m6A 甲基化調(diào)節(jié)因子在腫瘤耐藥中的作用及機(jī)制

何雪歡，張慶余，吳月玲，王樂琪，湯陵容，張 穎

（1.廣東醫(yī)科大學(xué)研究生院，廣東 湛江 524000；2.廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院婦產(chǎn)科，廣東 湛江 524000）

根據(jù)2022 年美國癌癥協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，估計(jì)有1 918 030 例新增癌癥病例，并有609 360 人將死于癌癥[1]?；熓悄[瘤最常見的治療方法之一，然而耐藥性是癌癥治愈的主要障礙，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)在接受化療的癌癥患者中，超過90%患者死于腫瘤耐藥[2]。為了克服腫瘤耐藥，提高藥物療效，延緩腫瘤的進(jìn)展及復(fù)發(fā)，尋找有效的新方法和研究新型抗腫瘤藥物具有重大意義。腫瘤耐藥機(jī)制復(fù)雜多變，其中藥物代謝改變、多藥外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白改變、藥物靶點(diǎn)改變是導(dǎo)致抗癌藥物療效下降的主要原因。研究指出[3]，腫瘤細(xì)胞可以通過調(diào)節(jié)DNA 損傷修復(fù)、細(xì)胞干細(xì)胞特性、下游適應(yīng)性反應(yīng)等保護(hù)細(xì)胞免受藥物毒性。m6A 修飾通過調(diào)控mRNA 剪接、降解、翻譯、輸出和折疊，參與細(xì)胞增殖、分化、侵襲和凋亡等生物過程，導(dǎo)致腫瘤耐藥。m6A 修飾包含3 種調(diào)節(jié)蛋白，分別為“寫入器”（甲基轉(zhuǎn)移酶）、“擦除器”（去甲基化酶）和“讀取器”（m6A 結(jié)合蛋白）。甲基轉(zhuǎn)移酶包括甲基轉(zhuǎn)移酶3（METTL3）、METTL5、METTL14、哺乳動(dòng)物腎母細(xì)胞瘤1 相關(guān)蛋白（WTAP）、RNA 結(jié)合基序蛋白15（RBM15）、ZC3H13 和VIRMA；去甲基化酶包括脂肪量和肥胖相關(guān)蛋白（FTO）和ALKB 家族成員5（ALKBH5）。m6A 結(jié)合蛋白主要包括胰島素樣生長因子2 mRNA 結(jié)合蛋白家族（IGF2BP1-3）、YT521-B 同源結(jié)構(gòu)域蛋白家族（YTHDF1-3）、YTH 結(jié)構(gòu)域蛋白家族（YTHDC1-2）、異質(zhì)核糖核蛋白家族（HNRNPC/G/A2B1）和真核翻譯起始因子3（eIF3）等[4]。m6A 甲基化調(diào)節(jié)因子種類多樣，其在腫瘤耐藥中的作用機(jī)制尚未全面闡明。基于此，本研究主要對m6A 甲基化調(diào)節(jié)因子在腫瘤耐藥中的作用及分子機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為克服腫瘤耐藥提供新的見解。

1 甲基轉(zhuǎn)移酶與腫瘤耐藥

1.1 METTL3 研究表明，METTL3 可通過多種信號(hào)通路發(fā)揮作用，導(dǎo)致腫瘤耐藥。如METTL3 在黑色素瘤中表達(dá)上調(diào)，通過增加表皮生長因子受體（EGFR）mRNA 的m6A 甲基化水平，提高EGFR 翻譯效率，激活RAF/MEK/ERK 通路，最終導(dǎo)致黑色素瘤PLX4032 耐藥性增加，而敲除METTL3 可降低EGFR 表達(dá)，恢復(fù)PLX4032 敏感性，在小鼠模型中敲低METTL3 也可恢復(fù)藥物敏感性，與體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致[5]。研究發(fā)現(xiàn)[6]，METTL3 在肺腺癌吉非替尼耐藥細(xì)胞中上調(diào)，METTL3 正向調(diào)控MET 的表達(dá)，激活PI3K/AKT 通路，降低對吉非替尼的敏感性。另外，METTL3 在乳腺癌阿霉素耐藥細(xì)胞中上調(diào)，METTL3通過調(diào)控MALAT1 的m6A 甲基化水平促進(jìn)MALAT1 表達(dá)，介導(dǎo)E2F1/AGR2 軸，從而增加乳腺癌對阿霉素的耐藥性[7]。METTL3 不僅可以通過調(diào)控信號(hào)通路影響腫瘤耐藥，還可作用于相關(guān)靶基因影響細(xì)胞損傷修復(fù)能力、腫瘤干細(xì)胞特性以及多藥轉(zhuǎn)運(yùn)體活性等過程。研究發(fā)現(xiàn)，METTL3 在精原細(xì)胞瘤順鉑耐藥細(xì)胞中表達(dá)升高，增加TFAP2C m6A 甲基化水平，促進(jìn)TFAP2C 表達(dá)，TFAP2C 激活WEE1G2檢查點(diǎn)激酶（WEE1）和乳腺癌1 型（BRCA1），提高DNA 損傷修復(fù)能力，導(dǎo)致精原細(xì)胞瘤對順鉑耐藥，在小鼠模型中過表達(dá)METTL3 降低順鉑敏感性[8]。Zhang Y 等[9]報(bào)道CBX8 在結(jié)腸癌耐藥細(xì)胞中表達(dá)顯著升高，METTL3 增加CBX8 mRNA 的m6A 甲基化水平，協(xié)同IGF2BP1 維持CBX8 mRNA 穩(wěn)定性，促進(jìn)CBX8 表達(dá)，CBX8 通過招募KMT2b 和PolII 維持LGR5 啟動(dòng)子上H3K4me3 的修飾狀態(tài)，促進(jìn)LGR5 的轉(zhuǎn)錄及表達(dá)，通過維持結(jié)腸癌干細(xì)胞特性，抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的化療敏感性。此外，METTL3 在胃腸道間質(zhì)瘤伊馬替尼耐藥細(xì)胞中表達(dá)增多，ETV1促進(jìn)METTL3 表達(dá)，使METTL3 增加MRP1mRNA 5' 非翻譯區(qū)（5'UTR）m6A 甲基化水平，并與YTHDF1/eEF-1 復(fù)合物共同調(diào)控多藥轉(zhuǎn)運(yùn)體MRP1翻譯水平，促進(jìn)MRP1 表達(dá)，從而降低伊馬替尼的細(xì)胞內(nèi)濃度，導(dǎo)致胃腸道間質(zhì)瘤細(xì)胞耐藥，在小鼠模型中過表達(dá)METTL3 降低伊馬替尼的療效[10]。當(dāng)METTL3 作為腫瘤癌基因時(shí)，靶向METTL3 可能成為抗腫瘤的新靶點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)STM2457 是一種高效和選擇性的METTL3 催化抑制，在體外、患者來源的異種移植（PDX）模型和原代小鼠MLL-AF9/Flt3Itd/+模型均成功證實(shí)STM2457 能夠抑制髓系白血病[11]。

然而有研究發(fā)現(xiàn)METTL3 在癌癥細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，并抑制腫瘤細(xì)胞耐藥。Li R 等[12]報(bào)道METTL3在宮頸癌組織和細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，METTL3 通過下調(diào)RAGE 活性抑制宮頸癌細(xì)胞增殖，從而增加宮頸癌細(xì)胞對順鉑的敏感性。另一研究表明，METTL3 在肝癌索拉非尼耐藥細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，METTL3 依賴YTHDF1 介導(dǎo)m6A 修飾，增加FOXO3 mRNA 的穩(wěn)定性，促進(jìn)FOXO3 表達(dá)，抑制自噬通路，增加肝癌細(xì)胞藥物敏感性，在體內(nèi)外敲除METTL3 導(dǎo)致肝癌細(xì)胞索拉非尼耐藥性增加[13]。

以上研究表明，雖然METTL3 在多種癌癥中表達(dá)增多，通過多種耐藥機(jī)制誘導(dǎo)腫瘤化療耐藥，但是仍有少數(shù)腫瘤中的METTL3 表達(dá)下調(diào)，抑制腫瘤耐藥，說明METTL3 在腫瘤耐藥中扮演多重角色。

1.2 其他甲基轉(zhuǎn)移酶 甲基轉(zhuǎn)移酶在腫瘤耐藥中的研究主要集中在METTL3，現(xiàn)關(guān)于其他甲基轉(zhuǎn)移酶的研究較少。研究發(fā)現(xiàn)METTL14 在胰腺癌吉西他濱耐藥細(xì)胞中表達(dá)增多，轉(zhuǎn)錄因子p65 靶向METTL14 的啟動(dòng)子區(qū)域，促進(jìn)METTL14 表達(dá)，METTL14增加胞苷脫氨酶（CDA）mRNA 的穩(wěn)定性，從而促進(jìn)CDA 的表達(dá)，使吉西他濱滅活增多，最終導(dǎo)致胰腺癌耐藥，在小鼠體內(nèi)敲低METTL14 增加吉西他濱的敏感性[14]。另一研究發(fā)現(xiàn)WTAP 在胰腺癌細(xì)胞中表達(dá)增多，WTAP 與FAK mRNA 結(jié)合增強(qiáng)FAK 穩(wěn)定性，促進(jìn)FAK 表達(dá)，從而激活FAK-PI3K-AKT 和FAK-Src-GRB2-Erk1/2 信號(hào)通路，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞遷移和侵襲能力，增加吉西他濱化療耐藥性[15]。另外，METTL7B 在肺腺癌酪氨酸激酶抑制劑（TKI）耐藥細(xì)胞中表達(dá)增多，METTL7B 上調(diào)抗氧化酶GPX4、SOD1、HMOX1 的m6A 甲基化水平，促進(jìn)抗氧化酶的表達(dá)及增強(qiáng)酶活性，促進(jìn)ROS 清除途徑，導(dǎo)致ROS 水平下降，最終導(dǎo)致肺腺癌細(xì)胞對吉非替尼和奧希替尼耐藥，在體外和體內(nèi)敲低METTL7B均可逆轉(zhuǎn)吉非替尼和奧希替尼耐藥[16]。

2 去甲基化酶與腫瘤耐藥

2.1 ALKBH5 ALKBH5 在腫瘤耐藥中具有雙重作用。研究表明ALKBH5 在上皮性卵巢癌（EOC）順鉑耐藥細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，ALKBH5 過表達(dá)促進(jìn)EOC 細(xì)胞增殖和順鉑耐藥，ALKBH5-HOXA10 環(huán)可維持ALKBH5 和HOXA10 高表達(dá)，ALKBH5 降低JAK2 m6A 甲基化水平，減少YTHDF2 介導(dǎo)的mRNA 降解，維持JAK2 mRNA 的穩(wěn)定性，促進(jìn)JAK2 表達(dá)，從而激活JAK2/STAT3 信號(hào)通路，增加EOC 順鉑耐藥性，在體內(nèi)過表達(dá)ALKBH5 促進(jìn)腫瘤生長及順鉑耐藥[17]。與前面的研究相反，Tang B 等[18]研究發(fā)現(xiàn)ALKBH5 在吉西他濱治療的胰腺癌PDX 模型中表達(dá)下調(diào)，ALKBH5 過表達(dá)后降低WIF-1 mRNA m6A甲基化水平，促進(jìn)WIF-1 轉(zhuǎn)錄和表達(dá)水平，抑制Wnt 信號(hào)通路靶基因C-MYC、CyclinD1、MMP-2 和MMP-9 的表達(dá)，最終抑制胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，增加PDAC 細(xì)胞對吉西他濱敏感性，在裸鼠模型中過表達(dá)ALKBH5 抑制腫瘤生長。另一研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)TO 和ALKBH5 在BRCA 基因突變的卵巢癌耐藥細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，通過m6A 修飾增加FZD10 mRNA 的穩(wěn)定性，促進(jìn)FZD10 蛋白表達(dá)，上調(diào)Wnt/β-連環(huán)蛋白通路，增加同源重組修復(fù)活性，增加BRCA 基因突變卵巢癌細(xì)胞對PARP 抑制劑的耐藥性[19]。近年來少數(shù)ALKBH5 抑制劑被證明可以抑制腫瘤細(xì)胞增殖，如MV1035、ALK-04[20]。

2.2 FTO FTO 在結(jié)直腸癌（CRC）、急性髓細(xì)胞白血?。ˋML）中表達(dá)上調(diào)，通過m6A 修飾調(diào)控相關(guān)靶基因的表達(dá)，影響腫瘤化療耐藥性。研究表明FTO 在5-氟尿嘧啶（5-FU）和順鉑治療的CRC 中表達(dá)增多，F(xiàn)TO 降低G6PD/PARP1 的m6A 甲基化水平，促進(jìn)G6PD/PARP1 蛋白表達(dá)，NADPH/NADP+的比值增高，促進(jìn)ROS 清除導(dǎo)致ROS 水平下降；同時(shí)PARP1 增強(qiáng)DNA 損傷修復(fù)能力，最終導(dǎo)致CRC 化療耐藥，靶向FTO 可增加CRC 細(xì)胞化療敏感性[21]。靶向FTO 可能成為腫瘤耐藥的治療靶點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)FTO 在AML 酪氨酸激酶抑制劑耐藥細(xì)胞中過表達(dá)，山紅皂苷-d（SsD）可以抑制FTO 活性，增加細(xì)胞m6A 甲基化水平，降低FTO 下游靶基因MYC 和m6A 相關(guān)基因MerTK、BCL-2 和STAT3 mRNA 的穩(wěn)定性，減少蛋白表達(dá)，從而增加AML 對酪氨酸激酶抑制劑的敏感性，在小鼠體內(nèi)證實(shí)SsD 抑制FTO介導(dǎo)的酪氨酸激酶抑制劑耐藥[22]。

研究表明大黃酸在體外競爭性地結(jié)合FTO 活性位點(diǎn)[23]。MA 的乙酯衍生物MA2 通過抑制FTO 活性，增加m6A 修飾水平，最終抑制HeLa 細(xì)胞增殖，并且在哺乳動(dòng)物表達(dá)載體中也得到證實(shí)[24]。R-2-羥基戊二酸（R-2HG）通過降低FTO 活性抑制白血病細(xì)胞增殖，此結(jié)果在白血病小鼠模型上成功驗(yàn)證。此外，研究發(fā)現(xiàn)FB23 衍生物FB23-2 在體外、異種移植白血病小鼠模型和PDX 小鼠模型中均可抑制FTO 活性，從而抑制AML 增殖[25]。除上述提及的FTO 抑制劑，還發(fā)現(xiàn)其他類型抑制劑，如MO-I-500、FTO-02、FTO-04、CS1 和CS2 等，以及一些天然產(chǎn)物，如柴胡皂甙D、山柰酚和白楊素等[26]。

3 m6A 結(jié)合蛋白與腫瘤耐藥

3.1 胰島素樣生長因子2 mRNA 結(jié)合蛋白家族IGF2BP1 在骨肉瘤（OS）多柔比星（Dox）耐藥細(xì)胞中上調(diào)，雌激素相關(guān)受體α（ERRα）可能參與Dox 耐藥OS 細(xì)胞的代謝重編程，包括ATP 生成，葡萄糖消耗，乳酸產(chǎn)生、氧氣消耗率。研究發(fā)現(xiàn)m6A 在ERRα mRNA 的3'UTR 富集增加，并通過募集IGF2BP1 與ERRα3'UTR 結(jié)合增強(qiáng)ERRαmRNA 穩(wěn)定性，而敲低IGF2BP1 顯著降低ERRα 蛋白表達(dá)水平，減少ATP的產(chǎn)生、葡萄糖消耗和乳酸產(chǎn)生，增加OS 對Dox 化療的敏感性，實(shí)驗(yàn)證實(shí)IGF2BP1/ERRα 軸在體外和體內(nèi)均能調(diào)節(jié)OS 對Dox 化療的耐藥性[27]。IGF2BP2在甲狀腺乳頭狀癌賽魯替尼耐藥細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，ERBB2 mRNA 的m6A 修飾水平升高，IGF2BP2 與ERBB2 mRNA 的m6A 修飾結(jié)合，促進(jìn)ERBB2 翻譯，激活ERBB2 信號(hào)通路，從而增加甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞的耐藥性[28]。IGF2BP3 在結(jié)直腸癌耐紫杉醇細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，METTL3 和METTL14 促進(jìn)ABCB1 mRNA 甲基化水平，IGF2BP3 識(shí)別具有m6A修飾的ABCB1 mRNA，增強(qiáng)ABCB1 穩(wěn)定性并促進(jìn)表達(dá)，ABCB1 表達(dá)上調(diào)導(dǎo)致結(jié)直腸細(xì)胞化療耐藥[29]。以上研究證實(shí)，胰島素樣生長因子2 mRNA 結(jié)合蛋白家族可以通過增加靶基因mRNA 穩(wěn)定性和促進(jìn)靶基因翻譯參與腫瘤耐藥過程。

3.2 YT521-B 同源結(jié)構(gòu)域蛋白家族 同一蛋白家族的m6A 結(jié)合蛋白在腫瘤耐藥細(xì)胞中的表達(dá)不盡相同。Chen P 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，YTHDF1 在結(jié)直腸癌順鉑耐藥細(xì)胞中顯著上調(diào)，YTHDF1 與谷氨酰胺代謝關(guān)鍵酶GLS1mRNA 3'UTR 結(jié)合，促進(jìn)GLS1 翻譯，促進(jìn)GLS1 蛋白合成，同時(shí)促進(jìn)谷氨酰胺攝取和升高GLS 活性，從而促進(jìn)谷氨酰胺代謝，增強(qiáng)結(jié)直腸癌細(xì)胞順鉑耐藥性，在小鼠體內(nèi)敲低YTHDF1 恢復(fù)結(jié)直腸癌細(xì)胞順鉑敏感性。另一研究發(fā)現(xiàn)，奧沙利鉑耐藥（OXAR）CRC 組織和細(xì)胞高表達(dá)YTHDF3，YTHDF3在高m6A 甲基化腫瘤耐藥性相關(guān)靶基因（ATP7A、DYRK1B、ERCC1）RNA 的5'UTR 富集，并通過招募真核翻譯起始因子3 亞基A（eIF3A）促進(jìn)靶基因翻譯，真核翻譯起始因子2-α 激酶（eIF2AK2）增強(qiáng)OXAR CRC 細(xì)胞中YTHDF3/eIF3A 復(fù)合物的穩(wěn)定性，共同調(diào)節(jié)奧沙利鉑耐藥性結(jié)直腸癌靶基因的翻譯過程[31]。然而，Liu X 等[32]報(bào)道YTHDF2 在乳腺癌耐他莫昔芬細(xì)胞中表達(dá)減少，m6A 甲基化水平下降，YTHDF2 降低可增強(qiáng)ATF3 mRNA 的穩(wěn)定性，促進(jìn)ATF3 表達(dá)，ATF3 與ABCB1 增強(qiáng)子區(qū)域結(jié)合，促進(jìn)ABCB1 轉(zhuǎn)錄及表達(dá)，導(dǎo)致乳腺癌對他莫昔芬耐藥。

3.3 YTH 結(jié)構(gòu)域蛋白家族 Li W 等[33]報(bào)道YTHDC1在透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌（ccRCC）組織中表達(dá)下調(diào)，其低表達(dá)與ccRCC 患者預(yù)后不良有關(guān)，YTHDC1 通過下調(diào)ANXA1/MAPK 通路抑制腎癌細(xì)胞的進(jìn)展和增加ccRCC 對舒尼替尼的敏感性，YTHDC1 過表達(dá)導(dǎo)致腎癌細(xì)胞舒尼替尼耐藥，該研究發(fā)現(xiàn)YY1/HDAC2 復(fù)合物下調(diào)YTHDC1，HDAC2 抑制劑通過抑制YY1/HDAC2 復(fù)合物使ccRCC 對舒尼替尼再敏感，故YY1/HDAC2/YTHDC1/ANXA1 軸可調(diào)節(jié)ccRCC 的進(jìn)展和化學(xué)敏感性。目前尚缺乏YTHDC2在腫瘤化療耐藥中的研究，但有研究發(fā)現(xiàn)YTHDC2啟動(dòng)子低甲基化水平導(dǎo)致YTHDC2 在放射耐藥的鼻咽癌細(xì)胞中高表達(dá)，YTHDC2 與胰島素樣生長因子1 受體（IGF1R）mRNA 結(jié)合，促進(jìn)IGF1R mRNA翻譯，增加IGF1R 蛋白水平；激活PI3K-AKT/S6 信號(hào)通路，從而增加鼻咽癌細(xì)胞放射耐藥性；敲除YTHDC2 可降低鼻咽癌細(xì)胞的放射性耐藥性[34]。

4 總結(jié)與展望

m6A 修飾在不同的腫瘤類型中表現(xiàn)出促進(jìn)腫瘤或抑制腫瘤耐藥的作用，甚至在同種腫瘤類型中表現(xiàn)出相反的作用，表明m6A 修飾在耐藥性中具有復(fù)雜性。m6A 甲基化調(diào)節(jié)因子之間相互聯(lián)系，共同調(diào)控腫瘤耐藥，通過調(diào)節(jié)多藥外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、藥物代謝酶、藥物靶標(biāo)、DNA 損傷修復(fù)、細(xì)胞干性等干擾藥物療效，導(dǎo)致腫瘤耐藥。針對m6A 調(diào)節(jié)因子在癌癥中表達(dá)上調(diào)，并導(dǎo)致化療敏感性下降，靶向m6A 修飾可能成為克服腫瘤耐藥性的潛在治療方法。目前開發(fā)的m6A 調(diào)節(jié)因子抑制劑越來越多，有實(shí)驗(yàn)證實(shí)少數(shù)抑制劑在動(dòng)物水平可抑制腫瘤增殖，起到抑制腫瘤的作用，但m6A 調(diào)節(jié)因子靶向治療仍處于早期階段，尚未進(jìn)入臨床試驗(yàn)。隨著m6A 修飾在癌癥中的調(diào)控、功能和機(jī)制的深入研究，將來有望開發(fā)出更多有效的m6A 調(diào)節(jié)因子靶向藥物，使m6A 抑制劑或聯(lián)合治療成為未來腫瘤耐藥的新方法，并爭取早日進(jìn)行臨床試驗(yàn)，應(yīng)用抑制劑精準(zhǔn)治療腫瘤耐藥。然而，m6A 調(diào)節(jié)因子在少數(shù)癌癥中起抑制腫瘤的作用是否需要進(jìn)一步開發(fā)激動(dòng)劑仍有待考究。