m6A 甲基化调节因子在肿瘤耐药中的作用及机制

何雪欢，张庆余，吴月玲，王乐琪，汤陵容，张 颖

（1.广东医科大学研究生院，广东 湛江 524000；2.广东医科大学附属医院妇产科，广东 湛江 524000）

根据2022 年美国癌症协会统计，估计有1 918 030 例新增癌症病例，并有609 360 人将死于癌症[1]。化疗是肿瘤最常见的治疗方法之一，然而耐药性是癌症治愈的主要障碍，统计发现在接受化疗的癌症患者中，超过90%患者死于肿瘤耐药[2]。为了克服肿瘤耐药，提高药物疗效，延缓肿瘤的进展及复发，寻找有效的新方法和研究新型抗肿瘤药物具有重大意义。肿瘤耐药机制复杂多变，其中药物代谢改变、多药外排转运蛋白改变、药物靶点改变是导致抗癌药物疗效下降的主要原因。研究指出[3]，肿瘤细胞可以通过调节DNA 损伤修复、细胞干细胞特性、下游适应性反应等保护细胞免受药物毒性。m6A 修饰通过调控mRNA 剪接、降解、翻译、输出和折叠，参与细胞增殖、分化、侵袭和凋亡等生物过程，导致肿瘤耐药。m6A 修饰包含3 种调节蛋白，分别为“写入器”（甲基转移酶）、“擦除器”（去甲基化酶）和“读取器”（m6A 结合蛋白）。甲基转移酶包括甲基转移酶3（METTL3）、METTL5、METTL14、哺乳动物肾母细胞瘤1 相关蛋白（WTAP）、RNA 结合基序蛋白15（RBM15）、ZC3H13 和VIRMA；去甲基化酶包括脂肪量和肥胖相关蛋白（FTO）和ALKB 家族成员5（ALKBH5）。m6A 结合蛋白主要包括胰岛素样生长因子2 mRNA 结合蛋白家族（IGF2BP1-3）、YT521-B 同源结构域蛋白家族（YTHDF1-3）、YTH 结构域蛋白家族（YTHDC1-2）、异质核糖核蛋白家族（HNRNPC/G/A2B1）和真核翻译起始因子3（eIF3）等[4]。m6A 甲基化调节因子种类多样，其在肿瘤耐药中的作用机制尚未全面阐明。基于此，本研究主要对m6A 甲基化调节因子在肿瘤耐药中的作用及分子机制进行综述，以期为克服肿瘤耐药提供新的见解。

1 甲基转移酶与肿瘤耐药

1.1 METTL3 研究表明，METTL3 可通过多种信号通路发挥作用，导致肿瘤耐药。如METTL3 在黑色素瘤中表达上调，通过增加表皮生长因子受体（EGFR）mRNA 的m6A 甲基化水平，提高EGFR 翻译效率，激活RAF/MEK/ERK 通路，最终导致黑色素瘤PLX4032 耐药性增加，而敲除METTL3 可降低EGFR 表达，恢复PLX4032 敏感性，在小鼠模型中敲低METTL3 也可恢复药物敏感性，与体外实验结果一致[5]。研究发现[6]，METTL3 在肺腺癌吉非替尼耐药细胞中上调，METTL3 正向调控MET 的表达，激活PI3K/AKT 通路，降低对吉非替尼的敏感性。另外，METTL3 在乳腺癌阿霉素耐药细胞中上调，METTL3通过调控MALAT1 的m6A 甲基化水平促进MALAT1 表达，介导E2F1/AGR2 轴，从而增加乳腺癌对阿霉素的耐药性[7]。METTL3 不仅可以通过调控信号通路影响肿瘤耐药，还可作用于相关靶基因影响细胞损伤修复能力、肿瘤干细胞特性以及多药转运体活性等过程。研究发现，METTL3 在精原细胞瘤顺铂耐药细胞中表达升高，增加TFAP2C m6A 甲基化水平，促进TFAP2C 表达，TFAP2C 激活WEE1G2检查点激酶（WEE1）和乳腺癌1 型（BRCA1），提高DNA 损伤修复能力，导致精原细胞瘤对顺铂耐药，在小鼠模型中过表达METTL3 降低顺铂敏感性[8]。Zhang Y 等[9]报道CBX8 在结肠癌耐药细胞中表达显著升高，METTL3 增加CBX8 mRNA 的m6A 甲基化水平，协同IGF2BP1 维持CBX8 mRNA 稳定性，促进CBX8 表达，CBX8 通过招募KMT2b 和PolII 维持LGR5 启动子上H3K4me3 的修饰状态，促进LGR5 的转录及表达，通过维持结肠癌干细胞特性，抑制结肠癌细胞的化疗敏感性。此外，METTL3 在胃肠道间质瘤伊马替尼耐药细胞中表达增多，ETV1促进METTL3 表达，使METTL3 增加MRP1mRNA 5' 非翻译区（5'UTR）m6A 甲基化水平，并与YTHDF1/eEF-1 复合物共同调控多药转运体MRP1翻译水平，促进MRP1 表达，从而降低伊马替尼的细胞内浓度，导致胃肠道间质瘤细胞耐药，在小鼠模型中过表达METTL3 降低伊马替尼的疗效[10]。当METTL3 作为肿瘤癌基因时，靶向METTL3 可能成为抗肿瘤的新靶点。研究发现STM2457 是一种高效和选择性的METTL3 催化抑制，在体外、患者来源的异种移植（PDX）模型和原代小鼠MLL-AF9/Flt3Itd/+模型均成功证实STM2457 能够抑制髓系白血病[11]。

然而有研究发现METTL3 在癌症细胞中表达下调，并抑制肿瘤细胞耐药。Li R 等[12]报道METTL3在宫颈癌组织和细胞中表达下调，METTL3 通过下调RAGE 活性抑制宫颈癌细胞增殖，从而增加宫颈癌细胞对顺铂的敏感性。另一研究表明，METTL3 在肝癌索拉非尼耐药细胞中表达下调，METTL3 依赖YTHDF1 介导m6A 修饰，增加FOXO3 mRNA 的稳定性，促进FOXO3 表达，抑制自噬通路，增加肝癌细胞药物敏感性，在体内外敲除METTL3 导致肝癌细胞索拉非尼耐药性增加[13]。

以上研究表明，虽然METTL3 在多种癌症中表达增多，通过多种耐药机制诱导肿瘤化疗耐药，但是仍有少数肿瘤中的METTL3 表达下调，抑制肿瘤耐药，说明METTL3 在肿瘤耐药中扮演多重角色。

1.2 其他甲基转移酶 甲基转移酶在肿瘤耐药中的研究主要集中在METTL3，现关于其他甲基转移酶的研究较少。研究发现METTL14 在胰腺癌吉西他滨耐药细胞中表达增多，转录因子p65 靶向METTL14 的启动子区域，促进METTL14 表达，METTL14增加胞苷脱氨酶（CDA）mRNA 的稳定性，从而促进CDA 的表达，使吉西他滨灭活增多，最终导致胰腺癌耐药，在小鼠体内敲低METTL14 增加吉西他滨的敏感性[14]。另一研究发现WTAP 在胰腺癌细胞中表达增多，WTAP 与FAK mRNA 结合增强FAK 稳定性，促进FAK 表达，从而激活FAK-PI3K-AKT 和FAK-Src-GRB2-Erk1/2 信号通路，促进胰腺癌细胞迁移和侵袭能力，增加吉西他滨化疗耐药性[15]。另外，METTL7B 在肺腺癌酪氨酸激酶抑制剂（TKI）耐药细胞中表达增多，METTL7B 上调抗氧化酶GPX4、SOD1、HMOX1 的m6A 甲基化水平，促进抗氧化酶的表达及增强酶活性，促进ROS 清除途径，导致ROS 水平下降，最终导致肺腺癌细胞对吉非替尼和奥希替尼耐药，在体外和体内敲低METTL7B均可逆转吉非替尼和奥希替尼耐药[16]。

2 去甲基化酶与肿瘤耐药

2.1 ALKBH5 ALKBH5 在肿瘤耐药中具有双重作用。研究表明ALKBH5 在上皮性卵巢癌（EOC）顺铂耐药细胞中表达上调，ALKBH5 过表达促进EOC 细胞增殖和顺铂耐药，ALKBH5-HOXA10 环可维持ALKBH5 和HOXA10 高表达，ALKBH5 降低JAK2 m6A 甲基化水平，减少YTHDF2 介导的mRNA 降解，维持JAK2 mRNA 的稳定性，促进JAK2 表达，从而激活JAK2/STAT3 信号通路，增加EOC 顺铂耐药性，在体内过表达ALKBH5 促进肿瘤生长及顺铂耐药[17]。与前面的研究相反，Tang B 等[18]研究发现ALKBH5 在吉西他滨治疗的胰腺癌PDX 模型中表达下调，ALKBH5 过表达后降低WIF-1 mRNA m6A甲基化水平，促进WIF-1 转录和表达水平，抑制Wnt 信号通路靶基因C-MYC、CyclinD1、MMP-2 和MMP-9 的表达，最终抑制胰腺导管腺癌（PDAC）细胞的增殖、迁移和侵袭，增加PDAC 细胞对吉西他滨敏感性，在裸鼠模型中过表达ALKBH5 抑制肿瘤生长。另一研究发现，FTO 和ALKBH5 在BRCA 基因突变的卵巢癌耐药细胞中表达下调，通过m6A 修饰增加FZD10 mRNA 的稳定性，促进FZD10 蛋白表达，上调Wnt/β-连环蛋白通路，增加同源重组修复活性，增加BRCA 基因突变卵巢癌细胞对PARP 抑制剂的耐药性[19]。近年来少数ALKBH5 抑制剂被证明可以抑制肿瘤细胞增殖，如MV1035、ALK-04[20]。

2.2 FTO FTO 在结直肠癌（CRC）、急性髓细胞白血病（AML）中表达上调，通过m6A 修饰调控相关靶基因的表达，影响肿瘤化疗耐药性。研究表明FTO 在5-氟尿嘧啶（5-FU）和顺铂治疗的CRC 中表达增多，FTO 降低G6PD/PARP1 的m6A 甲基化水平，促进G6PD/PARP1 蛋白表达，NADPH/NADP+的比值增高，促进ROS 清除导致ROS 水平下降；同时PARP1 增强DNA 损伤修复能力，最终导致CRC 化疗耐药，靶向FTO 可增加CRC 细胞化疗敏感性[21]。靶向FTO 可能成为肿瘤耐药的治疗靶点。研究发现FTO 在AML 酪氨酸激酶抑制剂耐药细胞中过表达，山红皂苷-d（SsD）可以抑制FTO 活性，增加细胞m6A 甲基化水平，降低FTO 下游靶基因MYC 和m6A 相关基因MerTK、BCL-2 和STAT3 mRNA 的稳定性，减少蛋白表达，从而增加AML 对酪氨酸激酶抑制剂的敏感性，在小鼠体内证实SsD 抑制FTO介导的酪氨酸激酶抑制剂耐药[22]。

研究表明大黄酸在体外竞争性地结合FTO 活性位点[23]。MA 的乙酯衍生物MA2 通过抑制FTO 活性，增加m6A 修饰水平，最终抑制HeLa 细胞增殖，并且在哺乳动物表达载体中也得到证实[24]。R-2-羟基戊二酸（R-2HG）通过降低FTO 活性抑制白血病细胞增殖，此结果在白血病小鼠模型上成功验证。此外，研究发现FB23 衍生物FB23-2 在体外、异种移植白血病小鼠模型和PDX 小鼠模型中均可抑制FTO 活性，从而抑制AML 增殖[25]。除上述提及的FTO 抑制剂，还发现其他类型抑制剂，如MO-I-500、FTO-02、FTO-04、CS1 和CS2 等，以及一些天然产物，如柴胡皂甙D、山柰酚和白杨素等[26]。

3 m6A 结合蛋白与肿瘤耐药

3.1 胰岛素样生长因子2 mRNA 结合蛋白家族IGF2BP1 在骨肉瘤（OS）多柔比星（Dox）耐药细胞中上调，雌激素相关受体α（ERRα）可能参与Dox 耐药OS 细胞的代谢重编程，包括ATP 生成，葡萄糖消耗，乳酸产生、氧气消耗率。研究发现m6A 在ERRα mRNA 的3'UTR 富集增加，并通过募集IGF2BP1 与ERRα3'UTR 结合增强ERRαmRNA 稳定性，而敲低IGF2BP1 显著降低ERRα 蛋白表达水平，减少ATP的产生、葡萄糖消耗和乳酸产生，增加OS 对Dox 化疗的敏感性，实验证实IGF2BP1/ERRα 轴在体外和体内均能调节OS 对Dox 化疗的耐药性[27]。IGF2BP2在甲状腺乳头状癌赛鲁替尼耐药细胞中表达上调，ERBB2 mRNA 的m6A 修饰水平升高，IGF2BP2 与ERBB2 mRNA 的m6A 修饰结合，促进ERBB2 翻译，激活ERBB2 信号通路，从而增加甲状腺乳头状癌细胞的耐药性[28]。IGF2BP3 在结直肠癌耐紫杉醇细胞中表达上调，METTL3 和METTL14 促进ABCB1 mRNA 甲基化水平，IGF2BP3 识别具有m6A修饰的ABCB1 mRNA，增强ABCB1 稳定性并促进表达，ABCB1 表达上调导致结直肠细胞化疗耐药[29]。以上研究证实，胰岛素样生长因子2 mRNA 结合蛋白家族可以通过增加靶基因mRNA 稳定性和促进靶基因翻译参与肿瘤耐药过程。

3.2 YT521-B 同源结构域蛋白家族 同一蛋白家族的m6A 结合蛋白在肿瘤耐药细胞中的表达不尽相同。Chen P 等[30]研究发现，YTHDF1 在结直肠癌顺铂耐药细胞中显著上调，YTHDF1 与谷氨酰胺代谢关键酶GLS1mRNA 3'UTR 结合，促进GLS1 翻译，促进GLS1 蛋白合成，同时促进谷氨酰胺摄取和升高GLS 活性，从而促进谷氨酰胺代谢，增强结直肠癌细胞顺铂耐药性，在小鼠体内敲低YTHDF1 恢复结直肠癌细胞顺铂敏感性。另一研究发现，奥沙利铂耐药（OXAR）CRC 组织和细胞高表达YTHDF3，YTHDF3在高m6A 甲基化肿瘤耐药性相关靶基因（ATP7A、DYRK1B、ERCC1）RNA 的5'UTR 富集，并通过招募真核翻译起始因子3 亚基A（eIF3A）促进靶基因翻译，真核翻译起始因子2-α 激酶（eIF2AK2）增强OXAR CRC 细胞中YTHDF3/eIF3A 复合物的稳定性，共同调节奥沙利铂耐药性结直肠癌靶基因的翻译过程[31]。然而，Liu X 等[32]报道YTHDF2 在乳腺癌耐他莫昔芬细胞中表达减少，m6A 甲基化水平下降，YTHDF2 降低可增强ATF3 mRNA 的稳定性，促进ATF3 表达，ATF3 与ABCB1 增强子区域结合，促进ABCB1 转录及表达，导致乳腺癌对他莫昔芬耐药。

3.3 YTH 结构域蛋白家族 Li W 等[33]报道YTHDC1在透明细胞肾细胞癌（ccRCC）组织中表达下调，其低表达与ccRCC 患者预后不良有关，YTHDC1 通过下调ANXA1/MAPK 通路抑制肾癌细胞的进展和增加ccRCC 对舒尼替尼的敏感性，YTHDC1 过表达导致肾癌细胞舒尼替尼耐药，该研究发现YY1/HDAC2 复合物下调YTHDC1，HDAC2 抑制剂通过抑制YY1/HDAC2 复合物使ccRCC 对舒尼替尼再敏感，故YY1/HDAC2/YTHDC1/ANXA1 轴可调节ccRCC 的进展和化学敏感性。目前尚缺乏YTHDC2在肿瘤化疗耐药中的研究，但有研究发现YTHDC2启动子低甲基化水平导致YTHDC2 在放射耐药的鼻咽癌细胞中高表达，YTHDC2 与胰岛素样生长因子1 受体（IGF1R）mRNA 结合，促进IGF1R mRNA翻译，增加IGF1R 蛋白水平；激活PI3K-AKT/S6 信号通路，从而增加鼻咽癌细胞放射耐药性；敲除YTHDC2 可降低鼻咽癌细胞的放射性耐药性[34]。

4 总结与展望

m6A 修饰在不同的肿瘤类型中表现出促进肿瘤或抑制肿瘤耐药的作用，甚至在同种肿瘤类型中表现出相反的作用，表明m6A 修饰在耐药性中具有复杂性。m6A 甲基化调节因子之间相互联系，共同调控肿瘤耐药，通过调节多药外排转运蛋白、药物代谢酶、药物靶标、DNA 损伤修复、细胞干性等干扰药物疗效，导致肿瘤耐药。针对m6A 调节因子在癌症中表达上调，并导致化疗敏感性下降，靶向m6A 修饰可能成为克服肿瘤耐药性的潜在治疗方法。目前开发的m6A 调节因子抑制剂越来越多，有实验证实少数抑制剂在动物水平可抑制肿瘤增殖，起到抑制肿瘤的作用，但m6A 调节因子靶向治疗仍处于早期阶段，尚未进入临床试验。随着m6A 修饰在癌症中的调控、功能和机制的深入研究，将来有望开发出更多有效的m6A 调节因子靶向药物，使m6A 抑制剂或联合治疗成为未来肿瘤耐药的新方法，并争取早日进行临床试验，应用抑制剂精准治疗肿瘤耐药。然而，m6A 调节因子在少数癌症中起抑制肿瘤的作用是否需要进一步开发激动剂仍有待考究。