कोएंजाइम NAD+ ट्यूमर प्रतिरक्षा को बढ़ा सकता है! चीनी विज्ञान अकादमी से विशेषज्ञ टिप्पणी

10 अगस्त, 2021 को, शंघाई यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने एक लेख प्रकाशित किया जिसका शीर्षक था NAD+ सप्लीमेंट सेल रिपोर्ट में घुसपैठ की गई टी कोशिकाओं में दोषपूर्ण TUBBY-मध्यस्थता NAMPT ट्रांसक्रिप्शन को बचाकर ट्यूमर को मारने के कार्य को प्रबल करता है, जिससे पता चलता है कि CAR-T थेरेपी और इम्यून चेकपॉइंट इनहिबिटर थेरेपी के दौरान NAD+ पूरक है, यह T की एंटी-ट्यूमर गतिविधि में सुधार कर सकता है।

वर्तमान में, एक पोषण उत्पाद के रूप में एनएडी+ के पूरक अग्रदूत को मानव उपभोग सुरक्षा के लिए सत्यापित किया गया है। यह उपलब्धि टी कोशिकाओं की एंटी-ट्यूमर गतिविधि में सुधार के लिए एक सरल और व्यवहार्य नई विधि प्रदान करती है।

स्वाभाविक रूप से होने वाले ट्यूमर-घुसपैठ लिम्फोसाइटों (टीआईएल) और आनुवंशिक रूप से इंजीनियर टी कोशिकाओं के दत्तक हस्तांतरण के साथ-साथ टी कोशिकाओं के कार्य को बढ़ावा देने के लिए प्रतिरक्षा चौकी नाकाबंदी (आईसीबी) के उपयोग सहित कैंसर इम्यूनोथेरेपी, अन्यथा उपचार-दुर्दम्य कैंसर (ली एट अल., 2015; रोसेनबर्ग और रेस्टिफो, 2015; शर्मा और एलीसन, 2015)। यद्यपि क्लिनिक में इम्यूनोथेरेपी का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है, फिर भी उनसे लाभान्वित होने वाले रोगियों की संख्या अभी भी सीमित है (फ्रैडेट एट अल., 2019; नेविक एट अल., 2017)। ट्यूमर माइक्रोएन्वायरमेंट (टीएमई) से संबंधित इम्यूनोसप्रेशन दोनों इम्यूनोथेरेपी के लिए कम और/या कोई प्रतिक्रिया नहीं होने के प्रमुख कारण के रूप में उभरा है (निनोमिया एट अल., 2015; शॉनफेल्ड और हेलमैन, 2020)। इसलिए, प्रतिरक्षा उपचारों में टीएमई से संबंधित सीमाओं की जांच करने और उन्हें दूर करने के प्रयास बहुत जरूरी हैं।

तथ्य यह है कि प्रतिरक्षा कोशिकाएं और कैंसर कोशिकाएं कई मौलिक चयापचय मार्ग साझा करती हैं, इसका तात्पर्य टीएमई में पोषक तत्वों के लिए एक अपूरणीय प्रतिस्पर्धा से है (आंद्रेजेवा और रथमेल, 2017; चांग एट अल., 2015)। अनियंत्रित प्रसार के दौरान, कैंसर कोशिकाएं अधिक तेजी से मेटाबोलाइट पीढ़ी के लिए वैकल्पिक मार्गों को अपहृत करती हैं (वेंडर हेडेन एट अल., 2009)। परिणामस्वरूप, पोषक तत्वों की कमी, हाइपोक्सिया, अम्लता और मेटाबोलाइट्स का उत्पादन जो टीएमई में विषाक्त हो सकता है, सफल इम्यूनोथेरेपी में बाधा डाल सकता है (वेनबर्ग एट अल., 2010)। दरअसल, टीआईएल अक्सर बढ़ते ट्यूमर के भीतर माइटोकॉन्ड्रियल तनाव का अनुभव करते हैं और थक जाते हैं (शार्पिंग एट अल., 2016)। दिलचस्प बात यह है कि कई अध्ययनों से यह भी संकेत मिलता है कि टीएमई में चयापचय परिवर्तन टी सेल भेदभाव और कार्यात्मक गतिविधि को फिर से आकार दे सकते हैं (बेलिस एट अल., 2019; चांग एट अल., 2013; पेंग एट अल., 2016)। इन सभी सबूतों ने हमें यह अनुमान लगाने के लिए प्रेरित किया कि टी कोशिकाओं में चयापचय रिप्रोग्रामिंग उन्हें एक तनावग्रस्त चयापचय वातावरण से बचा सकती है, जिससे उनकी एंटी-ट्यूमर गतिविधि को फिर से मजबूत किया जा सकता है (बक एट अल., 2016; झांग एट अल., 2017)।

इस वर्तमान अध्ययन में, आनुवंशिक और रासायनिक स्क्रीन दोनों को एकीकृत करके, हमने पहचाना कि एनएएमपीटी, एनएडी + बायोसिंथेसिस में शामिल एक प्रमुख जीन, टी सेल सक्रियण के लिए आवश्यक था। एनएएमपीटी निषेध के कारण टी कोशिकाओं में मजबूत एनएडी + गिरावट आई, जिससे ग्लाइकोलाइसिस विनियमन और माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन बाधित हो गया, एटीपी संश्लेषण अवरुद्ध हो गया, और टी सेल रिसेप्टर (टीसीआर) डाउनस्ट्रीम सिग्नलिंग कैस्केड को कम कर दिया। इस अवलोकन पर निर्माण करते हुए कि टीआईएल में डिम्बग्रंथि के कैंसर के रोगियों में परिधीय रक्त मोनोन्यूक्लियर कोशिकाओं (पीबीएमसी) से टी कोशिकाओं की तुलना में अपेक्षाकृत कम एनएडी + और एनएएमपीटी अभिव्यक्ति का स्तर है, हमने टी कोशिकाओं में आनुवंशिक स्क्रीनिंग की और पहचान की कि टबी (टीयूबी) एनएएमपीटी के लिए एक प्रतिलेखन कारक है। अंत में, हमने इस बुनियादी ज्ञान को (पूर्व) क्लिनिक में लागू किया और बहुत मजबूत सबूत दिखाए कि एनएडी + के साथ पूरकता नाटकीय रूप से एंटी-ट्यूमर हत्या गतिविधि में सुधार करती है, दोनों को दत्तक रूप से स्थानांतरित सीएआर-टी कोशिकाओं की चिकित्सा और प्रतिरक्षा जांच बिंदु नाकाबंदी चिकित्सा में सुधार करती है, जो कैंसर के बेहतर इलाज के लिए एनएडी + चयापचय को लक्षित करने के लिए उनकी आशाजनक क्षमता का संकेत देती है।

1.NAD+ ऊर्जा चयापचय को प्रभावित करके T कोशिकाओं की सक्रियता को नियंत्रित करता है

एंटीजन उत्तेजना के बाद, टी कोशिकाएं एटीपी के मुख्य स्रोत के रूप में माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण से लेकर ग्लाइकोलाइसिस तक चयापचय रिप्रोग्रामिंग से गुजरती हैं। सेल प्रसार और प्रभावक कार्यों का समर्थन करने के लिए पर्याप्त माइटोकॉन्ड्रियल कार्यों को बनाए रखते हुए। यह देखते हुए कि एनएडी + रेडॉक्स के लिए मुख्य कोएंजाइम है, शोधकर्ताओं ने चयापचय मास स्पेक्ट्रोमेट्री और आइसोटोप लेबलिंग जैसे प्रयोगों के माध्यम से टी कोशिकाओं में चयापचय के स्तर पर एनएडी + के प्रभाव को सत्यापित किया। इन विट्रो प्रयोगों के परिणाम बताते हैं कि एनएडी + की कमी टी कोशिकाओं में ग्लाइकोलाइसिस, टीसीए चक्र और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला चयापचय के स्तर को काफी कम कर देगी। एटीपी को फिर से भरने के प्रयोग के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने पाया कि एनएडी + की कमी मुख्य रूप से टी कोशिकाओं में एटीपी के उत्पादन को रोकती है, जिससे टी सेल सक्रियण का स्तर कम हो जाता है।

2. एनएएमपीटी द्वारा विनियमित एनएडी+ निस्तारण संश्लेषण मार्ग टी सेल सक्रियण के लिए आवश्यक है

चयापचय रिप्रोग्रामिंग प्रक्रिया प्रतिरक्षा कोशिकाओं की सक्रियता और भेदभाव को नियंत्रित करती है। टी सेल चयापचय को लक्षित करना एक सेलुलर तरीके से प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को संशोधित करने का अवसर प्रदान करता है। ट्यूमर माइक्रोएन्वायरमेंट में प्रतिरक्षा कोशिकाएं, उनके अपने चयापचय स्तर भी तदनुसार प्रभावित होंगे। इस लेख में शोधकर्ताओं ने जीनोम-वाइड एसजीआरएनए स्क्रीनिंग और चयापचय से संबंधित छोटे अणु अवरोधक स्क्रीनिंग प्रयोगों के माध्यम से टी कोशिकाओं के सक्रियण में एनएएमपीटी की महत्वपूर्ण भूमिका की खोज की है। निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी +) रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के लिए एक कोएंजाइम है और इसे बचाव मार्ग, डी नोवो संश्लेषण मार्ग और प्रीस-हैंडलर मार्ग के माध्यम से संश्लेषित किया जा सकता है। NAMPT चयापचय एंजाइम मुख्य रूप से NAD+ निस्तारण संश्लेषण मार्ग में शामिल है। नैदानिक ट्यूमर के नमूनों के विश्लेषण में पाया गया कि ट्यूमर-घुसपैठ टी कोशिकाओं में, उनके एनएडी + स्तर और एनएएमपीटी का स्तर अन्य टी कोशिकाओं की तुलना में कम था। शोधकर्ताओं का अनुमान है कि एनएडी + का स्तर उन कारकों में से एक हो सकता है जो ट्यूमर-घुसपैठ टी कोशिकाओं की ट्यूमर विरोधी गतिविधि को प्रभावित करते हैं।

3. टी कोशिकाओं की ट्यूमर-रोधी गतिविधि को बढ़ाने के लिए NAD+ को पूरक करें

इम्यूनोथेरेपी कैंसर के उपचार में खोजपूर्ण अनुसंधान रहा है, लेकिन मुख्य समस्या सर्वोत्तम उपचार रणनीति और समग्र आबादी में इम्यूनोथेरेपी की प्रभावशीलता है। शोधकर्ता यह अध्ययन करना चाहते हैं कि क्या एनएडी + स्तरों को पूरक करके टी कोशिकाओं की सक्रियण क्षमता को बढ़ाने से टी सेल-आधारित इम्यूनोथेरेपी के प्रभाव को बढ़ाया जा सकता है। उसी समय, एंटी-CD19 CAR-T थेरेपी मॉडल और एंटी-PD-1 इम्यून चेकपॉइंट इनहिबिटर थेरेपी मॉडल में, यह सत्यापित किया गया था कि NAD+ के पूरकता ने T कोशिकाओं के ट्यूमर-हत्या प्रभाव को काफी बढ़ा दिया है। शोधकर्ताओं ने पाया कि एंटी-सीडी19 सीएआर-टी उपचार मॉडल में, एनएडी+ के साथ पूरक सीएआर-टी उपचार समूह के लगभग सभी चूहों ने ट्यूमर क्लीयरेंस हासिल किया, जबकि एनएडी+ के बिना सीएआर-टी उपचार समूह ने केवल 20% चूहों को ट्यूमर क्लीयरेंस हासिल किया। इसके अनुरूप, एंटी-पीडी-1 प्रतिरक्षा चेकपॉइंट अवरोधक उपचार मॉडल में, बी16एफ10 ट्यूमर एंटी-पीडी-1 उपचार के प्रति अपेक्षाकृत सहिष्णु हैं, और निरोधात्मक प्रभाव महत्वपूर्ण नहीं है। हालांकि, एंटी-पीडी-1 और एनएडी+ उपचार समूह में बी16एफ10 ट्यूमर की वृद्धि को काफी बाधित किया जा सकता है। इसके आधार पर, NAD+ अनुपूरण टी सेल-आधारित इम्यूनोथेरेपी के ट्यूमर-रोधी प्रभाव को बढ़ा सकता है।

4. एनएडी + को कैसे पूरक करें

NAD+ अणु बड़ा है और इसे मानव शरीर द्वारा सीधे अवशोषित और उपयोग नहीं किया जा सकता है। NAD+ सीधे मौखिक रूप से निगला जाता है मुख्य रूप से छोटी आंत में ब्रश सीमा कोशिकाओं द्वारा हाइड्रोलाइज्ड होता है। सोच के संदर्भ में, वास्तव में एनएडी + को पूरक करने का एक और तरीका है, जो एक निश्चित पदार्थ को पूरक करने का एक तरीका खोजना है ताकि यह मानव शरीर में एनएडी + को स्वायत्त रूप से संश्लेषित कर सके। मानव शरीर में NAD+ को संश्लेषित करने के तीन तरीके हैं: प्रीस-हैंडलर मार्ग, डी नोवो संश्लेषण मार्ग और बचाव संश्लेषण मार्ग। हालाँकि तीन तरीके NAD+ को संश्लेषित कर सकते हैं, लेकिन एक प्राथमिक और द्वितीयक अंतर भी है। उनमें से, पहले दो सिंथेटिक मार्गों द्वारा उत्पादित एनएडी + कुल मानव एनएडी + का केवल लगभग 15% है, और शेष 85% उपचारात्मक संश्लेषण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। दूसरे शब्दों में, बचाव संश्लेषण मार्ग मानव शरीर के लिए NAD+ के पूरक की कुंजी है।

NAD+ के अग्रदूतों में, निकोटिनमाइड (NAM), NMN और निकोटिनमाइड राइबोज (NR) सभी एक बचाव संश्लेषण मार्ग के माध्यम से NAD+ को संश्लेषित करते हैं, इसलिए ये तीन पदार्थ NAD+ के पूरक के लिए शरीर की पसंद बन गए हैं।

हालाँकि NR का स्वयं कोई दुष्प्रभाव नहीं है, NAD+ संश्लेषण की प्रक्रिया में, इसका अधिकांश भाग सीधे NMN में परिवर्तित नहीं होता है, लेकिन पहले NAM में पचाने की आवश्यकता होती है, और फिर संश्लेषण में भाग लेता है NMN, जो अभी भी दर-सीमित एंजाइमों की सीमा से बच नहीं सकता है। इसलिए, एनआर के मौखिक प्रशासन के माध्यम से एनएडी + को पूरक करने की क्षमता भी सीमित है।

एनएडी+ के पूरक के अग्रदूत के रूप में, NMN न केवल दर-सीमित एंजाइमों के प्रतिबंध को दरकिनार करता है, बल्कि शरीर में बहुत तेज़ी से अवशोषित हो जाता है और इसे सीधे एनएडी+ में परिवर्तित किया जा सकता है। इसलिए, इसका उपयोग NAD+ के पूरक के लिए एक प्रत्यक्ष, तेज़ और प्रभावी विधि के रूप में किया जा सकता है।

विशेषज्ञ समीक्षाएँ:

जू चेनकी (आणविक कोशिका विज्ञान के उत्कृष्टता और नवाचार केंद्र, चीनी विज्ञान अकादमी, इम्यूनोलॉजी अनुसंधान विशेषज्ञ)

कैंसर का इलाज दुनिया में एक समस्या है। इम्यूनोथेरेपी के विकास ने पारंपरिक कैंसर उपचार की सीमाओं को पूरा किया है और डॉक्टरों के उपचार के तरीकों का विस्तार किया है। कैंसर इम्यूनोथेरेपी को इम्यून चेकपॉइंट ब्लॉकिंग थेरेपी, इंजीनियर्ड टी सेल थेरेपी, ट्यूमर वैक्सीन आदि में विभाजित किया जा सकता है। इन उपचार विधियों ने कैंसर के नैदानिक उपचार में एक निश्चित भूमिका निभाई है। साथ ही, यह इम्यूनोथेरेपी के प्रभाव को और बढ़ाने और इम्यूनोथेरेपी के लाभार्थियों का विस्तार करने के तरीके पर इम्यूनोथेरेपी अनुसंधान का वर्तमान ध्यान भी केंद्रित करता है।