《Journal of Pharmaceutical Analysis》：Self-amplifying nicotinamide N-methyltransferase feedback loops: Drivers of anticancer drug resistance and therapeutic opportunities
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本文全面综述了烟酰胺N-甲基转移酶（NNMT）作为连接NAD+代谢与SAM/SAH甲基化循环的关键代谢-表观遗传整合器，如何通过多种分子机制介导癌症对化疗、靶向治疗及免疫治疗的耐药性，并揭示了其通过NNMT/ALDH3A1/lactate/NNMT和EGR1/NNMT/EGR1等自我扩增反馈环路持续驱动耐药的核心作用。文章重点探讨了靶向NNMT（如基因沉默、小分子抑制剂及反馈环路干预）以克服耐药的新兴策略，并指出其临床转化的挑战与未来研究方向。
自我放大的烟酰胺N-甲基转移酶反馈环路：抗癌药物耐药性的驱动因素及治疗机遇
1. 引言
癌症治疗面临的核心挑战之一是药物耐药性，它严重削弱了治疗效果并影响患者生存。烟酰胺N-甲基转移酶（Nicotinamide N-methyltransferase， NNMT）作为一种关键的胞质酶，通过连接氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide， NAD+）代谢与S-腺苷甲硫氨酸/S-腺苷同型半胱氨酸（S-adenosylmethionine/S-adenosylhomocysteine， SAM/SAH）甲基化循环，在介导药物耐药中扮演了至关重要的角色。值得注意的是，癌细胞中的自我扩增NNMT反馈环路是驱动抗癌药物耐药性发展的核心机制。
2. NNMT介导抗癌药物耐药的多方面机制
根据美国国家癌症研究所（National Cancer Institute， NCI）的分类，当前主要的癌症药物治疗策略包括化疗、靶向治疗和免疫治疗。NNMT通过不同机制介导对这些疗法的耐药。
2.1. NNMT介导的化疗药物耐药
化疗药物主要通过诱导细胞毒性应激（如DNA损伤、抑制有丝分裂）发挥作用。NNMT通过以下途径降低化疗药物的细胞毒性效应：
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增强癌细胞糖酵解重编程：NNMT通过促进瓦博格效应（Warburg effect），上调己糖激酶2（Hexokinase 2， HK2）和乳酸脱氢酶A（Lactate dehydrogenase A， LDHA）等关键糖酵解酶的表达，加速NAD+周转，从而帮助癌细胞适应营养剥夺和氧化应激，逃避5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil， 5-FU）等药物的细胞毒性。
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抑制凋亡信号传导：NNMT通过稳定并增强去乙酰化酶Sirtuin 1（SIRT1）的活性，抑制p53介导的凋亡。同时，NNMT催化产物1-甲基烟酰胺（1-methylnicotinamide， MNAM）能减少活性氧（Reactive oxygen species， ROS）产生，从而失活凋亡信号调节激酶1-p38丝裂原活化蛋白激酶（Apoptosis signal-regulating kinase 1-p38 mitogen-activated protein kinase， ASK1-p38 MAPK）通路，抑制细胞凋亡。
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促进ATP结合盒（Adenosine triphosphate-binding cassette， ABC）转运蛋白介导的药物外排：NNMT可能通过SIRT1/Forkhead box蛋白O1（FoxO1）信号轴间接促进多药耐药相关蛋白2（Multidrug resistance-associated protein 2， MRP2）等药物外排泵的表达，将紫杉醇（Paclitaxel， PTX）、阿霉素（Doxorubicin， ADM）等药物泵出细胞，降低细胞内药物蓄积。
2.2. NNMT介导的靶向治疗药物耐药
靶向治疗药物通过特异性干扰驱动肿瘤进展的分子异常发挥作用。NNMT通过表观遗传重塑、代谢重编程等机制介导耐药。
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对小分子激酶抑制剂的耐药：在非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer， NSCLC）中，NNMT高表达通过SIRT1依赖的c-Myc去乙酰化和激活，上调HK2和LDHA，驱动糖酵解重编程，从而介导对表皮生长因子受体-酪氨酸激酶抑制剂（Epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors， EGFR-TKIs）的耐药。此外，NNMT消耗SAM，降低组蛋白H3第9位和第27位赖氨酸三甲基化（Histone H3 lysine 9/27 trimethylation， H3K9me3/H3K27me3），表观遗传激活醛脱氢酶3家族成员A1（Aldehyde dehydrogenase 3 family member A1， ALDH3A1）和早期生长反应蛋白1（Early growth response 1， EGR1）的转录，形成促耐药的反馈环路。
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对单克隆抗体的耐药：在使用抗血管内皮生长因子（Anti-vascular endothelial growth factor， Anti-VEGF）单抗（如贝伐珠单抗）治疗时，慢性葡萄糖剥夺会上调转录因子ZEB1，进而增加NNMT表达。NNMT通过甲基化代谢重塑表观遗传景观，使癌细胞能够利用酮体等替代能量底物，减少对血管生成的依赖，同时促进上皮-间质转化（Epithelial-mesenchymal transition， EMT），增强侵袭性。
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对蛋白稳态靶向药物的耐药：NNMT可能通过增强SIRT1活性，使胶质瘤相关癌基因同源物2（Glioma-associated oncogene homolog 2， GLI2）去乙酰化并稳定，从而激活Hedgehog（Hh）信号通路，上调细胞周期蛋白D1（Cyclin D1， CCND1）和MYC等下游靶基因，抵消蛋白酶体抑制剂（如硼替佐米）的促凋亡作用。
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对代谢抑制剂的耐药：对氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation， OXPHOS）抑制剂高度敏感的癌细胞通常具有低NNMT和高DNA甲基转移酶1（DNA methyltransferase 1， DNMT1）表达的特征。NNMT和DNMT1可能通过间接或表观遗传机制调控OXPHOS相关基因的表达。
2.3. NNMT介导的免疫治疗药物耐药
免疫治疗旨在调动机体免疫系统识别和清除肿瘤细胞。NNMT主要通过重塑肿瘤微环境介导免疫耐药。
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高表达NNMT的癌症相关成纤维细胞（Cancer-associated fibroblasts， CAFs）驱动免疫检查点抑制剂（Immune checkpoint inhibitors， ICIs）耐药：NNMT通过消耗SAM降低H3K27me3水平，导致CAFs中多种免疫抑制因子上调。这促进了髓源性抑制细胞（Myeloid-derived suppressor cells， MDSCs）的招募并抑制CD8+T细胞活性。NNMT的催化产物MNAM也会损害CD8+T细胞功能。这些共同建立了免疫抑制微环境，削弱了抗程序性死亡蛋白-1/程序性死亡蛋白配体-1（Anti-programmed death-1/Anti-programmed death-ligand 1， Anti-PD-1/Anti-PD-L1）等ICIs的疗效。
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NNMT在过继性细胞疗法耐药中的潜在作用：目前尚无直接实验证据表明NNMT参与了对嵌合抗原受体T细胞（Chimeric antigen receptor T-cell， CAR-T）疗法等过继性细胞疗法的耐药，但这一领域仍有待探索。
3. 癌细胞中自我扩增的NNMT反馈环路必然导致抗癌药物耐药
NNMT的高表达是癌细胞产生耐药的关键因素，而其自我扩增的反馈环路则使这种耐药性得以持续和强化。
如示意图所示，NNMT通过表观遗传机制激活ALDH3A1和EGR1。一方面，EGR1直接激活NNMT转录，形成EGR1/NNMT/EGR1自我维持调控环路。另一方面，NNMT通过组蛋白去甲基化增强ALDH3A1表达，促进乳酸生成。升高的乳酸水平通过p300介导的组蛋白H3第18位赖氨酸乳酰化（Histone H3 lysine 18 lactylation， H3K18la）刺激NNMT表达，形成第二个表观遗传介导的反馈环路：NNMT/ALDH3A1/乳酸/NNMT。这两个环路相互交织，协同放大NNMT的表达和活性，使耐药信号在肿瘤微环境中持续增强。只要癌细胞存在，这种由乳酸诱导的乳酰化介导的NNMT激活及其自激活环路就会持续驱动耐药，成为癌细胞基本的生存机制。
4. 靶向NNMT以克服耐药的治疗策略
针对NNMT及其反馈环路，目前主要有以下几种治疗策略：
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基因沉默策略：使用小干扰RNA（Small interfering RNA， siRNA）或短发夹RNA（Short hairpin RNA， shRNA）沉默NNMT基因，在临床前研究中能有效抑制耐药肿瘤生长并逆转耐药表型，但其临床转化面临递送效率、脱靶效应等挑战。
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小分子抑制剂：多种NNMT小分子抑制剂（NNMT inhibitors， NNMTi）在临床前模型中显示出逆转耐药的潜力。例如，5-氨基-1-甲基喹啉鎓（5-amino-1-methylquinolinium， 5-AMQ）、6-甲氧基烟酰胺等NNMTi，与EGFR-TKIs或ICIs联用，能显著抑制耐药癌细胞增殖，并增强治疗效果。从大规模筛选中发现的高效NNMTi（如NCGC00685960）展示了良好的口服生物利用度和特异性。
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靶向正反馈环路的干预策略：理论上，破坏EGR1/NNMT/EGR1或NNMT/ALDH3A1/乳酸/NNMT反馈环路中的任何关键节点，都可以中断NNMT的自激活。例如，抑制EGR1的表达或活性，或使用选择性抑制剂（如巴泽多昔芬、雷洛昔芬）靶向ALDH3A1，都是潜在的干预方向。
5. 对未来研究的启示
未来研究应聚焦于几个关键方向：深入解析乳酸与NNMT之间的相互作用，这为代谢重编程和表观遗传调控的交叉领域提供了新的治疗机会；探索NNMT可能介导的其他正反馈环路（如涉及PTEN/PI3K/Akt/miR-449a的环路）；验证“运动-乳酸-乳酰化-NNMT-MNAM-肿瘤代谢抑制”这一新假设，为理解运动辅助抗肿瘤效应提供新视角；以及研究NNMT是否通过表观遗传机制调控谷氨酰胺代谢等其他关键代谢途径，以全面揭示其在癌症代谢网络中的枢纽作用。
6. 结论
本综述确立了NNMT作为癌症药物耐药的关键代谢-表观遗传驱动因子，其通过多样化机制和自我扩增反馈环路发挥作用。虽然靶向NNMT的策略在临床前研究中显示出前景，但克服肿瘤异质性和生物标志物缺口对于其临床转化至关重要。未来研究必须优先解码NNMT-代谢物（如乳酸）的交互作用，识别新的反馈环路，并设计包含NNMT抑制剂的联合治疗方案。阐明这些轴心将加速开发出能够有效打破耐药的有效疗法，从而改善患者生存。
