m6A 修飾在胃癌中的研究進展

謝生茂 張志龍 李春卉 石菲

1.解放軍聯(lián)勤保障部隊第九六九醫(yī)院消化內(nèi)科，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051；2.解放軍聯(lián)勤保障部隊第九六九醫(yī)院普外科，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010；4.解放軍空軍軍醫(yī)大學航空航天醫(yī)學院，陜西西安 710032

胃癌又稱胃腺癌，是癌癥相關(guān)死亡的第二大原因[1]。許多患者在疾病的晚期才被診斷，因此胃癌的治療效果欠佳[2]。由于胃癌的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，胃癌患者的5 年生存率仍然很低[2]。為了發(fā)現(xiàn)胃癌的潛在生物標志物及其意義，闡明胃癌發(fā)生和發(fā)展的基本分子機制是非常必要的。m6A 修飾是近年來發(fā)現(xiàn)的豐度最高的RNA修飾方式，其在RNA 代謝和細胞的各種生物學過程中扮演重要角色[3]。m6A 修飾還在腫瘤、心肌重塑和造血干細胞異常分化等多種病理生理過程中起著關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用[4]。研究證實，m6A 修飾異?？赡苁俏赴┌l(fā)生的潛在機制[5]。本文歸納總結(jié)了m6A 修飾在胃癌發(fā)生發(fā)展中的最新研究成果，這些研究提示m6A 修飾位點可能是胃癌治療的潛在靶點。

1 m6A 修飾簡介

20 世紀70 年代m6A 修飾被首次發(fā)現(xiàn)，其是位于腺苷N6位點的一種動態(tài)化修飾。m6A 多位于3’非翻譯區(qū)，在終止密碼子附近富集[3]。m6A 修飾幾乎調(diào)控著mRNA 代謝的全過程[3]。不僅如此，m6A 修飾對環(huán)狀RNA 等非編碼RNA 具有重要的調(diào)節(jié)功能[3]。

m6A 甲基化轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物催化底物完成m6A 修飾的添加，S 腺苷甲硫氨酸是甲基的供體，m6A 甲基化轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物是由甲基轉(zhuǎn)移酶3（methyltransferaselike 3，METTL3）、甲基轉(zhuǎn)移酶14（methyltransferaselike 14，METTL14）和Wilms 腫瘤1 相關(guān)蛋白（Wilms tumor 1-associated protein，WTAP）等多種蛋白共同組成[6]。該復(fù)合物主體是由METTL3 和METTL14 形成的一個異二聚體，METTL3 有催化m6A 甲基化轉(zhuǎn)移的活性，METTL14 雖獨立時無催化作用，但其在復(fù)合物中發(fā)揮支持作用，缺少時將大大降低復(fù)合物的催化活性[6]。m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶的組成成分尚未完全解析，目前仍有不同組成蛋白相繼報道[6]。

m6A 脫甲基酶復(fù)合物（Erasers）主要由Alkb 同系物5（demethylases alkB homologue 5，ALKBH5）和脂肪和肥胖相關(guān)蛋白（fat mass and obesity-associated protein，F(xiàn)TO）組成。最初研究發(fā)現(xiàn)FTO 是脂肪形成與肥胖中的關(guān)鍵基因[7]，直到2011 年美國芝加哥大學的何川教授團隊首先報道了FTO 的m6A 脫甲基化作用，而就是這個發(fā)現(xiàn)才揭示了m6A 動態(tài)調(diào)控的機制，為m6A 修飾打開了新世界的大門[8]。

m6A 修飾調(diào)控功能的實現(xiàn)主要是通過“Reader”蛋白識別m6A 修飾位點。而“Reader”蛋白是YTH 結(jié)構(gòu)域家族蛋白，其主要包括了YTHDF1-3 和YTHDC1-2。其中，YTHDF1 能夠調(diào)控mRNA 的翻譯過程，YTHDF2則是調(diào)控mRNA 的降解，而YTHDF3 可根據(jù)具體的生物學過程發(fā)揮相應(yīng)的調(diào)控mRNA 翻譯和降解的過程的作用[9]。

2 m6A 修飾在胃癌中的作用

2.1 m6A 修飾中“Writers”在胃癌中的作用

研究發(fā)現(xiàn)，在預(yù)后不良的胃癌患者中，m6A 甲基化轉(zhuǎn)移酶METTL3 表達上調(diào)[10]。Zhou 等[11]已經(jīng)證實，METTL3 通過m6A 修飾YAP1 促進胃癌細胞的增殖和遷移。在另一篇報道中，作者發(fā)現(xiàn)[6]高水平的METTL3可以促進肝癌衍生生長因子mRNA 的m6A 修飾，并促進其穩(wěn)定性。肝癌衍生生長因子上調(diào)可進一步促進腫瘤血管生成，增加胃癌組織的糖酵解，進而促進腫瘤生長和肝轉(zhuǎn)移[6]。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，前蛋白易位因子被異常的METTL3 高度修飾，加速胃癌的進展[10]。也有學者報道，乙型肝炎X-相互作用蛋白通過METTL3介導(dǎo)的c-MYC mRNA 的m6A 修飾促進胃癌發(fā)生發(fā)展[12]。METTL3 還能夠通過對非編碼RNA 修飾促進胃癌的進展[13]。研究表明，METTL3 通過調(diào)控pri-miR-17-92 成熟抑制PTEN/TMEM127 并提高胃癌患者對依維莫司的敏感性[13]。此項研究揭示了非編碼RNA在胃癌進展中的表觀遺傳學調(diào)控，并為依維莫司治療m6A/METTL3 高胃癌提供了依據(jù)。

類似地，其他高水平的m6A 甲基化轉(zhuǎn)移酶，如METTL14、METTL16、WTAP、RBM15 和KIAA1429，也預(yù)示著胃癌的預(yù)后不良[14-19]。Li 等[15]發(fā)現(xiàn)WTAP 可作為胃癌的獨立預(yù)測因子，其高表達與低T 淋巴細胞浸潤和T 細胞相關(guān)免疫反應(yīng)密切相關(guān)。Miao 等[18]發(fā)現(xiàn)，KIAA1429 在胃癌組織中表達上調(diào)，并促進了胃癌細胞的增殖。Hu 等[19]發(fā)現(xiàn)，METTL14 介導(dǎo)的m6A 修飾導(dǎo)致LINC01320 上調(diào)，而過度表達的LINC01320 促進了胃癌細胞的侵襲表型轉(zhuǎn)化。

但有趣的是，有不同團隊的研究者發(fā)現(xiàn)，m6A 甲基化轉(zhuǎn)移酶METTL14 在胃癌患者中表達下調(diào)[5,20]，其研究證實，METTL14 的沉默可能導(dǎo)致Wnt 和PI3KAkt 信號的激活，從而促進胃癌進展[5,20]。導(dǎo)致上述研究結(jié)果不同的原因可能是因為不同研究選擇的胃癌樣本分期和分型有所差別，同時也暗含了METTL14或者其他不同Writers 對胃癌調(diào)控的復(fù)雜性。

2.2 m6A 修飾中“Erasers”在胃癌中的作用

據(jù)報道，F(xiàn)TO 和ALKBH5 在胃癌的高危評分亞型中經(jīng)常高表達，因此是獨立的預(yù)后不良標志物[14]。Guo 等[21]發(fā)現(xiàn)，在胃癌組織中FTO 高表達，且FTO 可促進胃癌細胞增殖、遷移和侵襲。也有研究證實，在胃癌組織和細胞中組蛋白脫乙酰酶3 和FTO 表達上調(diào)，而FTO 可通過降低胃癌細胞中MYC 的m6A 甲基化水平來穩(wěn)定其mRNA[22]。此項研究揭示了組蛋白脫乙酰酶3 通過維持FTO/m6A/MYC 信號軸在胃癌中的起始活性，突出了靶向治療m6A 表觀遺傳修飾對抗胃癌的潛力。Feng 等[23]也發(fā)現(xiàn)，奧美拉唑通過沉默胃癌中高表達的FTO 激活提高胃癌細胞的化療敏感性。有學者研究發(fā)現(xiàn)，ALKBH5 通過與lncRNA NEAT1 相互作用促進胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移[24]。也有學者評估了外周血m6A 水平作為胃癌診斷的生物標志，他們發(fā)現(xiàn)胃癌患者外周血中ALKBH5 和FTO 的表達降低，其外周血中m6A 修飾水平顯著升高[25-27]。

然而，ALKBH5 和FTO 在有些胃腸道腫瘤中的表達水平仍存在爭議[28]。從腫瘤基因組圖譜、基因表達綜合數(shù)據(jù)庫和人類蛋白質(zhì)圖譜中，ALKBH5 在胃癌和結(jié)直腸癌組織中的表達弱于正常組織，而FTO 在胃癌和結(jié)直腸癌組織和正常組織中的表達差異無統(tǒng)計學意義[28]。

2.3 m6A 修飾中“Readers”在胃癌中的作用

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致胃癌中異常表達為m6A讀取器的上游調(diào)控機制[29]。近期有學者證實，約7%的胃癌患者發(fā)生了YTHDF1 突變，YTHDF1 的高表達與更具侵襲性的腫瘤進展和較差的總體生存率相關(guān)。在體外和體內(nèi)，抑制YTHDF1 可減弱胃癌細胞增殖和腫瘤發(fā)生。在機制上，YTHDF1 通過控制FZD7 的翻譯促進胃癌的發(fā)生[30]。Chen 等[31]也發(fā)現(xiàn)，YTHDF1 可通過識別USP14 基因的m6A 修飾，從而增加該蛋白的翻譯，進而促使胃癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。不僅如此，有學者發(fā)現(xiàn)YTHDF1 與胃癌患者的高危亞型顯著相關(guān)，提示YTHDF1 可能是胃癌早期診斷的潛在靶點[32]。Shen等[33]新發(fā)現(xiàn)，YTHDF2 在胃癌組織和細胞中的表達較低，且能夠抑制胃癌細胞的生長，此外，經(jīng)臨床資料的分析發(fā)現(xiàn)，YTHDF2 的表達水平與胃癌的分期和生存密切相關(guān)，可作為胃癌的預(yù)后標志物。

2.4 m6A 修飾對胃癌腫瘤微環(huán)境浸潤特征的作用

腫瘤細胞生長和存活所依賴的微環(huán)境在腫瘤進展中也起著至關(guān)重要的作用。腫瘤細胞通過與其他腫瘤微環(huán)境成分的直接和間接相互作用，如誘導(dǎo)增殖和血管生成、抑制凋亡、避免缺氧及誘導(dǎo)免疫耐受，引起多種生物學行為的改變[34]。

Zhang 等[34]在一項研究中，整合了1938 例胃癌樣本的基因組信息，以綜合評估m(xù)6A 修飾模式，將m6A修飾模式與腫瘤微環(huán)境細胞浸潤特征相關(guān)聯(lián)；并揭示出3 種不同的m6A 修飾模式，發(fā)現(xiàn)這3 種模式下的腫瘤微環(huán)境特征分別與免疫排斥表型、免疫炎癥表型和免疫沙漠表型高度一致。這項研究表明，m6A 修飾在形成胃癌腫瘤微環(huán)境特征方面發(fā)揮了不可忽視的作用。

3 未來的治療策略

鑒于甲基化修飾與腫瘤的密切聯(lián)系，學者們正在探索新的腫瘤治療策略。甲氯芬那酸是一種非甾體抗炎藥，能與FTO 結(jié)合競爭m6A 修飾位點，起到FTO 抑制劑的作用[35]。突變型異檸檬酸脫氫酶1/2 酶產(chǎn)生的R-2-羥基戊二酸也能抑制FTO 活性，提高細胞內(nèi)m6A 修飾含量，進而降低MYC/CEBPA 的穩(wěn)定性，阻斷MYC 通路活化[36]。最近，學者們發(fā)現(xiàn)了兩種合成的高效FTO 抑制劑。Huang 等[37]合成了兩種有效的FTO 抑制劑，即FB23 和FB23-2，該研究團隊后續(xù)又驗證了這兩種FTO 抑制劑可高選擇性的阻斷FTO 的m6A 脫甲基酶活性，而對其脂代謝相關(guān)活性無明顯作用。隨后，他們進一步開發(fā)了另外兩種很有應(yīng)用前景的FTO抑制劑，即CS1 和CS2，其在多種癌癥中表現(xiàn)出很強的抗腫瘤作用[37]。對于白血病細胞，F(xiàn)TO 抑制劑不僅可以阻斷FTO/m6A/MYC/CEBPA 的信號軸，抑制腫瘤干細胞的自我更新，而且可以抑制免疫檢查點的表達和免疫逃避，從而增強白血病細胞的免疫功能T 細胞的細胞毒性[38]。然而，其他m6A 調(diào)節(jié)劑如METTL3、METTL14 或WTAP 的抑制劑尚未被系統(tǒng)地開發(fā)。

4 結(jié)語

盡管在理解m6A 甲基化修飾的生物發(fā)生方面已經(jīng)取得了重大進展，但其確切功能和治療特點尚不清楚，需要更多的研究來發(fā)現(xiàn)m6A 甲基化修飾與胃癌發(fā)生和發(fā)展的潛在關(guān)系。進一步的廣泛研究將增加對m6A 甲基化修飾在胃癌中的生物學功能的認識，以期為胃癌患者的有效治療提供新的策略。