m6A 修饰在胃癌中的研究进展

2022-11-28谢生茂张志龙李春卉石菲

中国医药导报 2022年10期

谢生茂张志龙李春卉石菲

1.解放军联勤保障部队第九六九医院消化内科，内蒙古呼和浩特 010051；2.解放军联勤保障部队第九六九医院普外科，内蒙古呼和浩特 010051；3.内蒙古自治区人民医院呼吸与危重症医学科，内蒙古呼和浩特 010010；4.解放军空军军医大学航空航天医学院，陕西西安 710032

胃癌又称胃腺癌，是癌症相关死亡的第二大原因[1]。许多患者在疾病的晚期才被诊断，因此胃癌的治疗效果欠佳[2]。由于胃癌的复发和转移，胃癌患者的5 年生存率仍然很低[2]。为了发现胃癌的潜在生物标志物及其意义，阐明胃癌发生和发展的基本分子机制是非常必要的。m6A 修饰是近年来发现的丰度最高的RNA修饰方式，其在RNA 代谢和细胞的各种生物学过程中扮演重要角色[3]。m6A 修饰还在肿瘤、心肌重塑和造血干细胞异常分化等多种病理生理过程中起着关键的调节作用[4]。研究证实，m6A 修饰异常可能是胃癌发生的潜在机制[5]。本文归纳总结了m6A 修饰在胃癌发生发展中的最新研究成果，这些研究提示m6A 修饰位点可能是胃癌治疗的潜在靶点。

1 m6A 修饰简介

20 世纪70 年代m6A 修饰被首次发现，其是位于腺苷N6位点的一种动态化修饰。m6A 多位于3’非翻译区，在终止密码子附近富集[3]。m6A 修饰几乎调控着mRNA 代谢的全过程[3]。不仅如此，m6A 修饰对环状RNA 等非编码RNA 具有重要的调节功能[3]。

m6A 甲基化转移酶复合物催化底物完成m6A 修饰的添加，S 腺苷甲硫氨酸是甲基的供体，m6A 甲基化转移酶复合物是由甲基转移酶3（methyltransferaselike 3，METTL3）、甲基转移酶14（methyltransferaselike 14，METTL14）和Wilms 肿瘤1 相关蛋白（Wilms tumor 1-associated protein，WTAP）等多种蛋白共同组成[6]。该复合物主体是由METTL3 和METTL14 形成的一个异二聚体，METTL3 有催化m6A 甲基化转移的活性，METTL14 虽独立时无催化作用，但其在复合物中发挥支持作用，缺少时将大大降低复合物的催化活性[6]。m6A 甲基转移酶的组成成分尚未完全解析，目前仍有不同组成蛋白相继报道[6]。

m6A 脱甲基酶复合物（Erasers）主要由Alkb 同系物5（demethylases alkB homologue 5，ALKBH5）和脂肪和肥胖相关蛋白（fat mass and obesity-associated protein，FTO）组成。最初研究发现FTO 是脂肪形成与肥胖中的关键基因[7]，直到2011 年美国芝加哥大学的何川教授团队首先报道了FTO 的m6A 脱甲基化作用，而就是这个发现才揭示了m6A 动态调控的机制，为m6A 修饰打开了新世界的大门[8]。

m6A 修饰调控功能的实现主要是通过“Reader”蛋白识别m6A 修饰位点。而“Reader”蛋白是YTH 结构域家族蛋白，其主要包括了YTHDF1-3 和YTHDC1-2。其中，YTHDF1 能够调控mRNA 的翻译过程，YTHDF2则是调控mRNA 的降解，而YTHDF3 可根据具体的生物学过程发挥相应的调控mRNA 翻译和降解的过程的作用[9]。

2 m6A 修饰在胃癌中的作用

2.1 m6A 修饰中“Writers”在胃癌中的作用

研究发现，在预后不良的胃癌患者中，m6A 甲基化转移酶METTL3 表达上调[10]。Zhou 等[11]已经证实，METTL3 通过m6A 修饰YAP1 促进胃癌细胞的增殖和迁移。在另一篇报道中，作者发现[6]高水平的METTL3可以促进肝癌衍生生长因子mRNA 的m6A 修饰，并促进其稳定性。肝癌衍生生长因子上调可进一步促进肿瘤血管生成，增加胃癌组织的糖酵解，进而促进肿瘤生长和肝转移[6]。此外，研究还发现，前蛋白易位因子被异常的METTL3 高度修饰，加速胃癌的进展[10]。也有学者报道，乙型肝炎X-相互作用蛋白通过METTL3介导的c-MYC mRNA 的m6A 修饰促进胃癌发生发展[12]。METTL3 还能够通过对非编码RNA 修饰促进胃癌的进展[13]。研究表明，METTL3 通过调控pri-miR-17-92 成熟抑制PTEN/TMEM127 并提高胃癌患者对依维莫司的敏感性[13]。此项研究揭示了非编码RNA在胃癌进展中的表观遗传学调控，并为依维莫司治疗m6A/METTL3 高胃癌提供了依据。

类似地，其他高水平的m6A 甲基化转移酶，如METTL14、METTL16、WTAP、RBM15 和KIAA1429，也预示着胃癌的预后不良[14-19]。Li 等[15]发现WTAP 可作为胃癌的独立预测因子，其高表达与低T 淋巴细胞浸润和T 细胞相关免疫反应密切相关。Miao 等[18]发现，KIAA1429 在胃癌组织中表达上调，并促进了胃癌细胞的增殖。Hu 等[19]发现，METTL14 介导的m6A 修饰导致LINC01320 上调，而过度表达的LINC01320 促进了胃癌细胞的侵袭表型转化。

但有趣的是，有不同团队的研究者发现，m6A 甲基化转移酶METTL14 在胃癌患者中表达下调[5,20]，其研究证实，METTL14 的沉默可能导致Wnt 和PI3KAkt 信号的激活，从而促进胃癌进展[5,20]。导致上述研究结果不同的原因可能是因为不同研究选择的胃癌样本分期和分型有所差别，同时也暗含了METTL14或者其他不同Writers 对胃癌调控的复杂性。

2.2 m6A 修饰中“Erasers”在胃癌中的作用

据报道，FTO 和ALKBH5 在胃癌的高危评分亚型中经常高表达，因此是独立的预后不良标志物[14]。Guo 等[21]发现，在胃癌组织中FTO 高表达，且FTO 可促进胃癌细胞增殖、迁移和侵袭。也有研究证实，在胃癌组织和细胞中组蛋白脱乙酰酶3 和FTO 表达上调，而FTO 可通过降低胃癌细胞中MYC 的m6A 甲基化水平来稳定其mRNA[22]。此项研究揭示了组蛋白脱乙酰酶3 通过维持FTO/m6A/MYC 信号轴在胃癌中的起始活性，突出了靶向治疗m6A 表观遗传修饰对抗胃癌的潜力。Feng 等[23]也发现，奥美拉唑通过沉默胃癌中高表达的FTO 激活提高胃癌细胞的化疗敏感性。有学者研究发现，ALKBH5 通过与lncRNA NEAT1 相互作用促进胃癌的侵袭和转移[24]。也有学者评估了外周血m6A 水平作为胃癌诊断的生物标志，他们发现胃癌患者外周血中ALKBH5 和FTO 的表达降低，其外周血中m6A 修饰水平显著升高[25-27]。

然而，ALKBH5 和FTO 在有些胃肠道肿瘤中的表达水平仍存在争议[28]。从肿瘤基因组图谱、基因表达综合数据库和人类蛋白质图谱中，ALKBH5 在胃癌和结直肠癌组织中的表达弱于正常组织，而FTO 在胃癌和结直肠癌组织和正常组织中的表达差异无统计学意义[28]。

2.3 m6A 修饰中“Readers”在胃癌中的作用

越来越多的研究发现，导致胃癌中异常表达为m6A读取器的上游调控机制[29]。近期有学者证实，约7%的胃癌患者发生了YTHDF1 突变，YTHDF1 的高表达与更具侵袭性的肿瘤进展和较差的总体生存率相关。在体外和体内，抑制YTHDF1 可减弱胃癌细胞增殖和肿瘤发生。在机制上，YTHDF1 通过控制FZD7 的翻译促进胃癌的发生[30]。Chen 等[31]也发现，YTHDF1 可通过识别USP14 基因的m6A 修饰，从而增加该蛋白的翻译，进而促使胃癌的发生和转移。不仅如此，有学者发现YTHDF1 与胃癌患者的高危亚型显著相关，提示YTHDF1 可能是胃癌早期诊断的潜在靶点[32]。Shen等[33]新发现，YTHDF2 在胃癌组织和细胞中的表达较低，且能够抑制胃癌细胞的生长，此外，经临床资料的分析发现，YTHDF2 的表达水平与胃癌的分期和生存密切相关，可作为胃癌的预后标志物。

2.4 m6A 修饰对胃癌肿瘤微环境浸润特征的作用

肿瘤细胞生长和存活所依赖的微环境在肿瘤进展中也起着至关重要的作用。肿瘤细胞通过与其他肿瘤微环境成分的直接和间接相互作用，如诱导增殖和血管生成、抑制凋亡、避免缺氧及诱导免疫耐受，引起多种生物学行为的改变[34]。

Zhang 等[34]在一项研究中，整合了1938 例胃癌样本的基因组信息，以综合评估m6A 修饰模式，将m6A修饰模式与肿瘤微环境细胞浸润特征相关联；并揭示出3 种不同的m6A 修饰模式，发现这3 种模式下的肿瘤微环境特征分别与免疫排斥表型、免疫炎症表型和免疫沙漠表型高度一致。这项研究表明，m6A 修饰在形成胃癌肿瘤微环境特征方面发挥了不可忽视的作用。

3 未来的治疗策略

鉴于甲基化修饰与肿瘤的密切联系，学者们正在探索新的肿瘤治疗策略。甲氯芬那酸是一种非甾体抗炎药，能与FTO 结合竞争m6A 修饰位点，起到FTO 抑制剂的作用[35]。突变型异柠檬酸脱氢酶1/2 酶产生的R-2-羟基戊二酸也能抑制FTO 活性，提高细胞内m6A 修饰含量，进而降低MYC/CEBPA 的稳定性，阻断MYC 通路活化[36]。最近，学者们发现了两种合成的高效FTO 抑制剂。Huang 等[37]合成了两种有效的FTO 抑制剂，即FB23 和FB23-2，该研究团队后续又验证了这两种FTO 抑制剂可高选择性的阻断FTO 的m6A 脱甲基酶活性，而对其脂代谢相关活性无明显作用。随后，他们进一步开发了另外两种很有应用前景的FTO抑制剂，即CS1 和CS2，其在多种癌症中表现出很强的抗肿瘤作用[37]。对于白血病细胞，FTO 抑制剂不仅可以阻断FTO/m6A/MYC/CEBPA 的信号轴，抑制肿瘤干细胞的自我更新，而且可以抑制免疫检查点的表达和免疫逃避，从而增强白血病细胞的免疫功能T 细胞的细胞毒性[38]。然而，其他m6A 调节剂如METTL3、METTL14 或WTAP 的抑制剂尚未被系统地开发。