Nature | “代谢–表观”轴调控肿瘤免疫：靶向烟酰胺N-甲基转移酶NNMT可重塑肿瘤免疫微环境

摘要：肿瘤微环境（TME）在癌症的发生、发展和免疫逃逸中发挥关键作用。其中，肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）是TME中最活跃的非肿瘤成分之一，具有高度的异质性和可塑性。它们通过重塑细胞外基质（ECM）、分泌细胞因子及诱导免疫抑制，协同推动肿瘤的生长、转移和治疗抵抗【1

撰文 | 阿童木

肿瘤微环境（TME）在癌症的发生、发展和免疫逃逸中发挥关键作用。其中，肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）是TME中最活跃的非肿瘤成分之一，具有高度的异质性和可塑性。它们通过重塑细胞外基质（ECM）、分泌细胞因子及诱导免疫抑制，协同推动肿瘤的生长、转移和治疗抵抗【1】。

在免疫调控方面，CAFs可直接抑制CD8⁺ T细胞功能，或通过招募髓源性抑制细胞（MDSCs）等免疫抑制细胞群，构建“冷免疫”微环境，从而降低免疫检查点阻断（ICB）疗法的疗效【2】。因此，深入解析CAFs的致病特征及其形成机制，对于提高免疫治疗的反应率具有重要意义。

已有研究发现，烟酰胺N-甲基转移酶（NNMT）在CAFs中异常高表达，可能是其获得致病表型的关键驱动因子。NNMT是一种胞质代谢酶，催化S-腺苷甲硫氨酸（SAM）将甲基转移至烟酰胺（NAM），生成1-甲基烟酰胺（1-MNA）和S-腺苷同型半胱氨酸（SAH），显著消耗细胞的甲基供体资源，导致DNA、RNA及组蛋白甲基化水平下降，从而诱发表观遗传重编程【3】。

NNMT在多种实体瘤的间质组织中表达升高，并与患者不良预后显著相关【4】。然而，NNMT在CAFs中如何通过“代谢–表观”联动促成免疫抑制表型，以及其是否可作为肿瘤基质靶向干预的新靶标，尚缺乏深入机制研究。厘清NNMT调控CAFs致病性的分子基础，将为改善肿瘤免疫治疗开辟新路径。

近日，芝加哥大学 Ernst Lengyel实验室等在

Nature杂志发表了题为NNMT inhibition in cancer-associated fibroblasts restores antitumour immunity的研究文章，系统揭示了NNMT通过降低H3K27me3甲基化，促进CAFs分泌补体因子，招募MDSCs至肿瘤，从而增强免疫抑制。在多种小鼠肿瘤模型中敲除Nnmt可增强CD8⁺ T细胞活性、抑制肿瘤生长。本研究开发的高效NNMT小分子抑制剂（NNMTi）能够显著减轻肿瘤负荷、提升ICB疗效，表明NNMT为CAF调控与免疫抑制缓解的潜在靶点。

作者通过对未经化疗的高级别浆液性卵巢癌（HGSOC）患者样本进行空间转录组学与单细胞RNA测序，发现CAFs中NNMT在肿瘤进展过程中表达上调。空间转录组数据显示，NNMT表达水平自癌邻基质、卵巢原发肿瘤基质，至大网膜转移灶逐步升高，伴随ECM组分和补体因子表达增强。NNMT高表达区域免疫相关通路活跃，但效应型/记忆型CD8⁺ T细胞显著减少。scRNA-seq确认NNMT在8个CAF亚群中均高表达，泛癌数据进一步印证其在多种癌症CAF中的广泛表达，提示其在免疫调控中的关键作用。

在多个小鼠肿瘤模型中，作者发现Nnmt⁻/⁻小鼠的卵巢癌、乳腺癌和结肠癌肿瘤负荷均显著下降，伴随CD8⁺ T细胞数量增加和功能增强。流式细胞术及细胞因子分析证实，肿瘤微环境中CD8⁺ T细胞的IFNγ与TNF表达增加，而未携带肿瘤的小鼠中T细胞功能无差异。骨髓嵌合实验明确，肿瘤生长抑制效应源于非免疫系统成分（即成纤维细胞）中NNMT的缺失。进一步实验证明，激活成纤维细胞NNMT表达即可恢复肿瘤生长，强调其在CAF致病性中的决定性作用。

在机制层面，作者构建了表达NNMT的NIH-3T3细胞株，发现NNMT能够上调与髓细胞迁移、活化及补体激活相关通路，并吸引Ly6Chigh单核细胞及CD206⁺肿瘤相关巨噬细胞。蛋白质组学分析显示NNMT能诱导补体因子的大量分泌，尤其是C3，CRISPR敲除C3或阻断C5a受体（C5aR）可显著抑制单核细胞迁移。此外，Ly6Chigh单核细胞在NNMThigh肿瘤中C5aR和PD-L1表达升高，呈现M-MDSC样表型，进而抑制CD8⁺ T细胞增殖。人源HGSOC样本中，NNMThigh区域CD14⁺单核细胞浸润明显，表明NNMT表达的CAFs通过补体介导单核细胞招募，诱导TME中免疫抑制性M-MDSC表型。

进一步研究发现，NNMT通过耗竭细胞SAM水平，降低H3K27me3组蛋白修饰，从而驱动表观遗传重编程。在3T3-NNMT细胞及小鼠原代成纤维细胞中，CAF标记基因和补体因子显著上调。ChIP-seq显示H3K27me3峰值缩小与CAF基因表达呈负相关，确认其表观调控功能。形态学上，NNMT表达使成纤维细胞变大、趋于星状。补充甲硫氨酸可提升SAM水平并抑制补体因子C3与Cfb的转录，防止组蛋白低甲基化。

针对现有NNMT抑制剂效能有限的问题，作者进行了小分子高通量筛选，从超过15万种小分子中筛选并优化出高效抑制剂NNMTi（IC₅₀

在小鼠模型中，NNMTi经腹腔注射、肿瘤内注射或口咽吸入均可有效减少卵巢癌、乳腺癌和结肠癌模型的原发肿瘤与转移灶负荷。CAF特异性实验进一步显示，NNMTi主要通过抑制表达NNMT的CAF发挥抗肿瘤作用，而非直接作用于癌细胞。NNMTi治疗可显著降低H3K27me3低甲基化的CAF比例、CAF亚群数量与大小、补体C3表达水平及免疫抑制性Ly6ChighPD-L1high单核细胞浸润，同时增强CD8⁺ T细胞激活功能。与抗PD-1或抗CD47联合治疗可进一步增强抗肿瘤效果，表明NNMTi通过调控TME，提高了ICB疗法的有效性。

综上所述，本研究系统揭示了 NNMT在CAFs中通过“代谢–表观–免疫”轴协同调控免疫抑制微环境的机制，明确了NNMT作为泛CAF标志物和治疗靶点的潜力。所开发的抑制剂NNMTi不仅逆转CAFs免疫抑制功能，还增强免疫检查点疗法的疗效，或为未来肿瘤治疗中CAF靶向干预开辟新路径。

制版人：十一

参考文献

1. Kalluri, R. The biology and function of fibroblasts in cancer.Nat. Rev. Cancer16, 582–598 (2016).

2. Sahai, E. et al. A framework for advancing our understanding of cancer-associated fibroblasts.Nat. Rev. Cancer20, 174–186 (2020).

3. Ulanovskaya, O. A., Zuhl, A. M. & Cravatt, B. F. NNMT promotes epigenetic remodeling in cancer by creating a metabolic methylation sink.Nat. Chem. Biol. 9, 300–306 (2013).

4. Song, M. et al. High stromal nicotinamide N-methyltransferase (NNMT) indicates poor prognosis in colorectal cancer.Cancer Med.9, 2030–2038 (2020).

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