Cell Metab 深度解读：王红阳院士、杨文团队报道报道通过烟酰胺代谢逆转肿瘤免疫治疗耐药的新策略

　　2018 年诺贝尔生理学或医学奖颁发给了 James Allison 和 Tasuku Honjo，以表彰他们发现免疫检查点治疗癌症方面的贡献。以免疫检查点（如 PD1、CTLA-4）为靶点的免疫疗法已经彻底改变了癌症治疗，也是近年来肿瘤免疫研究领域的热点方向。然而临床实践表明，抗 PD-1/PD-L1 抗体等免疫治疗在实体瘤中的有效率低 （仅 20% 左右） 且易出现耐受。

　　因此，探究 PD-L1 表达调控的分子机制，寻找有效的免疫治疗疗效预测标志，对于提高肿瘤免疫治疗效果和推进肿瘤精准免疫治疗具有重要意义。

　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）代谢与衰老和癌症密切相关，但其在免疫检查点调节和免疫逃逸中的作用尚不清楚。

　　2020 年 11 月 9 日，第二军医大学东方肝胆外科医院 / 国家肝癌科学中心王红阳院士、杨文研究员团队在Cell Metabolism上在线发表了题为 NAD+ Metabolism Maintains Inducible PD-L1 Expression to Drive Tumor Immune Evasion 的研究成果。

　　图片来源：Cell Metabolism

　　该研究发现NAD + 生物合成的关键酶——烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）可在多种肿瘤中诱导免疫检查点 PD-L1 的表达，从而介导肿瘤免疫逃逸的发生。

　　高 NAMPT 表达的肿瘤对抗 PD-L1 治疗更敏感，通过补充 NAM（就是大名鼎鼎的烟酰胺）或 NAD + 前体 NMN可显着增加 NAD+ 水平，进而增强 PD-L1 抗体在免疫治疗耐药肿瘤中的疗效，为免疫治疗耐药肿瘤提供了一种非常有前景的治疗策略。

　　论文故事：NAD+调控肿瘤免疫存在两面性，好比京剧脸谱的红脸和白脸。白脸代表奸邪，预示NAD+促进肿瘤免疫逃逸的有害一面；红脸代表忠义，预示NAD+增强免疫治疗疗效的有利一面

　　研究内容

　　问题发现：NAD+代谢在肿瘤免疫逃逸中的作用

　　烟酰胺磷酸核糖基转移酶（NAMPT）是 NAD+ 生物合成的限速酶。通过敲低或敲除 Nampt （Nampt KD 或 Nampt KO） 或用 Nampt 抑制剂 FK866 处理，细胞内 NAD+ 水平显着降低，而通过补充 NAM或 NAD+ 前体 NMN可显着增加 NAD+ 水平。

　　作者发现在免疫功能正常的小鼠中，肿瘤细胞 Nampt 的缺陷可显著降低肿瘤大小，而在免疫缺陷的小鼠中没有这一变化。进一步的研究发现，NAD+ 可通过抑制 CD8+ T 细胞的功能，从而介导肿瘤免疫逃逸的发生。

　　TCGA 数据库分析发现，NAMPT 和 PD-L1 的表达在多种肿瘤中均呈显著正相关。先前的研究表明，肿瘤中干扰素 γ （IFNγ） 可诱导 PD-L1 的表达，进而介导免疫逃逸的发生。作者发现在多种类型的肿瘤中，NAMPT 可驱动 IFNγ 诱导的 PD-L1 的表达，从而介导肿瘤的免疫逃逸。

　　机制研究：NAD+ 代谢如何调控 PD-L1 的表达？

　　先前研究表明 IFNγ 可活化 Jak/Stat/ 干扰素调节因子 1 （Irf1） 信号轴，而 Irf1 可作为转录因子与 PD-L1 启动子结合促进其表达。作者发现通过 Flura 抑制 Stat1 激活后，补充 NAD+ 前体 NAM 和 NMN 不能响应 IFNγ 刺激从而促进 Irf1 和 PD-L1 上调，提示NAD+ 代谢通过 Stat1 依赖的 IFNγ 信号通路调节 PD-L1 的诱导。

　　先前的研究表明 NAD + 可以增强 DNA 的去甲基化，5 - 羟甲基胞嘧啶 （5hmC） 已被证明是与肿瘤进展相关的新型去甲基化标记，因此作者进一步研究了NAD+ 代谢是否可以通过改变基因组 5hmC 水平来调节 IFNγ 信号通路。

　　羟甲基化 DNA 免疫沉淀测序 （hMeDIP-seq） 表明，在 Nampt 缺陷且存在 IFNγ 的条件下，基因组 5hmC 水平降低。在敲低 Nampt 后，PD-L1 启动子上的 5hmC 水平没有明显变化，而 Irf1 启动子的 5hmC 水平显着下降，表明在 IFNγ 的刺激下，NAD+ 代谢可通过调节 Irf1 的去甲基化来介导 PD-L1 的表达。

　　为了进一步检测 NAD+ 代谢是如何调控 DNA 去甲基化的，作者对 DNA 去甲基化调控蛋白甲基胞嘧啶双加氧酶Tet 进行了研究。实验结果发现Tet 蛋白的表达和酶活性均受到 NAD+ 代谢的正调控。

　　α- 酮戊二酸 （α-KG） 是包括 Tet 家族在内的细胞双加氧酶必不可少的共底物，作为三羧酸 （TCA） 循环的中间产物，α-KG 主要来自 NAD+ 依赖的异柠檬酸的转化。进一步的实验证实，NAD+ 代谢可通过 α-KG 维持 Tet1 的活性和表达。

　　进一步的机制研究发现，IFNγ 激活的 Stat1 可促进 Tet1 与 Irf1 结合以介导 Irf1 的去甲基化，从而促进下游 PD-L1 表达。

　　临床意义：对肿瘤免疫治疗有什么意义？

　　最后，作者研究了癌症患者组织中 NAMPT-TET1-p-STAT1-IRF1-PD-L1 轴的蛋白表达水平，以明确其临床意义。结果发现，肝癌中 NAMPT，TET1，p-STAT1，IRF1 和 PD-L1 表达显着增加，NAMPT-TET1-p-STAT1-IRF1-PD-L1 轴的激活与较差的预后相关。

　　最为重要的是，作者还发现高表达 NAMPT 的肿瘤对抗 PD-L1 治疗更敏感，而补充 NAD+ 可增强 PD-L1 抗体在免疫治疗不敏感的肿瘤中的疗效。

　　研究总结

　　本研究发现NAD+ 代谢促进 Tet1 活性和表达，并通过 IFNγ 信号将 Tet1 募集到 Irf1，以维持 Irf1 去甲基化并最终诱导 PD-L1 表达。

　　此外，NAD+ 代谢决定了肿瘤对 PD-L1/PD-1 治疗的反应。肿瘤 NAMPT 的表达可以作为预测免疫疗法疗效的生物标志物，补充 NAD + 结合 PD-L1 抗体治疗可为免疫治疗不敏感的肿瘤提供了一种新的治疗策略。

　　东方肝胆外科医院 / 国家肝癌科学中心王红阳院士、杨文研究员为该论文的共同通讯作者，研究实习员和研究生吕洪伟、吕桂帅、陈赐安为共同第一作者。该研究已申请 2 项国家发明专利，得到了国家自然科学基金、重大传染病防治国家科技重大专项和上海市科委重点项目等经费的支持。

　　上在线发表了题为 PTEN status determines chemosensitivity to proteasome inhibition in cholangiocarcinoma 的研究成果。 （）

　　该研究发现在多种癌症 （包括胆管癌） 中抑癌基因 PTEN 的缺陷使肿瘤对蛋白酶体抑制剂敏感，并明确了其信号调控机制，该研究或将为 PTEN 突变肿瘤的治疗提供新的策略。

　　图片来源：Science Translational Medicine

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　　参 考资料：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413120305544

　　https://stm.sciencemag.org/content/12/562/eaay0152

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