Điểm nổi bật
Biểu hiện của NNMT tăng đáng kể trong nguyên bào sợi da tại các tổn thương da của xơ cứng bì hệ thống (systemic sclerosis, SSc), đặc biệt ở các quần thể nguyên bào sợi cơ—những tế bào thúc đẩy xơ hóa.
Làm câm hoặc ức chế dược lý NNMT làm rối loạn cân bằng methyl hóa thông qua thay đổi tỷ lệ SAM/SAH và methyl hóa histone, từ đó ức chế các chương trình gen gây xơ hóa do TGFβ cảm ứng.
NNMT điều hòa một mạng lưới điều hòa phiên mã bao gồm ATF4, SOX9 và SRF, qua đó thúc đẩy biểu hiện gen của chất nền ngoại bào và tổng hợp collagen.
Ức chế NNMT cải thiện xơ hóa da do bleomycin gây ra trong các mô hình tiền lâm sàng, qua đó xác định NNMT là một mục tiêu điều trị đầy hứa hẹn trong SSc.
Bối cảnh nghiên cứu và gánh nặng bệnh tật
Xơ cứng bì hệ thống (systemic sclerosis, SSc) là một bệnh mô liên kết tự miễn mạn tính, đặc trưng bởi tình trạng hoạt hóa dai dẳng của nguyên bào sợi da dẫn đến lắng đọng quá mức các thành phần của chất nền ngoại bào như collagen. Hậu quả là xơ hóa da tiến triển và rối loạn chức năng cơ quan, góp phần đáng kể vào tỷ lệ mắc bệnh và tử vong. Các phương pháp điều trị hiện nay còn hạn chế và chủ yếu mang tính triệu chứng, chưa có liệu pháp kháng xơ hóa đặc hiệu nào được phê duyệt. Việc hiểu rõ các yếu tố tế bào và phân tử duy trì kiểu hình nguyên bào sợi gây xơ hóa là rất quan trọng để phát triển các chiến lược điều trị mới.
Nicotinamide N-methyltransferase (NNMT) là một methyltransferase phụ thuộc S-adenosylmethionine (SAM), có liên quan đến điều hòa chuyển hóa và tái cấu trúc mô. Các nghiên cứu trước đây gợi ý vai trò của NNMT trong tái cấu trúc xơ hóa, nhưng chức năng của nó trong SSc vẫn chưa được làm rõ đầy đủ. Nghiên cứu này khảo sát liệu NNMT có điều hòa hoạt hóa nguyên bào sợi da và xơ hóa trong SSc hay không, đồng thời đánh giá NNMT như một đích nhằm giảm xơ hóa da.
Thiết kế nghiên cứu
Nghiên cứu tích hợp phân tích dữ liệu đa omics và các thí nghiệm chức năng. Các nhà nghiên cứu phân tích dữ liệu giải trình tự RNA toàn bộ khối u (bulk RNA sequencing), giải trình tự RNA đơn bào (single-cell RNA sequencing) và transcriptomics không gian từ mô da SSc của người để xác định kiểu biểu hiện của NNMT và các trạng thái nguyên bào sợi liên quan.
Nguyên bào sợi da người sơ cấp (DFs) được nuôi cấy và xử lý bằng làm giảm biểu hiện NNMT qua siRNA hoặc bằng các chất ức chế NNMT dược lý. Các tế bào này sau đó được thực hiện các xét nghiệm transcriptomics, metabolomics, biểu sinh và chức năng để làm rõ tác động của điều biến NNMT.
Các yếu tố phiên mã ở hạ lưu—activating transcription factor 4 (ATF4), SRY-box transcription factor 9 (SOX9) và serum response factor (SRF)—được khảo sát bằng giải trình tự RNA QuantSeq 3′ sau khi làm giảm có chủ đích để làm rõ vai trò của chúng trong con đường do NNMT điều hòa.
Cuối cùng, ức chế NNMT bằng dược lý được đánh giá in vivo trên mô hình chuột xơ hóa da do bleomycin gây ra, một mô hình được sử dụng rộng rãi, nhằm đánh giá lợi ích điều trị tiềm năng.
Kết quả chính
NNMT tăng biểu hiện trong da SSc và các phân nhóm nguyên bào sợi: Nhiều đoàn hệ độc lập cho thấy NNMT tăng nhất quán trong sinh thiết da SSc. Dữ liệu single-cell RNA-seq và transcriptomics không gian cho thấy NNMT tập trung ưu thế ở các quần thể nguyên bào sợi cơ tăng sinh trong bệnh, vốn là các tác nhân chủ chốt của xơ hóa.
Tác động của làm giảm NNMT lên hồ sơ biểu sinh và chuyển hóa: Làm giảm NNMT trong nguyên bào sợi da người sơ cấp gây ra sự thay đổi đáng kể trong chu trình methionine, đặc trưng bởi biến đổi tỷ lệ SAM/S-adenosylhomocysteine (SAH). Sự thay đổi này ảnh hưởng đến các kiểu methyl hóa histone, bao gồm các dấu ấn quan trọng đối với điều hòa phiên mã, cho thấy NNMT tác động đến năng lực methyl hóa của tế bào và cảnh quan biểu sinh.
Ức chế các chương trình gây xơ hóa do TGFβ cảm ứng: Làm giảm NNMT làm suy giảm sự phiên mã do transforming growth factor-beta (TGFβ) cảm ứng của các gen tham gia vào sản xuất chất nền ngoại bào, tổng hợp collagen và tái cấu trúc mô. Các dữ liệu này ủng hộ rằng NNMT là một đồng yếu tố cần thiết để duy trì hoạt hóa nguyên bào sợi do TGFβ điều khiển.
Mạng lưới phiên mã qua trung gian ATF4, SOX9 và SRF: Phân tích phân tử sâu hơn xác định rằng NNMT điều hòa một mạng lưới các yếu tố phiên mã bao gồm ATF4, SOX9 và SRF. Làm giảm các yếu tố này làm giảm biểu hiện gen của chất nền ngoại bào và tiết collagen. Mạng lưới này hoạt động ở hạ lưu của TGFβ và phụ thuộc vào điều hòa chuyển hóa của NNMT.
Ức chế dược lý tái hiện tác dụng của làm giảm NNMT và làm giảm xơ hóa thực nghiệm: Việc sử dụng các chất ức chế phân tử nhỏ nhắm vào NNMT in vitro đã mô phỏng các tác dụng quan sát được khi làm giảm bằng di truyền, qua đó ức chế các chương trình gen nguyên bào sợi gây xơ hóa liên quan đến SSc. Đáng chú ý, trong mô hình chuột xơ hóa da do bleomycin gây ra, các chất ức chế NNMT làm giảm đáng kể độ dày da và lắng đọng collagen, cho thấy tiềm năng chuyển dịch lâm sàng in vivo.
Bình luận chuyên gia
Nghiên cứu này liên hệ một cách thuyết phục các enzyme chuyển hóa với điều hòa biểu sinh và tín hiệu xơ hóa, đồng thời phát hiện một trục TGFβ-NNMT-ATF4/SOX9/SRF mới kiểm soát hoạt hóa nguyên bào sợi da trong xơ cứng bì hệ thống. Các kết quả này đưa NNMT trở thành cả một dấu ấn sinh học và một mục tiêu can thiệp khả thi, đáp ứng một nhu cầu chưa được thỏa mãn quan trọng đối với các liệu pháp kháng xơ hóa.
Nghiên cứu trước đây đã gợi ý vai trò của rối loạn chuyển hóa và động học methyl hóa trong các bệnh xơ hóa, nhưng nghiên cứu này làm sáng tỏ các cơ chế phân tử cụ thể liên kết hoạt tính NNMT với các chương trình phiên mã gây xơ hóa. Việc kết hợp cả tiếp cận di truyền và dược lý làm tăng độ tin cậy của NNMT như một mục tiêu điều trị.
Các hạn chế bao gồm phần cơ chế chủ yếu được thực hiện in vitro; mặc dù đã được bổ sung bằng các mô hình xơ hóa trên động vật, vẫn cần xác nhận lâm sàng trong tương lai. Ngoài ra, cần hiểu rõ các tác động toàn thân và hồ sơ an toàn của ức chế NNMT kéo dài trước khi chuyển sang ứng dụng lâm sàng.
Kết luận
Nghiên cứu này xác định NNMT là một động lực quan trọng của hoạt hóa nguyên bào sợi và xơ hóa da trong xơ cứng bì hệ thống thông qua một mạng lưới điều hòa chuyển hóa-biểu sinh-phiên mã. Nhắm đích NNMT bằng dược lý đã ức chế hiệu quả các chương trình gây xơ hóa trong tế bào người và làm giảm xơ hóa in vivo, nhấn mạnh một hướng điều trị đầy hứa hẹn nhằm hạn chế tiến triển xơ hóa mô trong SSc.
Các thử nghiệm lâm sàng trong tương lai đánh giá chất ức chế NNMT là cần thiết, cùng với các nghiên cứu phân tử mở rộng nhằm làm rõ những tác động rộng hơn của việc điều biến chuyển hóa methyl hóa trong các bệnh xơ hóa.
Kinh phí và ClinicalTrials.gov
Nghiên cứu được thực hiện bởi một nhóm hợp tác bao gồm các cơ sở như MedUni Vienna và được hỗ trợ bởi các khoản tài trợ nghiên cứu châu Âu. Thông tin chi tiết về nguồn kinh phí và đăng ký thử nghiệm lâm sàng không được nêu rõ trong ấn phẩm được thảo luận.
