文献分享: Nicotinamide phosphoribosyltransferase inhibitors selectively induce apoptosis of AML stem cells by disrupting lipid homeostasis

烟酰胺磷酸核糖基转移酶抑制剂通过破坏脂质稳态选择性诱导AML干细胞凋亡

（24级博士研究生李青林）

急性髓性白血病（AML）是一种侵袭性血液系统恶性肿瘤，尽管目前高强度的化疗在AML患者的治疗中取得了较好的效果，但是仍然存在高频率的复发现象。目前认为AML的复发与白血病干细胞（LSC）相关，针对LSC的新疗法可能会为AML的治疗带来更好的效果，因此靶向LSC可能会为AML治疗提供更高效的治疗手段。

NAMPT催化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸挽救通路中的限速步骤，先前已被确定为几种癌症类型的治疗靶点，但是针对恶性干细胞群体的效果仍然未知。2021年，来自于多伦多大学的Steven M.Chan教授的团队，在Cell Stem Cell上发表了题为“Nicotinamide phosphoribosyltransferase inhibitors selectively induce apoptosis of AML stem cells by disrupting lipid homeostasis”的文章，通过代谢药物筛选具有抗白血病干细胞（LSC）活性的化合物，发现了烟酰胺磷酸核糖基转移酶（NAMPT）抑制剂可以选择性诱导LSC的凋亡，而不影响正常造血干细胞和祖细胞。并通过转录组分析发现SREBP调控的脂质代谢通路在NAMPT抑制剂处理后激活，提出并验证了SREBP-SCD通路调控的单不饱和脂肪酸上调可以挽救NAMPT抑制剂诱导的LSC凋亡，证明了联用SREBP抑制剂DP与NAMPT抑制剂可以更强烈地诱导LSC凋亡，为靶向AML中LSC的治疗策略提供了新的见解。

图一 药物筛选确定NAMPT抑制剂为候选抗LSC化合物。本文通过一轮和二轮药物筛选到一系列可以抑制LSC细胞活性的药物，发现NAMPT抑制剂对于LSC的抑制作用最为显著且呈剂量依赖性。

图二 KPT-9274诱导LSC的凋亡。本文后续以KPT-9274这种抑制剂为对象展开了研究。将白血病细胞异种移植后发现KPT-9274会显著降低异种移植后CD34+CD38–细胞的比例。并且检测Annexin V+（细胞凋亡）和CD14+（单核细胞分化）细胞比例发现，NAMPT对于LSC的抑制是通过凋亡而不是促进其分化。

图三 KPT-9274在体内特异性靶向LSC而不是正常HSPC。 通过外源性添加烟酸（NA）和烟酰胺核苷酸(NR)来挽救NAMPT对于HSPC和LSC的细胞活力发现只有NR具有效果，并发现了正常HPSC不受NAMPT的影响。移植LSC至NSG小鼠后进行生物发光成像发现，KPT-9274对于LSC的抑制需要达到一定浓度，并提出并验证了治疗效果与NAD+的耗竭呈正相关。使用KPT-9274对正常HPSC移植和患者来源的异种移植模型进行处理，发现KPT-9274是特异性影响LSC而对正常HPSC无影响。

图四 KPT-9274处理激活了SREBP通路。为了进一步分析NAMPT抑制剂对于LSC抑制作用的分子机制，研究者对KPT-9274处理后的三类细胞（CD34+CD38-，CD34+CD38+和CD34-CD38+）进行了转录组测序，发现9个共同的上调基因都靶向了由SREBP和其调控的靶基因。

图五 激活的SREBP通路可以缓解KPT-9274诱导的LSC凋亡。在AML患者体内也观察导KPT-9274处理后ACSS2,HMGCR,HMGCS1和 SCD的蛋白水平上调，证明了NAMPT抑制剂使用后脂质代谢的激活是普遍的。随后选用在KPT-9274处理下一系列上调基因响应最强并转导了GFP的细胞系THP-1作为后续研究模型，发现只有SREBP2的抑制能够降低KPT-9274处理后GFP+细胞的比例，揭示了脂质代谢的上调可能是作为一种保护机制。为了进一步探索这种保护机制的机理，本文检测了KPT-9274处理后细胞中一系列代谢物的水平变化。发现与SREBP相关的单不饱和脂肪酸肉豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸都是排名靠前的下调代谢产物，并且分析了THP-1细胞中的单不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例发现KPT-9274处理后其比例下降。进一步使用外源性的油酸可以挽救KPT-9274处理后THP-1的凋亡。由于SCD是调控体内单不饱和脂肪酸合成的关键酶，后续进一步使用SCD激活剂（Troglitazone）和抑制剂（CAY10566）单独处理和共同处理，用来检测KPT-9274用药后的细胞凋亡，发现SCD的激活可以挽救KPT-9274诱导的细胞凋亡。

图六 DP与KPT-9274联用具有更强的诱导LSC凋亡的效果。基于前述实验结果，本文拟进一步探索其临床转化的潜力。通过使用已经在临床上批准的SREBP抑制剂（DP），发现DP使用后会进一步恶化KPT-9274处理后LSC细胞的凋亡。在KPT-9274处理或KPT-9274与DP联合处理后的THP-1细胞中添加外源性的油酸仍然可以缓解凋亡，这揭示了脂毒性诱导的氧化损伤在其中可能发挥了重要作用，通过使用抗氧化剂NAC发现抑制脂毒性诱发的氧化应激水平提高可以挽救由KPT-9274与DP联合处理后诱发的细胞凋亡。进一步在PDX模型中验证了KPT-9274与DP联合处理对于白血病细胞的卓越抑制作用，表明NAMPY抑制剂与SREBP抑制剂联用具有极强的治疗潜力。

   此文这篇文章探讨了NAMPT抑制剂如何通过破坏脂质稳态选择性诱导LSC的凋亡。研究团队首先进行了代谢药物筛选，发现NAMPT抑制剂KPT-9274能够选择性地杀死LSC，而不影响正常的HPSC。在对KPT-9274处理的LSC进行转录组分析时，研究人员发现SREBP调节的相关靶基因上调，其中靶基因之一的SCD可以通过调控单不饱和脂肪酸的上调对KPT-9274处理后的LSC起到保护作用，抑制SREBP信号可以增强了KPT-9274对LSC的细胞毒性。

   这项研究表明，脂质稳态的改变NAMPT抑制剂诱导的细胞凋亡中起着关键作用，并将NAMPT抑制确定为针对AML中LSC的治疗策略，为未来的临床试验提供了理论基础。