melengkapi NAD+

Molekul NAD+ berukuran besar dan tidak dapat langsung diserap serta digunakan oleh tubuh manusia. NAD+ yang langsung tertelan secara oral terutama dihidrolisis oleh sel border sikat di usus halus. Dalam hal berpikir, memang ada cara lain untuk melengkapi NAD+, yaitu menemukan cara untuk melengkapi suatu zat tertentu agar dapat mensintesis NAD+ secara otonom dalam tubuh manusia. Ada tiga cara untuk mensintesis NAD+ dalam tubuh manusia: jalur Preiss-Handler, jalur sintesis de novo, dan jalur sintesis salvage. Meskipun ketiga cara dapat mensintesis NAD+, ada juga perbedaan utama dan sekunder. Di antaranya, NAD+ yang dihasilkan oleh dua jalur sintetis pertama hanya menyumbang sekitar 15% dari total NAD+ manusia, dan 85% sisanya dicapai melalui sintesis remedial. Dengan kata lain, jalur sintesis salvage adalah kunci bagi tubuh manusia untuk melengkapi NAD+.

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

Meskipun NR sendiri tidak memiliki efek samping, dalam proses sintesis NAD+, sebagian besar tidak langsung diubah menjadi NMN, tetapi perlu dicerna terlebih dahulu ke dalam NAM, lalu ikut serta dalam sintesis NMN, yang masih belum bisa lepas dari keterbatasan enzim pembatas laju. Oleh karena itu, kemampuan untuk melengkapi NAD+ melalui pemberian oral NR juga terbatas.

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

Ulasan Ahli:

Xu Chenqi (Pusat Keunggulan dan Inovasi Ilmu Sel Molekuler, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Ahli Riset 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 pemblokiran titik pemeriksaan imun, terapi sel T rekayasa, vaksin tumor, dan lain-lain. Metode pengobatan ini telah memainkan peran tertentu dalam pengobatan klinis kanker. Pada saat yang sama, hal ini juga menjadi fokus penelitian imunoterapi saat ini pada bagaimana untuk lebih meningkatkan efek imunoterapi dan memperluas penerima manfaat imunoterapi.