m6A修飾在卵巢癌中的研究進(jìn)展

彭佳欣 張自輝 洪莉

武漢大學(xué)人民醫(yī)院婦產(chǎn)科（武漢 430060）

卵巢癌是常見的婦科惡性腫瘤之一，也是婦科惡性腫瘤的最主要死亡原因。根據(jù)組織病理學(xué)，卵巢癌分為上皮性卵巢癌、性索間質(zhì)瘤和生殖細(xì)胞腫瘤等［1］。由于卵巢癌患者早期無特異性癥狀和體征，多數(shù)患者就診時(shí)已屬晚期。此外，化療耐藥亦是卵巢癌患者預(yù)后不良的最重要因素之一［2-3］。研究表明，卵巢癌在Ⅰ期診斷時(shí)，所有組織學(xué)亞型的5 年生存率約為90%，然而，大多數(shù)卵巢癌直到Ⅲ期（51%）或Ⅳ期（29%）才首次確診，全球卵巢癌患者5 年生存率低于30%［1，4］。因此，探索卵巢癌惡性進(jìn)展、化療耐藥等相關(guān)機(jī)制對于靶向治療卵巢癌、改善患者預(yù)后具有積極作用。

近年來研究表明，表觀遺傳修飾廣泛參與卵巢癌的惡性進(jìn)展［1］。m6A（N6-甲基腺苷）修飾是一種常見的表觀遺傳學(xué)修飾，有研究發(fā)現(xiàn)，m6A 修飾在卵巢癌中具有關(guān)鍵的調(diào)控作用，且m6A 修飾相關(guān)基因的表達(dá)與卵巢癌的惡性表型及預(yù)后不良有關(guān)［5-6］。因此，m6A 修飾相關(guān)基因有望成為卵巢癌的潛在分子治療靶點(diǎn)。本文綜述了m6A 修飾在卵巢癌中的相關(guān)研究進(jìn)展。

1 m6A 修飾概述

m6A 修飾主要通過3 種不同類型的調(diào)節(jié)因子調(diào)節(jié)基因的表達(dá)水平，包括甲基轉(zhuǎn)移酶（“Writers”）、去甲基化酶（“Erasers”）和RNA 結(jié)合蛋白（“Readers”），m6A 修飾具有動態(tài)性和可逆性特點(diǎn)［5-6］。其涉及RNA 代謝的各個方面，包括RNA剪接、miRNA 加工、核輸出、翻譯和RNA 降解。已研究確定了10 個甲基轉(zhuǎn)移酶基因、3 個去甲基化酶基因和12 個RNA 結(jié)合蛋白基因［7-9］，相關(guān)基因及調(diào)控功能見表1、圖1［6］。

圖1 m6A 修飾因子在調(diào)控RNA 修飾的功能作用Fig.1 The role of m6A regulatory factors in regulating RNA modifications

表1 m6A 修飾因子在調(diào)控RNA 修飾的功能作用Tab.1 The role of m6A regulatory factors in regulating RNA modifications

1.1 m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶m6A 甲基化由幾種蛋白質(zhì)組成的甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物（MTC）催化。甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白3（METTL3）是一種S-腺苷甲硫氨酸（SAM）結(jié)合蛋白，METTL3 是m6A MTC 最重要的組成部分。甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白14（METTL14）是m6A MTC 的另一種活性成分，METTL3 和METTL14 共定位在核斑點(diǎn)中，并以1∶1 的比例形成穩(wěn)定的復(fù)合物發(fā)揮調(diào)控作用［10］。WT1 相關(guān)蛋白（WTAP）主要通過將METTL3 和METTL14 募集到核斑點(diǎn)中來促進(jìn)m6A 甲基化［11］。RNA 結(jié)合基序蛋白15（RBM15）和RNA結(jié)合基序蛋白15B（RBM15B）可以結(jié)合METTL3 和WTAP 并將這兩種蛋白質(zhì)引導(dǎo)至特定的RNA 位點(diǎn)進(jìn)行m6A 修飾［7］。VIRMA/KIAA1429 招募MTC 并介導(dǎo)mRNA 中3＇UTR 和終止密碼子區(qū)域附近腺嘌呤堿基的甲基化，此外，還與多腺苷酸化特異性因子亞基5（CPSF5）及多腺苷酸化特異性因子亞基6（CPSF6）相互作用進(jìn)行m6A 甲基化修飾［7］。其他m6A 相關(guān)甲基化轉(zhuǎn)移酶，如VIRMA、RBM15 及其旁系同源物RBM15B 和ZC3H13 等，已被發(fā)現(xiàn)是m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的重要組成部分［12］。總之，每一種m6A 甲基化轉(zhuǎn)移酶對于m6A 修飾的過程都是必不可少的。

1.2 m6A 去甲基化酶在去甲基轉(zhuǎn)移酶方面，F(xiàn)TO和ALKBH5 都屬于α-酮戊二酸依賴性雙加氧酶家族，以鐵（ii）和α-酮戊二酸依賴的方式催化m6A去甲基化。FTO 或ALKBH5 的缺乏或過表達(dá)均會改變細(xì)胞的m6A 修飾水平［12］。研究表明，ALKBH3 主要調(diào)控tRNA 中的m6A 修飾，而不是mRNA或rRNA［12］。m6A 甲基化轉(zhuǎn)移酶與m6A 去甲基化酶之間的功能相互作用決定了m6A 修飾的動態(tài)和可逆調(diào)控。

1.3 m6A 結(jié)合蛋白關(guān)于m6A 相關(guān)的RNA 結(jié)合蛋白的研究表明，m6A 修飾需要RNA 結(jié)合蛋白（“Readers”）識別，從而調(diào)控基因的表達(dá)和生物學(xué)功能。核RNA 結(jié)合蛋白包括YTHDC1、HNRNPA2B1、HNRNPC11 和HNRNPG，而細(xì)胞質(zhì)RNA 結(jié)合蛋白包括YTHDF1/2/3、YTHDC2 和IGF2BP1/2/3［8］。不同的RNA 結(jié)合蛋白根據(jù)不同的細(xì)胞環(huán)境、細(xì)胞定位呈現(xiàn)不同甚至相反的生物學(xué)功能。YT521-B 同源（YTH）域家族的成員，包括YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3、YTHDC1 和YTHDC2，都具有保守的m6A結(jié)合域，并通過結(jié)合RRm6ACH 共有序列進(jìn)行m6A修飾［12］。YTHDC1 與SRSF3 和NXF1 相互作用，促進(jìn)m6A 甲基化mRNA 的核輸出［13］。除了YTH 域家族，異質(zhì)核核糖核蛋白（HNRNP）家族的某些成員也可作為m6ARNA 結(jié)合蛋白。HNRNPA2B1 首次被鑒定為一種特異性m6A 結(jié)合蛋白，通過結(jié)合m6A甲基化轉(zhuǎn)錄本促進(jìn)初級miRNA加工和成熟［14］。此外，HNRNPC 和HNRNPG 通過m6A 修飾的RNA轉(zhuǎn)錄來調(diào)節(jié)mRNA 豐度和剪接［12］。胰島素樣生長因子2 mRNA結(jié)合蛋白（IGF2BPs，包括IGF2BP1/2/3）也可以識別m6A 修飾，與YTHDF2 降低mRNA 穩(wěn)定性功能相反，IGF2BPs 以m6A 依賴性方式促進(jìn)其靶mRNA 的穩(wěn)定性，從而影響基因調(diào)控和生物學(xué)功能［12，15］。綜上，RNA 結(jié)合蛋白可以通過調(diào)節(jié)多種過程來調(diào)節(jié)基因表達(dá)，例如調(diào)控mRNA 穩(wěn)定性、mRNA 剪接、mRNA 結(jié)構(gòu)、mRNA 輸出、改變翻譯效率和miRNA 生物發(fā)生［8］。

2 m6A 修飾因子在卵巢癌中的表達(dá)及預(yù)后意義

HAN 等［16］基于TCGA 數(shù)據(jù)庫分析了579 例卵巢癌患者基因突變和拷貝數(shù)變異（CNV）數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)m6A 相關(guān)CNV 基因數(shù)量與組織學(xué)分級和TP53 突變呈正相關(guān)，并且?guī)缀跛新殉舶┗颊撸?9.31%）的CNVs 至少有1 個m6A 調(diào)節(jié)基因發(fā)生突變，而83.76%的病例顯示CNVs 同時(shí)存在4 個以上m6A 調(diào)節(jié)基因突變，其中ALKBH5（88.26%，511/579）是CNV 事件頻率最高的基因，其次是WTAP（76.86%，445/579）。ZHU 等［17］基于TCGA 數(shù)據(jù)庫分析了13 個m6A 基因在卵巢癌組織的表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ZC3H13、ALKBH5、RBM15、YTHDF1和YTHDF2 在卵巢癌組織中高表達(dá)，而WTAP、HNRNPC、METTL3、YTHDC1/2、KIAA1429、METTL14、FTO 在卵巢癌組織中低表達(dá)，且KIAA1429和YTHDC2 高表達(dá)患者預(yù)后不良。WANG 等［18］研究發(fā)現(xiàn)，7 個RNA 結(jié)合蛋白（HNRNPC、IGF2BP1、IGF2BP2、IGF2BP3、RBMX、YTHDC2 和YTHDF2）和3 個甲基轉(zhuǎn)移酶（METTL3、RBM15 和RBM15B）在卵巢癌中的表達(dá)增加，而YTHDC1 和RBM15 表達(dá)上調(diào)與卵巢癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移有關(guān)，HNRNPC 是紫杉醇耐藥的預(yù)測因子。以上研究表明，m6A 修飾相關(guān)基因的表達(dá)與卵巢癌的組織學(xué)分級密切相關(guān)，在侵襲轉(zhuǎn)移、化療耐藥過程中有重要作用，其可能作為評估預(yù)測卵巢癌預(yù)后的重要方法之一［16-19］，然而，由于樣本量不足及缺乏相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，m6A 修飾基因的表達(dá)能否作為卵巢癌的早期診斷和評估預(yù)后的標(biāo)志物仍需更多的實(shí)驗(yàn)研究。

3 m6A 修飾因子參與卵巢癌惡性進(jìn)展的機(jī)制

3.1 甲基轉(zhuǎn)移酶（“Writers”）與卵巢癌一項(xiàng)關(guān)于METTL3 在多腫瘤包括胃癌、乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌、膀胱癌、結(jié)直腸癌和卵巢癌在內(nèi)的1 257 例患者的薈萃分析表明，女性的METTL3 表達(dá)高于男性，并且高M(jìn)ETTL3 表達(dá)與較差的分化相關(guān)［20］。另一項(xiàng)研究表明，METTL3 在卵巢癌中高表達(dá)，且與腫瘤組織學(xué)分級（P=0.001）、FIGO 分期（P＜0.001）和總生存率（P＜0.001）較差相關(guān)［20］。機(jī)制研究表明，METTL3 通過上調(diào)受體酪氨酸激酶AXL 促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）從而促進(jìn)卵巢癌的生長和侵襲［20］。另一項(xiàng)研究表明，METTL3 通過miR-126-5p/PTEN 介導(dǎo)的PI3K/Akt/mTOR 通路促進(jìn)卵巢癌進(jìn)展［21］。此外，METTL3 還可通過促進(jìn)pri-microRNA-1246 成熟抑制CCNG2 表達(dá)促進(jìn)卵巢癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移［22］。有研究表明，METTL14 的下調(diào)通過穩(wěn)定肌鈣蛋白相關(guān)蛋白（TROAP）mRNA 促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞增殖［23］。WTAP 在高級別漿液性卵巢癌（HGSOC）中的高表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)（P＜0.05）、較短的總生存期（P＜0.01）顯著相關(guān)，其機(jī)制可能與MAPK 和AKT 通路激活有關(guān)［24］。另一項(xiàng)研究亦證實(shí)，WTAP 的高表達(dá)預(yù)示著卵巢癌患者預(yù)后不良，機(jī)制可能與WTAP 和DGCR8 相互作用，以依賴m6A 的方式調(diào)節(jié)microRNA-200（miR-200）和HK2 的表達(dá)，從而影響卵巢癌Warburg 效應(yīng)和腫瘤進(jìn)展［25］。此外，UBA6-AS1 通過募集RBM15 增加卵巢癌UBA6 mRNA 的m6A 甲基化和惡性進(jìn)展［26］。MALAT1 在人卵巢惡性腫瘤組織高表達(dá)，且與卵巢癌患者較差的總生存期（OS）和無進(jìn)展生存期（PFS）相關(guān)［27］。其機(jī)制可能與MALAT1 高表達(dá)導(dǎo)致miR-143-3p 表達(dá)降低和CMPK 蛋白表達(dá)增加有關(guān)［27］。另有研究表明，MALAT1 過表達(dá)通過調(diào)控炎癥相關(guān)通路（IL-1β、p-P38/p-NFκB/Cox2 和PGE2）PI3K 通路（p-PI3K 和p-Akt）和EMT 通路（ZEB2、YAP、vimentin 和E-鈣粘蛋白）等促進(jìn)卵巢癌腫瘤微環(huán)境中的化療耐藥性和惡性進(jìn)展［28］。此外，MALAT1 還可通過其他機(jī)制促進(jìn)卵巢癌的惡性進(jìn)展及化療耐藥，例如調(diào)控miR-503-5p/JAK2/STAT3通路［29］、抑制YAP 核質(zhì)易位和促進(jìn)YAP 蛋白的穩(wěn)定性和表達(dá)［30］、調(diào)控miR-1271-5p/E2F5 通路［30］、Wnt/β-catenin 信號通路［31］、Notch1 信號通路［32］等。綜上，甲基轉(zhuǎn)移酶可通過影響多種與卵巢癌發(fā)生、侵襲轉(zhuǎn)移和化療耐藥等相關(guān)通路，從而參與促進(jìn)卵巢癌的惡性進(jìn)展。然而，仍有部分甲基轉(zhuǎn)移酶（例如VIRMA、RBM15B、ZC3H13 和KIAA1429 等）參與卵巢癌進(jìn)展的機(jī)制目前未明，有待進(jìn)一步研究。

3.2 RNA結(jié)合蛋白（“Readers”）與卵巢癌YTHDF1在卵巢癌中高表達(dá)，且與卵巢癌不良預(yù)后密切相關(guān)，機(jī)制研究表明YTHDF1 通過與m6A 修飾的EIF3C mRNA 結(jié)合以m6A 依賴性方式增強(qiáng)EIF3C表達(dá)，從而促進(jìn)卵巢癌的腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移［33］。有研究表明TRIM29 表達(dá)增加與卵巢癌患者預(yù)后不良有關(guān)，而這與YTHDF1 促進(jìn)TRIM29 m6A 修飾參與促進(jìn)順鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞中的TRIM29 翻譯及癌癥干細(xì)胞（CSC）干性有關(guān)［34］。與正常卵巢組織相比，卵巢癌組織中的YTHDF2 顯著上調(diào)，m6A 甲基化水平降低，這可能與miR-145 負(fù)調(diào)控相關(guān)［35］。另一項(xiàng)研究表明，腫瘤抑制因子FBW7 是SCFE3-泛素連接酶復(fù)合物的底物識別成分，可介導(dǎo)各種癌蛋白的降解，而FBW7 高表達(dá)與卵巢癌良好的預(yù)后和m6A 修飾水平增加相關(guān)，F(xiàn)BW7 通過誘導(dǎo)YTHDF2 在卵巢癌中的蛋白酶體降解來抑制YTHDF2 的促腫瘤作用［36］。研究顯示，HNRNPA2B1 在卵巢癌中表達(dá)增加，且與不良預(yù)后有關(guān)，可能與上調(diào)Lin28B 的表達(dá)抑制癌細(xì)胞凋亡并促進(jìn)惡性進(jìn)展有關(guān)［37］。卵巢癌順鉑化療耐藥與HNRNPA2B1 通過促進(jìn)募集ABCC2 mRNA 的5＇UTR 并促進(jìn)ABCC2 的表達(dá)有關(guān)［38］。而miR-744-5p 通過下調(diào)了核因子IX（NFIX）和HNRNPC 的表達(dá)，抑制p-AKT和Bcl-2 表達(dá)，從而促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡［39］。IGF2BP1在高級別漿液性卵巢癌中表達(dá)上調(diào)，這與激活I(lǐng)GF2BP1-SRC/ERK2 軸促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化有關(guān)［40］。有研究表明，IGF2BP2 可通過microRNA-3187-3p/ERBB4/PI3K/AKT 軸增強(qiáng)circ_0000745 豐度并促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的侵襲性和干性［41］。此外，circ-0001756可通過IGF2BP2介導(dǎo)的RAB5A表達(dá)和EGFR/MAPK信號通路促進(jìn)卵巢癌進(jìn)展［42］。而circ-PBX3 可通過與IGF2BP2 相互作用并穩(wěn)定ATP7A mRNA 表達(dá)促進(jìn)順鉑耐藥［43］。一項(xiàng)328 個卵巢癌透明細(xì)胞癌IGF2BP3 表達(dá)和臨床病理特征分析表明，IGFBP3是卵巢透明細(xì)胞癌的生物標(biāo)志物，且與卵巢癌患者預(yù)后不良（HR= 1.59，95%CI：1.09～2.33）和化療耐藥有關(guān)［44-45］。另一項(xiàng)研究顯示，IGF2BP3 通過穩(wěn)定的SIX4 表達(dá)促進(jìn)SKOV3 細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和血管生成［46］?？傊?，RNA 結(jié)合蛋白可通過不同機(jī)制促進(jìn)或抑制卵巢癌的惡性進(jìn)展，但建立特定RNA結(jié)合蛋白、分子機(jī)制和表型之間的橋梁仍需要進(jìn)一步研究。

3.3 去甲基化酶（“Erasers”）與卵巢癌目前研究主要發(fā)現(xiàn)了3 種去甲基轉(zhuǎn)移酶，包括FTO、ALKBH3 和ALKBH5 等。去甲基化酶對于調(diào)控m6A 修飾的動態(tài)性和可逆性至關(guān)重要。研究表明，F(xiàn)TO可通過依賴性m6A 修飾阻斷cAMP 信號傳導(dǎo)并抑制卵巢癌干細(xì)胞干性及腫瘤進(jìn)展［47］。ALKBH3 通過誘導(dǎo)的m1A 去甲基化增加卵巢癌CSF-1 mRNA的穩(wěn)定性和侵襲性［48］，而ALKBH5 通過激活TLR4/NF-κB 通路促進(jìn)卵巢癌進(jìn)展［49］。目前僅發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了3 種去甲基化酶，但是是否有未知的去甲基化酶仍有待進(jìn)一步研究，此外，關(guān)于FTO、ALKBH3和ALKBH5 參與調(diào)控卵巢癌的機(jī)制仍不深入，有待進(jìn)一步闡明。目前關(guān)于m6A 修飾參與卵巢癌進(jìn)展的機(jī)制研究總結(jié)見表2。

表2 m6A 修飾在卵巢癌中的作用機(jī)制研究Tab.2 The regulatory mechanism of m6A modification in ovarian cancer

4 靶向m6A 修飾是抗卵巢癌的潛在策略之一

關(guān)于m6A 修飾的靶向策略的早期研究主要集中在去甲基化酶上。ALKBH5 和FTO 通過與其輔助因子和底物相互作用發(fā)揮其功能，這些輔助因子和底物可被FTO 或ALKBH5 抑制劑（如大黃酸、甲氯芬那酸、恩他卡朋等）所阻斷［50］。甲氯芬那酸和恩他卡朋聯(lián)合伊馬替尼已進(jìn)入胃腸道間質(zhì)瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的臨床試驗(yàn)，這顯示了靶向m6A 修飾治療晚期或復(fù)發(fā)性癌癥的可能性［50］。Radicicol，一種Hsp90 抑制劑，亦可作為FTO 的抑制劑并增強(qiáng)腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體（TRAIL）誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡［51］。也有多項(xiàng)研究顯示多種小分子化合物可直接靶向METTL3，例如STM2457 和UZH1a，這兩種抑制劑都通過占據(jù)SAM 結(jié)合位點(diǎn)并重組METTL3 的Lys513，從而顯示出靶向特異性［52］。研究表明，STM2457 和UZH1a 均可抑制AML 細(xì)胞系MOLM-13 的METTL3 活性，發(fā)揮抗腫瘤作用［52］。此外，m6 A 修飾的可變剪接是mRNA 加工的關(guān)鍵步驟，參與腫瘤侵襲、增殖、代謝和耐藥性［5］。例如，m6A 修飾JAK2、FZD10 和TRIM29 的可變剪接與卵巢癌PARP 和順鉑抗性密切相關(guān)，這可能是靶向剪接逆轉(zhuǎn)PARP 和順鉑耐藥的重要策略之一［5］。另一種靶向m6A 修飾是通過治療性寡核苷酸抑制相關(guān)基因的表達(dá)，其中部分抗腫瘤寡核苷酸已進(jìn)入臨床試驗(yàn)，包括Apatorsen、AZD9150、AZD5312和EZN-4176 等［5］，然而，關(guān)于治療性寡核苷酸通過改變m6A 修飾抑制卵巢癌的進(jìn)展的研究仍不足。將該技術(shù)應(yīng)用于卵巢癌的治療也存在一定問題。例如，選擇靶向哪種m6A 修飾的mRNA？如何特異性靶向m6A 修飾的mRNA？雖然目前關(guān)于靶向卵巢癌m6A 修飾，增強(qiáng)化療敏感性抑制腫瘤惡性進(jìn)展的研究較少，但考慮m6A 修飾在卵巢癌中的重要作用，靶向m6A 修飾仍是抗卵巢癌的潛在策略之一。此外，有研究通過建立預(yù)后模型，發(fā)現(xiàn)YTHDC2 和KIAA1429 兩種m6A 甲基化調(diào)節(jié)基因與卵巢癌患者預(yù)后顯著相關(guān)，但模型未經(jīng)過外部數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，未來有必要進(jìn)行進(jìn)一步研究驗(yàn)證此研究結(jié)果［17］。

5 總結(jié)

大量研究已表明，m6A 修飾廣泛參與卵巢癌的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移及化療耐藥等過程，但是關(guān)于m6A 修飾調(diào)控卵巢癌惡性進(jìn)展的確切機(jī)制和調(diào)控關(guān)系有待進(jìn)一步研究，此外，如何靶向m6A 修飾抑制卵巢癌的惡性進(jìn)展及逆轉(zhuǎn)化療耐藥亦是今后的研究方向之一。總之，進(jìn)一步的研究將增加對m6A 修飾在卵巢癌中的生物學(xué)功能的認(rèn)識，以期為卵巢癌患者的靶向治療提供新的策略。