m6A去甲基化酶在白血病中的研究进展

周欣宇 张婷 贾秀红

滨州医学院附属医院儿科，滨州 256603

白血病是多种基因参与的造血干细胞恶性克隆性疾病，近几年发现可通过改变表观遗传学的方式调控白血病细胞中的重要靶点基因达到治疗白血病的目的。N6-甲基腺苷嘌呤（N6-methyladenosine，m6A）甲基化是最常见的RNA化学修饰。研究发现，m6A去甲基化酶的异常高表达会导致下游基因m6A甲基化修饰水平紊乱，影响白血病细胞的增殖、分化以及对化疗药物的敏感性［1］。现就m6A去甲基化酶在白血病中发挥的作用机制及在白血病治疗中的研究进展作一综述。

m6A去甲基化酶概述

早期表观遗传修饰的研究主要集中在DNA和蛋白质水平，随着表观转录组学的兴起与发展，RNA分子水平上的表观遗传学修饰逐渐成为肿瘤研究热点。m6A甲基化是指发生在腺苷N6位的甲基化修饰，是一种广泛的RNA表观遗传修饰。近年来研究发现，以m6A为主的RNA表观遗传修饰在肿瘤的发生发展及转移过程中发挥着重要作用［2］。m6A甲基化是一个由m6A甲基转移酶催化、去甲基化酶去除和m6A特异性结合蛋白识别并与m6A甲基化修饰位点结合的动态修饰过程，可通过介导下游RNA的降解、翻译及易位等方式调节相关基因的表达［3］。脂肪和肥胖相关蛋白（fat mass and obesity associated protein，FTO）和AlkB同源蛋白5（Alk B homolog 5，ALKBH5）作为m6A去甲基化酶，均属于AlkB双加氧酶家族，可在Fe2+和α-酮戊二酸的催化下将N6-甲基氧化成羟甲基来发挥去甲基化的作用［4］。FTO作为第一个被发现的m6A去甲基化酶，一开始被认为与细胞程序性死亡相关，主要通过其C端特定的结构域识别并与RNA中的m6A共有基序相结合，去除目标RNA中的甲基化残基来降低RNA甲基化水平［5］。随后，研究发现了与FTO同源的m6A去甲基化酶ALKBH5，发现ALKBH5则是通过丙氨酸富集区和特有的卷曲螺旋结构对RNA进行去甲基化修饰，主要通过调节RNA的输出与代谢水平来降低RNA甲基化水平［6］。

m6A去甲基化酶在白血病中的作用机制

1.影响白血病细胞的增殖

根据全基因组关联研究发现，FTO的多个单核苷酸多态性与肥胖风险和某些肿瘤的发生显著相关，而在人类血细胞中FTO表达增加与单核苷酸多态性风险基因型之间的关系也已被证明，这表明FTO可能在白血病的发病机制中发挥一定的作用［7-8］。在急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）中，Su等［9］发现，相对于健康细胞，FTO在原代AML细胞中高表达。在原发AML患者中，CD34+未成熟AML细胞的FTO水平高于CD34+AML细胞，当敲除FTO后，人原代AML CD34+细胞的凋亡和髓系分化显著增加，并显著抑制了AML细胞的集落形成。有研究发现，FTO在t（11q23）/MLL-重排、t（15；17）/PML-RARA、FLT3-ITD和/或NPM1突变等亚型的AML中表达异常升高，并发现高表达的FTO在非翻译区靶向降低ASB2和RARA的m6A水平，使ASB2和RARA的mRNA转录本稳定性降低，导致这两个基因在RNA水平以及蛋白水平表达下调，显著提高了白血病细胞的存活与增殖，抑制了白血病细胞的凋亡［10-11］。Qing等［12］在其他AML细胞（NOMO-1和U937）中发现敲除FTO可明显抑制细胞增殖，促进细胞的凋亡，使细胞周期阻滞于G0/G1期。吴淡森等［13］发现在AML细胞THP-1中上调let-7b-5p的表达，FTO表达下降，增加了原癌基因c-MYC的mRNA上的m6A修饰，使c-MYC mRNA的稳定性降低、表达下降，抑制了THP-1细胞的增殖。

在慢性髓系白血病（chronic myeloid leukemia，CLL）中，FTO也呈异常高表达状态。Zhang等［14］发现，在CLL细胞中，沉默FTO基因的表达，p-CHK2、c-MYC、p-p53、cyclinD1的表达会显著下降，而p-H2AX的表达增加，从而促进CLL细胞的存活。

2.影响白血病细胞的免疫逃避

研究发现，白细胞免疫球蛋白受体亚家族成员B4（leukocyte immunoglobulin like receptor B4，LILRB4）作为AML细胞中的免疫检查点基因，LILRB4高表达可以促进AML细胞浸润，抑制T细胞的活性［15］。Su等［9］研究发现，FTO利用其去甲基化酶作用，可直接上调LILRB4的表达，降低T细胞对AML细化胞识别的敏感性，促进AML细胞的免疫逃避，进而促进AML的发生发展。

3.影响白血病细胞的代谢途径

研究发现，磷酸果糖激酶（phosphofructokinase，PFKP）和乳酸脱氢酶B（lactate dehydrogenase B，LDHB）通过有氧糖酵解的代谢途径在白血病中发挥致癌作用［16-17］。Qing等［18］发现，FTO可与PFKP和LDHB转录本紧密结合，抑制FTO的m6A去甲基化酶活性后，会提高PFKP和LDHB的m6A甲基化水平，导致PFKP和LDHB的mRNA降解增加，肿瘤细胞的有氧糖降解受到抑制，进而抑制白血病的发生发展。

4.影响白血病细胞的耐药性

m6A去甲基化酶表达降低可显著提高白血病细胞对药物的敏感性，促进药物的抗肿瘤作用。Yan等［19］在体内体外实验中发现，在酪氨酸激酶抑制剂耐药的白血病细胞中，抑制FTO的表达后，可以恢复细胞对酪氨酸激酶抑制剂的敏感性，抑制细胞增殖。Shen等［20］发现ALKBH5在白血病细胞中异常高表达，ALKBH5高表达可促进白血病细胞的转化与自我更新，并导致细胞耐药性的提高及不良预后的发生。陈莉等［21］也发现，与CLL细胞K562相比，ALKBH5在耐阿霉素的CLL细胞K562/ADM中高表达，沉默ALKBH5后，促进了EZH2的甲基化使EZH2的表达下调，抑制了K562/ADM细胞的活力，提高了K562/ADM细胞对阿霉素的敏感性。Gong等［22］发现，去甲基化酶ALKBH5下调后可降低USP1 mRNA转录本中m6A的水平，使USP1表达降低，提高了急性淋巴细胞白血病细胞CEM-C1对地塞米松的敏感性，促进细胞凋亡。

m6A去甲基化酶在白血病治疗中的研究进展

1.FTO分子抑制剂

右旋羟基戊二酸（R-2-hydroxyglutarate，R-2HG）是由异柠檬酸脱氢酶（IDH）1/2突变诱导催化α-酮戊二酸（α-ketoglutarate，α-KG）转化为2-羟基戊二酸的R对映体，在结构上与α-KG相似，可以竞争性抑制一系列依赖Fe（II）和α-KG的双加氧酶［18］。R-2HG是IDH突变体的代谢产物，当其积累到一定量时可以促进肿瘤发生，但在RNA转录过程中，它可以通过增加m6A RNA修饰起到抗肿瘤的作用。Su等［23］发现，R-2HG可靶向抑制FTO后可降低MYC/CEBPA转录的稳定性，通过调控FTO/m6A/MYC/CEBPA信号通路，显著抑制细胞增殖，表现出FTO抑制剂具有显著的抗白血病作用。另外，CEBPA是白血病发生必需的造血相关转录因子，R-2HG还可以通过表观遗传抑制CEBPA，间接下调FTO的表达。Huang等［24］研发的甲氯芬酸衍生物FB23-2将FTO作为靶标，诱导FTO下游靶点如MYC、CEBPA、RARA和ASB2的RNA转录本中m6A水平升高，显著抑制AML细胞增殖、促进细胞髓系分化和细胞凋亡。在小鼠体内实验中，FB23-2可明显抑制白血病的进展，提高小鼠生存率。

基于FTO的晶体结构，许多学者筛选开发了一些小分子靶向抑制剂，通过不同的结合方式靶向抑制FTO来发挥白血病作用。Bai等［25］发现3-氨基-2-（4-氯苯基）-3-本丙烯腈可与FTO强力结合，抑制FTO的表达并对K562细胞的增殖呈明显的抑制作用。Olsen和Armstrong［26］研发的CS1和CS2可与FTO蛋白直接结合，在AML细胞中选择性地结合并占据FTO的催化位点，阻止m6A修饰的寡核苷酸与FTO的催化位点结合，显著抑制AML细胞的增殖。Wang等［27］发现的天然化合物自由基与Li等［28］筛选发现的6-氯-2-苯基-1H-苯并咪唑均是有效的FTO抑制剂，都可与FTO通过熵驱动的方式结合，抑制FTO的去甲基化酶活性来发挥抑制抗肿瘤作用。Cao等［29］研发的谷胱甘肽-生物印迹纳米颗粒（GNPIPP12MA），可以选择性地靶向白血病干细胞中的FTO，通过整体增加白血病干细胞中的m6A RNA修饰，降低转录水平，进而破坏细胞内的氧化还原状态来诱导细胞的凋亡。

有学者发现，一些中药的有效成分也可抑制FTO的表达。张媛等［30］研究发现，大黄酸可以抑制FTO的表达，可以抑制AML细胞HL60、NB4以及急性淋巴白血病细胞Nalm6增殖并促进细胞凋亡，发挥出了显著的抗肿瘤作用。Sun等［31］发现在AML细胞中柴胡皂苷D可与FTO直接结合，降低下游基因（MYC、E2F、G2M）转录本的稳定性，在体内外均可抑制AML细胞的增殖，促进细胞凋亡和细胞周期阻滞。

2.ALKBH5分子抑制剂

基于对FTO抑制剂的认识，有学者发现靶向抑制ALKBH5的表达也可明显抑制白血病细胞增殖。Selberg等［32］就研发了两种化合物2-［（1-羟基-2-氧基-2-苯基乙基）磺基］乙酸和4-｛［（呋喃-2-基）甲基］氨基｝1，2-二嗪-3，6-二酮，它们可以靶向抑制ALKBH5活性，抑制白血病细胞HL-60、CCRF-CEM和K562的增殖。

小 结

去甲基化酶作为m6A甲基化中的重要“擦除者”，可在造血细胞转化和白血病发生发展中发挥关键的致癌作用。抑制去甲基化酶活性可以促进白血病细胞凋亡，抑制细胞增殖。进一步研究去甲基化酶FTO与ALKBH5在白血病生发展中的相关调控因子，研发以FTO和ALKBH5为靶点的安全高效且活性稳定的靶向抑制剂，对于表观遗传因子介导的靶向治疗白血病具有重要意义，可为白血病治疗提供一个新方向。