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重振老化CAR-T细胞,NAD+为癌症免疫疗法注入新活力

一项突破性的研究显示,NAD+竟然能给衰老的CAR-T细胞注入新活力!随着年龄的增长,老年人使用CAR-T疗法的效果往往不尽如人意,但科学家们发现,通过提升NAD+水平,可以显著恢复这些衰老CAR-T细胞的抗癌能力。

 


NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)在衰老干预领域的地位自然不必多言,它不仅是细胞能量代谢的关键调节因子,还与免疫系统的功能、抗衰老以及维持细胞活力等方面息息相关。

近期,《自然·癌症》发布的一项研究发现,NAD+水平下降,竟然还会影响癌症免疫治疗的效果!而通过提升NAD+的水平,CAR-T免疫治疗的效果也得到了显著改善[1]。

衰老限制了CAR-T细胞疗法的疗效

我们都知道老人随着年龄增长,免疫力会变弱、抵抗力也越来越差,不仅容易被流感病毒找上,感染过后恢复周期也比年轻人更长。这是因为,人体的免疫系统开始衰老了,尤其是T细胞的功能也不可避免地开始衰退。

T细胞是免疫系统中的关键“杀伤细胞”,它负责识别和消灭外来的病原和癌细胞。但是随着人体衰老,T细胞的增殖能力、反应能力和杀伤力都会大打折扣[2,3]。

在癌症免疫治疗领域, CAR-T(嵌合抗原受体T细胞)疗法,是目前最有前景的免疫治疗手段。简单来说,CAR-T疗法就是把患者自身的T细胞进行基因改造,使其能精确识别癌细胞并进行攻击,减少对“无辜”细胞的误伤[5]。

自体CAR-T疗法流程示意图(参考资料[5])

然而,随着患者年龄的增长,CAR-T细胞的疗效显著下降,尤其是在老年人群体中。尽管CAR-T疗法在儿童和年轻人中已取得显著成效,但对于老年患者,尤其是一些老年B细胞恶性肿瘤和实体瘤的治疗效果却并不理想[4]。

那么,是什么导致了老年人群体中CAR-T疗效的衰减?

研究人员决定从老年T细胞本身入手,他们在小鼠体外培养的CAR-T细胞中发现,老年小鼠来源的CAR-T细胞比年轻来源的“干性要差,也就是细胞的自我更新能力、功能持久性较差

老年小鼠产生的 CAR-T 细胞无法保持干细胞样特性(参考资料[1])

不仅如此,老年CAR-T细胞的肿瘤杀伤效果也更差。与年轻小鼠的CAR-T细胞相比,将老年CAR-T细胞导入患有肿瘤的小鼠中,CAR-T细胞不仅在体内存留时间短,对肿瘤的杀伤效果也几乎为零,和往小鼠体内注射生理盐水没什么差别!

老年CAR-T细胞的肿瘤杀伤能力很弱(参考资料[1])

由此,研究人员基本确定了一个事实,是小鼠的年龄限制了CAR-T细胞在体内抗癌效果

NAD下降导致衰老 CAR-T 细胞线粒体功能障碍

那么衰老的CAR-T细胞是怎么和NAD扯上关系的?

一般来说,随着治疗时间的推移,CAR-T细胞疗效变差是正常的,这与T细胞内部的代谢和能量状态密切相关。但具体机制一直没有研究清楚。

既然和代谢与能量状态有关,研究人员选择从细胞能量供应的“发动机”——线粒体入手,意料之中,老年CAR-T细胞的线粒体数量和形态都远远落后于年轻组。

通过分析老年和年轻CAR-T细胞的代谢组,研究者发现了老年细胞中11种代谢物的丰度较低,其中NAD的水平降低最为严重。

NAD是下降水平最大的代谢物(参考资料[1])

真相似乎显而易见了:衰老的CAR-T细胞抗癌能力变差,是因为线粒体功能出现障碍,线粒体功能出现障碍,则是由于NAD水平的下降。

这为我们揭示了一个重要线索:NAD+水平的下降可能正是衰老CAR-T细胞抗癌能力丧失的根本原因

所以,这是否意味着,回补NAD,就能拯救衰老的CAR-T细胞的抗癌活性?

答案是肯定的。**补充NMN、NR就可以!

回补NAD+,逆转了CAR-T细胞衰竭

我们都能想到,研究者肯定也想到了。

研究人员随即给老年CAR-T细胞回补了NAD+前体物质——NMN(烟酰胺单核苷酸),实验结果显示,NMN确实能够提高CAR-T细胞中的NAD+水平,但单独使用NMN的效果并不显著,衰老的CAR-T细胞仍然无法恢复到年轻细胞的水平。这对于逆转衰老CAR-T细胞的功能来说是远远不够的。

于是,科学家们又想到,体内的生命活动都离不开NAD,NAD本身的消耗量也是很大的。如果既能促进NAD的产生,同时又能抑制NAD的消耗,会不会效果更好?

果然如此,研究人员发现,将NMN与CD38抑制剂(CD38是降解NAD+的酶)同时应用于衰老的CAR-T细胞后,能够显著提高NAD+水平,并且成功逆转了衰老的CAR-T细胞的功能,恢复了其抗肿瘤能力,而且效果和年轻的CAR-T细胞相当。

NAD 水平的恢复在挽救了衰老 CAR-T 细胞的抗肿瘤功能(参考资料[1])

NAD+能帮助人类抗癌成功吗?

有希望!

小鼠的体内实验给了研究者很大的信心。接着,他们尝试在人类T细胞中验证这一疗法的效果。他们找来健康和患有黑色素瘤的年轻和老年患者,用他们的外周血单核细胞(PBMCs)产生的CAR-T细胞进行试验。

人类CAR-T细胞产生示意图(参考资料[1])

结果证实,NMN和CD38抑制剂联用,可以恢复老年人CAR-T细胞的肿瘤杀伤能力,甚至来源于80岁以上的癌症患者的CAR-T细胞,也能恢复到和年轻人相当水平。

老年个体产生的CAR -T细胞的杀伤能力,在NMN和CD38抑制剂联用后得到恢复 (参考资料[1])

这项研究不仅揭示了为何老年癌症患者的CAR-T疗效较差,还提出了一种创新的干预策略——将CD38抑制剂与NAD+前体联用,在实验动物模型、乃至人类细胞中成功逆转了CAR-T细胞的衰老。

癌症固然可怕,但人类正在努力消灭它。而NAD+代谢与肿瘤免疫疗法之间的联系,不仅为癌症免疫治疗开辟了新的方向,也让我们看到了NAD+在抗衰老与免疫增强中的巨大潜力。随着更多研究的深入,或许在不久的将来,NAD+的补充将成为老年癌症患者常规治疗的一部分,让老年癌症患者也能“老有所医”,重拾希望。



参考资料:


[1]Hope, H. C. et al. Age-associated nicotinamide adenine dinucleotide decline drives CAR-T cell failure. Nature Cancer (2025) doi:10.1038/s43018-025-00982-7.

[2]Mittelbrunn, M. & Kroemer, G. Hallmarks of T cell aging. Nature Immunology 22, 687–698 (2021).

[3]Santoro, A., Bientinesi, E. & Monti, D. Immunosenescence and inflammaging in the aging process: age-related diseases or longevity? Ageing Research Reviews 71, 101422 (2021).

[4]Noll, J. H., Levine, B. L., et al. A. Beyond youth: Understanding CAR T cell fitness in the context of immunological aging. Seminars in Immunology 70, 101840 (2023).

[5]Mehta, P. H. et al. T cell fitness and Autologous CAR T cell therapy in haematologic malignancy. Frontiers in Immunology 12, (2021).







 


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