劉婧依, 李 冰, 徐恩盼, 鐘蕓詩

0 引言

結(jié)直腸癌(colorectal cancer, CRC)是我國較常見的惡性腫瘤. 據(jù)報(bào)道[1], 結(jié)直腸癌的發(fā)病率居全球第四, 死亡率居全球第二. 我國2018年癌癥統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示, 結(jié)直腸癌的發(fā)病率和死亡率分別居我國惡性腫瘤的第三位與第五位, 其發(fā)病率近年來持續(xù)升高且多數(shù)患者在確診時(shí)已屬于中晚期[2]. 結(jié)直腸腫瘤由腺瘤演變?yōu)榻Y(jié)直腸癌是一個(gè)近十年的多步驟腫瘤發(fā)生病理過程, 原癌基因和抑癌基因的異常突變及積累在此過程中具有重要作用[3,4]. 其中包括DNA基本核苷酸發(fā)生變化的基因組可遺傳改變及核苷酸序列未改變、引起基因表達(dá)和功能改變的穩(wěn)定遺傳, 即表觀遺傳.

表觀遺傳修飾具有動(dòng)態(tài)可逆性和可遺傳的特點(diǎn), 包括: DNA的甲基化修飾、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑、微小RNA(microRNA , miRNA)和非編碼RNA(non coding RNA, ncRNA)修飾等, 在結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色. 近年來, 關(guān)于DNA組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的研究逐步取得重大突破, RNA水平的表觀遺傳修飾也吸引了眾多研究者的目光[5,6].

N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine, m6A)是指在RNA腺苷酸(A)上的第六位氮(N)上發(fā)生甲基化, 為真核生物mRNA水平上最豐富的表觀遺傳轉(zhuǎn)錄組學(xué)修飾, 占所有腺苷的0.1%-0.4%左右[7]. m6A修飾已被證實(shí)在多種腫瘤性疾病中出現(xiàn)異常表達(dá), 且參與到腫瘤細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲和血管生成等一系列惡性生物學(xué)行為中[7]. 早在1974年, Desrosiers等[8]在Novikoff肝癌細(xì)胞中首次發(fā)現(xiàn)了真核生物mRNA中poly(A)存在的m6A甲基化修飾. 但由于分子生物學(xué)、定量及測(cè)序技術(shù)的不成熟, m6A的相關(guān)研究在此后數(shù)十年中一直未取得突破性進(jìn)展. 隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)及m6A-seq和MeRIP-seq等m6A修飾相關(guān)的高通量測(cè)序技術(shù)飛速發(fā)展, m6A修飾作為全新的真核生物表觀遺傳轉(zhuǎn)錄組修飾出現(xiàn), 成為各個(gè)疾病RNA修飾領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)[9]. 已有大量研究表明[10], m6A修飾在結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要的作用. 本文將對(duì)m6A的生物學(xué)特征, m6A RNA的修飾調(diào)控機(jī)制以及m6A RNA甲基化修飾在結(jié)直腸腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用進(jìn)行綜述, 旨在為近一步尋找生物標(biāo)記物和治療靶點(diǎn)提供依據(jù).

1 m6A的生物學(xué)特征

與DNA甲基化的調(diào)控機(jī)制相似, m6A修飾具有動(dòng)態(tài)可逆的特點(diǎn), 能夠調(diào)控tRNA、rRNA和多種ncRNAs,例如miRNAs、長鏈非編碼RNA(long coding RNA, lncRNAs)及環(huán)狀RNAs(circular RNA, circRNAs)的功能, 影響其成熟、轉(zhuǎn)錄、定位、翻譯、穩(wěn)定性以及一些非編碼RNA的表觀遺傳效應(yīng)[11]. 通過新的基因檢測(cè)技術(shù)配合高通量測(cè)序技術(shù), 研究者發(fā)現(xiàn)m6A修飾在RNA上并非隨機(jī)分布, 而是富集于在3′-非編碼區(qū)(3′untranslated region, 3′ UTR)、終止密碼子和內(nèi)部長外顯子周圍的RRm6ACH序列中([A/G/U][A/G]m6AC[A/C/U])[12], 并于5′-非編碼區(qū)(5′- untranslated region, 5′ UTR)和長外顯子周圍進(jìn)行翻譯[13,14].

越來越多的證據(jù)表明, m6A幾乎參與到RNA代謝活動(dòng)的各個(gè)方面, 包括pre-mRNA剪接、末端加工、RNA出核、翻譯調(diào)控活動(dòng)、mRNA衰變和ncRNA加工等[15]. 在此基礎(chǔ)上, m6A修飾參與哺乳動(dòng)物體內(nèi)多種生物學(xué)行為, 包括神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、晝夜節(jié)律、DNA損傷反應(yīng)、熱休克反應(yīng)和腫瘤發(fā)生發(fā)展, 并且在其中發(fā)揮多種生物學(xué)作用[16].

2 m6A RNA的修飾調(diào)控機(jī)制

m6A修飾的動(dòng)態(tài)性和可逆性由兩種重要的催化蛋白調(diào)控所維持, 包括甲基轉(zhuǎn)移蛋白(Writers)和去甲基化蛋白(Erasers)[17]. 除此之外, 解碼蛋白(Readers)能夠識(shí)別RNA上的m6A修飾位點(diǎn)并且讀取相關(guān)生物學(xué)信息, 進(jìn)一步招募下游的功能復(fù)合物發(fā)揮生物學(xué)功能[10].

m6A甲基轉(zhuǎn)移酶能夠以S-腺苷甲硫氨酸為供體, 催化RNA上的m6A甲基化修飾形成. m6A甲基轉(zhuǎn)移酶由多種Writer蛋白組成, 包括甲基轉(zhuǎn)移酶樣物3(methyltransferase like 3, METTL3)、METTL5和METTL14及共同作用因子Wilms腫瘤1相關(guān)蛋白(wilms tumor 1-associating protein, WTAP)、RNA結(jié)合基序蛋白15(RNA-binding motif protein, RBM15/15B)、Cbl原癌基因樣蛋白-1(Cbl proto-oncogene-like 1, CBLL1)也稱為HAKAI、CCCH型鋅指蛋白13(zinc finger CCCHtype containing 13, ZC3H13)和Vir同源m6A甲基轉(zhuǎn)移酶樣物(vir like m6A methyltransferase associated, VIRMA). METTL16可獨(dú)立作用, 與snRNA和其他ncRNA相結(jié)合, 例如多種lncRNA和pre-mRNA, 催化mRNA上3′UTR和snRNA上U6-m6A 43的甲基化, 并且在pre-mRNA的剪切過程中發(fā)揮重要的作用[18,19]. 除METTL16外的其他Writer蛋白組成了m6A轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物, 其中METTL3是核心成分起主要催化作用, METTL14則作為其結(jié)構(gòu)支撐, 形成形成異源二聚體[17,20,21]. 而其他的Writer蛋白, 例如WTAP、RBM15/15B、CBLL1、ZC3H13和KIAA1429等則通過參與組成甲基轉(zhuǎn)移酶及提高其穩(wěn)定性來調(diào)控m6A修飾水平[22-25].

m6A去甲基化酶, 又稱為Eraser蛋白, 能夠識(shí)別并移除RNA上的m6A甲基化修飾. 不同于甲基化酶復(fù)合體由多個(gè)Writer蛋白組成, 已發(fā)現(xiàn)的能夠獨(dú)立作用的去甲基化酶類較少. 脂肪肥胖相關(guān)蛋白(fat mass and obesityassociated protein, FTO)和AlkB同系物5(AlkB Homolog 5, ALKBH5)為較常見的Eraser蛋白, 降低細(xì)胞核內(nèi)RNA的m6A甲基化修飾水平. 新發(fā)現(xiàn)的ALKBH3則更傾向于調(diào)控tRNA的m6A甲基化的豐度[26]. 在2011年, FTO首次被證明可以降低細(xì)胞核內(nèi)的m6A修飾水平, 揭示了m6A修飾的可逆性, 在m6A的相關(guān)研究中取得重大突破[27]. Linder等[28]發(fā)現(xiàn)FTO與ALKBH5不同, 可在細(xì)胞質(zhì)中介導(dǎo)N6, 2-O-二甲基腺苷(N6, 20-O-dimethyladenosine, m6Am)的去甲基化反應(yīng), 揭示了FTO作用的空間性.

Reader蛋白可識(shí)別RNA上的m6A修飾位點(diǎn), 以完成下游不同的生物學(xué)功能. YTH結(jié)構(gòu)域家族蛋白是最早發(fā)現(xiàn)的Reader蛋白, 其中包括YTH m6A RNA結(jié)合蛋白

(YTH N6-Methyladenosine RNA binding protein, YTHDF)

亞型(YTHDF1/2/3)和YTH結(jié)構(gòu)域包含蛋白(YTH domain containing, YTHDC)亞型(YTHDC1/2)[14,29,30]. 此后, 研究者們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了其他的Reader蛋白, 例如: 異核核糖核蛋白(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein C, hnRNPC)和胰島素樣生長因子2 mRNA結(jié)合蛋白(insulin like growth factor 2 mRNA binding protein, IGF2BPs)[31-33]. 各種Reader蛋白的定位與作用方式各不相同. 例如, YTHDF亞型蛋白主要位于細(xì)胞質(zhì)中, 促進(jìn)RNA翻譯的起始或者加速RNA降解[15,33]. YTHDC1通過招募pre-mRNA的剪接因子, 促進(jìn)其與靶基因位點(diǎn)結(jié)合, 從而調(diào)控mRNA的剪接[34]. 與YTHDF2促進(jìn)mRNA降解的功能不同, IGF2BPs通過識(shí)別m6A修飾位點(diǎn)來增強(qiáng)mRNA穩(wěn)定性和促進(jìn)翻譯[31].

Reader蛋白在多水平上通過特異性識(shí)別m6A修飾位點(diǎn)來調(diào)節(jié)mRNA的表達(dá)和蛋白質(zhì)合成, 發(fā)揮生物學(xué)作用. 新的Reader蛋白也陸續(xù)被發(fā)現(xiàn), 但Reader蛋白選擇性結(jié)合具有m6A修飾mRNA的機(jī)制還不明確, 為探索m6A修飾和其生物學(xué)功能提供了更廣闊的研究空間.

3 m6A在結(jié)直腸癌中的作用機(jī)制

近年來, m6A修飾逐漸成為結(jié)直腸腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移領(lǐng)域中的研究焦點(diǎn). m6A修飾廣泛地改變了某些結(jié)直腸腫瘤相關(guān)基因的表達(dá). 結(jié)直腸腫瘤中異常表達(dá)的Writer蛋白, Erase蛋白和Reader蛋白, 通過調(diào)節(jié)不同RNA上的m6A水平, 影響下游通路的功能, 例如與結(jié)直腸腫瘤發(fā)生和凋亡的經(jīng)典通路, Wnt通路和Hippo通路, 起到促癌或抑癌的作用(表1)[35-38].

表1 m6A調(diào)節(jié)分子在結(jié)直腸腫瘤中的作用

3.1m6A“編碼器”在結(jié)直腸腫瘤中的作用機(jī)制 m6A甲基轉(zhuǎn)移酶包含多種Writer蛋白, 參與調(diào)節(jié)多方面的RNA代謝活動(dòng), 包括pre-mRNA剪接、末端加工、RNA出核、翻譯調(diào)控活動(dòng)、mRNA衰變和ncRNA加工等[60]. 與其他調(diào)節(jié)因子的單一特性不同, METTL3在結(jié)直腸癌的發(fā)病進(jìn)展中同時(shí)具有促癌和抑癌的雙重作用. 有研究表明, METTL3的高表達(dá)與結(jié)直腸癌患者較差的預(yù)后相關(guān). MeRIP-m6A-seq分析提示SOX2是METTL3的下游甲基化RNA. 經(jīng)過m6A修飾后的SOX2 mRNA由Reader蛋白IGF2BP2所識(shí)別后, 半衰期延長, 促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)展, 即METTL3通過依賴m6A-IGF2BP2的機(jī)制促進(jìn)結(jié)直腸腫瘤的進(jìn)展[39]. 另一研究表明[40]結(jié)直腸癌中METTL3可通過調(diào)節(jié)miR-1246/SPRED2/MAPK經(jīng)典通路加快結(jié)直腸癌的侵襲和轉(zhuǎn)移. 同時(shí), 其他研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌中METTL3的下調(diào)會(huì)激活p-p38和p-ERK, 并且在METTL3基因敲除的細(xì)胞中遷移和侵襲能力增強(qiáng), 在p38或ERK激酶抑制劑進(jìn)行干預(yù)后增強(qiáng)的遷移和侵襲能力得到逆轉(zhuǎn). 也就是說METTL3可以通過經(jīng)典的p38/ERK通路抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲, 提示了METTL3在結(jié)直腸癌中的雙重作用[48].

近日, Chen等[42]通過構(gòu)建CRISPR/Cas9文庫、結(jié)直腸癌患者類器官模型及轉(zhuǎn)基因小鼠模型指出METTL3通過激活m6A-GLUT1-mTORC1軸促進(jìn)結(jié)直腸癌進(jìn)展, 或可作為結(jié)直腸癌的治療靶點(diǎn).

作為METTL3的結(jié)構(gòu)支撐, METTL14與其形成異源二聚體, 調(diào)節(jié)m6A修飾水平. 不同于METTL3的雙重作用, METTL14在結(jié)直腸腫瘤中呈現(xiàn)抑癌的表型. METTL14能夠減少促癌因子lncRNA XIST表達(dá)和加快SOX4 mRNA的降解, 抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和癌灶的轉(zhuǎn)移[35,49]. 以上METTL14所介導(dǎo)的lncRNA與mRNA 的m6A甲基化修飾, 均具有YTHDF2依賴性. 同時(shí)METTL14分別通過miR-375/YAP1通路和miR-375/SP1通路抑制癌細(xì)胞生長和結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移和侵襲[38]. 但在急性髓系白血病和乳腺癌中, METTL14作為促癌因子, 加快疾病進(jìn)展. 可見現(xiàn)仍不可認(rèn)為METTL14在結(jié)直腸癌中僅具有單一抑癌特性.

2014年, 有研究發(fā)現(xiàn)[25]WTAP在哺乳動(dòng)物中可作為m6A甲基轉(zhuǎn)移酶的調(diào)節(jié)亞基, 參與m6A的修飾. 作為較新的m6A相關(guān)Writer蛋白, WTAP在多種惡性腫瘤相關(guān)疾病中體現(xiàn)出促癌的作用, 例如肝癌, 胃癌及骨肉瘤等[61-63]. 在結(jié)直腸癌中, 有研究指出[50]WTAP同樣作為促癌基因, 通過經(jīng)典的Wnt信號(hào)通路中的WTAP/WT1/TBL1軸促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)病進(jìn)展. 因此對(duì)于WTAP在結(jié)直腸癌發(fā)病中的作用機(jī)制仍需進(jìn)一步的研究探索.

無論是METTL3在結(jié)直腸腫瘤中的雙重作用, 還是METTL14其他腫瘤中表現(xiàn)的促癌作用, 均提示我們, Writer蛋白不同的下游靶基因上的m6A修飾位點(diǎn)有區(qū)別, 影響其參與的各種信號(hào)通路的激活狀態(tài), 從而在腫瘤中發(fā)揮特異的作用.因此如何針對(duì)這一特點(diǎn), 保留調(diào)節(jié)因子的抑癌作用, 利用抑制劑或開發(fā)新的藥物, 阻止在特定信號(hào)通路中其促癌信號(hào)的傳遞, 可以成為下一步探究m6A修飾在結(jié)直腸腫瘤疾病進(jìn)展中的方向.

3.2 m6A“橡皮擦”在結(jié)直腸腫瘤中的作用機(jī)制與m6A甲基轉(zhuǎn)移酶不同, 在結(jié)直腸癌領(lǐng)域中, Eraser蛋白和Reader蛋白的相關(guān)機(jī)制研究則較少. 有研究發(fā)現(xiàn)[52,53]FTO在細(xì)胞核內(nèi)收到miR-1266的調(diào)控, 啟動(dòng)細(xì)胞信號(hào)分子STAT3, cyclin D1和MMPs等促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)展. 另外, Yue等[64]近期發(fā)現(xiàn)FTO受到miR-96的調(diào)控, 影響經(jīng)典的促癌基因MYC的甲基化水平, 提高M(jìn)YC的表達(dá)量, 從而參與了miR-96在結(jié)直腸癌中的促增殖和抗凋亡的作用.而在細(xì)胞質(zhì)中, FTO則能夠動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)m6Am修飾起到對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞干性的調(diào)控作用且影響腫瘤耐藥性[54].

伴有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌患者預(yù)后較差, 因此一直是結(jié)直腸癌研究領(lǐng)域中的重點(diǎn).近日來, 另一個(gè)去甲基化酶ALKBH5介導(dǎo)結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移和免疫治療耐藥性的機(jī)制研究也取得了初步進(jìn)展. ALKBH5在結(jié)腸癌中表達(dá)下調(diào), 且與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān), 并且指出該分子可作為患者預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)指標(biāo). 該研究進(jìn)一步應(yīng)用體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了ALKBH5的抑癌作用[55]. 結(jié)直腸癌的腫瘤微環(huán)境同樣十分復(fù)雜, 與癌癥較快進(jìn)展、發(fā)病人群年輕及較早肝轉(zhuǎn)移緊密相關(guān). Li等[56]發(fā)現(xiàn)ALKBH5的m6A去甲基化作用能夠影響結(jié)直腸癌的腫瘤微環(huán)境, 從而介導(dǎo)結(jié)直腸癌患者對(duì)抗PD-1治療耐藥, ALKBH5抑制劑則能夠顯著地改善免疫治療療效, 為結(jié)直腸癌、黑色素瘤及其他惡性腫瘤的靶向治療提供了新的可能性. 除此之外, 林奇綜合癥相關(guān)的結(jié)直腸癌中, ALKBH5表現(xiàn)出其DNA水平的高甲基化, 提示其可能作為全新的甲基化DNA標(biāo)記物來判定結(jié)直腸癌與林奇綜合癥的相關(guān)性[65]. 因此ALKBH5未來不僅可以作為結(jié)直腸癌臨床治療的突破靶點(diǎn), 更是具有成為患病人群全新生物標(biāo)記物的潛力.

研究中提到FTO具有空間性, 在細(xì)胞質(zhì)中介導(dǎo)m6Am的去甲基化反應(yīng). 特別是m6Am修飾在結(jié)直腸腫瘤中的作用并無過多研究, 為下一步的研究提示了方向. 除此之外, 對(duì)于Alkb亞家族其他成員的在結(jié)直腸腫瘤中的功能機(jī)制研究仍是空白, 尋找家族中新的m6A修飾相關(guān)分子及研究其機(jī)制仍是可以突破的方向.

3.3 m6A“解碼器”在結(jié)直腸腫瘤中的作用機(jī)制在結(jié)直腸癌患者中, YTHDF1的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平顯著地增高. 有研究分析了TCGA數(shù)據(jù)庫中418例結(jié)腸腺癌患者及41例對(duì)照組的數(shù)據(jù), 發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸腺癌中YTHDF1的表達(dá)增加, 而YTHDF3等分子相反, 提示這些YTH家族的分子可能與結(jié)腸腺癌檢出、進(jìn)展和預(yù)后相關(guān), 有成為全新結(jié)腸腺癌相關(guān)生物標(biāo)記物的可能[36].

Reader蛋白讀取在結(jié)直腸腫瘤信號(hào)通路關(guān)鍵分子的m6A修飾位點(diǎn), 影響這些基因的表達(dá)水平和RNA穩(wěn)定性等. 除此之外, Reader蛋白還與結(jié)直腸腫瘤相關(guān)的非編碼RNA形成復(fù)合物, 提高其穩(wěn)定性. 在體外及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中, 通過干預(yù)手段使YTHDF1的表達(dá)水平降低能夠明顯地抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞和小鼠異種移植模型腫瘤發(fā)生. 另外, YTHDF1通過抑制經(jīng)典的Wnt/β-catenin通路, 提高腫瘤細(xì)胞干性以促進(jìn)腫瘤發(fā)生[37]. 由此可見, YTHDF1在結(jié)直腸癌的發(fā)病過程中起到重要的作用. 另一個(gè)YTHDF亞型的分子YTHDF3通過調(diào)節(jié)Hippo通路中的lncRNA GAS5-YAP-YTHDF3負(fù)反饋軸而影響結(jié)直腸癌的進(jìn)展[57]. 屬于YTHDC亞型的分子YTHDC2是一種依賴ATP的RNA解旋酶,YTHDC2基因的下調(diào)能夠顯著地抑制腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因的翻譯, 例如缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-inducible factor-1alpha, HIF-1α), 而該分子的高表達(dá)與結(jié)腸癌的腫瘤分期和轉(zhuǎn)移成正相關(guān)[59]. IGF2BP2在細(xì)胞質(zhì)中與含有m6A甲基化修飾的circNSUN2相結(jié)合, 通過形成circNSUN2/IGF2BP2/HMGA2 RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物提高HMGA2的穩(wěn)定性, 同樣介導(dǎo)結(jié)直腸癌的肝轉(zhuǎn)移[58].

4 m6A在結(jié)直腸腫瘤中的潛在治療價(jià)值

m6A甲基化修飾在特定RNA轉(zhuǎn)錄本上的甲基化及去甲基化之前的平衡影響多種疾病的發(fā)生進(jìn)展. 因此對(duì)m6A在結(jié)直腸癌中所扮演的角色進(jìn)行深入的研究可為腫瘤的臨床干預(yù)提供更多的潛在治療靶點(diǎn), 同時(shí)m6A相關(guān)蛋白的調(diào)節(jié)因子和抑制劑也為結(jié)直腸癌的代謝、免疫等治療和改善耐藥性提供全新可能. 例如開發(fā)促癌因子YTHDF1及METTL3的抑制劑, 或者抑癌因子METTL14的激動(dòng)劑, 均可能成為治療結(jié)直腸癌的全新策略. 多種m6A抑制劑已被開發(fā)用于m6A相關(guān)機(jī)制的研究及傳統(tǒng)或再生醫(yī)學(xué)中, 并且仍有大量的相關(guān)干預(yù)試劑亟待開發(fā).去甲基化酶FTO的抑制劑種類較多, 包括大黃酸、右旋-二羥基戊二酸(R-2-hydroxyglutarate, R-2HG)、HIF脯氨酰羥化酶-2抑制劑[(1-chloro-4-hydroxyisoquinoline3-carbonyl)glycine, IOX3]、FB23、MO-I-500和甲氯芬那酸(Meclofenamic acid, MA)等. 作為一種抗癌藥物, FTO抑制劑目前雖在結(jié)直腸癌中應(yīng)用較少, 但在多種惡性腫瘤中被證實(shí)具有抗腫瘤作用, 包括三陰性乳腺癌, 急性髓系白血病和神經(jīng)膠質(zhì)瘤等[66-69]. 另外有研究發(fā)現(xiàn), MA是FTO高選擇性的m6A去甲基化酶抑制劑, 不抑制ALKBH5的去甲基化作用[70]. 在2019年, 研究人員開發(fā)了一種更加有效的FTO抑制劑FB23-2, 能夠在急性髓細(xì)胞性白血病動(dòng)物模型中緩解其惡性進(jìn)展[71]. 因此, FTO能否作為結(jié)直腸癌的治療靶點(diǎn), FTO抑制劑能否在結(jié)直腸癌及其他實(shí)體腫瘤中得到應(yīng)用, 改善患者的預(yù)后, 值得研究者對(duì)其進(jìn)一步的深入研究和證實(shí).

癌細(xì)胞對(duì)包括化療、放療和靶向治療等癌癥治療策略產(chǎn)生耐藥性是惡性腫瘤治療失敗或者復(fù)發(fā)的重要原因. m6A相關(guān)因子在各類癌癥發(fā)揮重要作用, 這些調(diào)節(jié)因子的失調(diào)與腫瘤的耐藥性有關(guān). FTO通過減少β-catenin 在mRNA水平的m6A修飾, 介導(dǎo)了宮頸鱗狀細(xì)胞癌對(duì)放化療的抵抗作用[72]. 基于上述研究, β-catenin作為結(jié)直腸腺瘤-癌時(shí)間序列過程Wnt通路的重要效應(yīng)分子, 是否以上述FTO介導(dǎo)的機(jī)制導(dǎo)致結(jié)直腸腫瘤耐藥, 也可以在接下來的研究中嘗試驗(yàn)證. 另一去甲基化酶ALKBH5可作為一個(gè)潛在的結(jié)直腸癌治療靶點(diǎn), 提高免疫治療的療效. ALKBH5通過調(diào)節(jié)Mct4/Slc16a3的表達(dá)、腫瘤微環(huán)境中乳酸的含量及腫瘤浸潤Treg細(xì)胞和髓系抑制細(xì)胞的組成, 介導(dǎo)了多種惡性腫瘤對(duì)于抗PD-1免疫療法的耐藥性[56]. 另外, 研究者構(gòu)建了RNA修飾的Writer蛋白評(píng)分(WM Score), 證實(shí)了WM評(píng)分在結(jié)直腸癌中與MAPK、EGFR、和mTOR等經(jīng)典致癌通路的靶向藥物敏感性成負(fù)相關(guān), 而與干擾細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期藥物耐藥性成正相關(guān), 同時(shí)與靶向PD-1的藥物也有關(guān)聯(lián), 提示了針對(duì)Writer蛋白開發(fā)相關(guān)藥物可能提高免疫治療的臨床效益[73].

處于關(guān)注焦點(diǎn)的甲基轉(zhuǎn)移酶核心蛋白METTL3通過提高Sec62 mRNA上的m6A修飾水平, 使其更傾向于和Wnt通路中的β-catenin相結(jié)合, 介導(dǎo)了結(jié)直腸癌對(duì)于化療的抵抗作用, 提示m6A/Sec62/β-catenin軸可作為改善結(jié)直腸癌化療臨床效益的潛在治療靶點(diǎn)[43]. 同時(shí), 有研究指出結(jié)直腸癌中M2極化的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞促進(jìn)癌細(xì)胞中METTL3表達(dá), 進(jìn)而使m6A甲基化水平提高, 使結(jié)直腸癌對(duì)奧沙利鉑產(chǎn)生耐藥性[44].

雖然現(xiàn)階段m6A的靶向治療相關(guān)研究大多聚集在白血病、黑色素瘤及惡性膠質(zhì)瘤等腫瘤相關(guān)疾病中, 但這也為研究人員對(duì)結(jié)直腸癌的靶向治療及耐藥性研究提供了豐富的思路和研究方向. 在結(jié)直腸癌的領(lǐng)域中, 針對(duì)m6A相關(guān)分子靶向藥物的研究也具有相當(dāng)大的價(jià)值, 但除了FTO外, 其他分子的抑制劑或者激活劑卻鮮少有人研究. 最新的研究中, METTL3作為在結(jié)直腸腫瘤中已被證明具有雙重作用的分子, 其在體內(nèi)具有活性的小分子抑制劑STM2457首次被鑒定, 并證明了能夠有效抑制AML的發(fā)展[74]. 由于對(duì)于其他的分子具體結(jié)構(gòu)研究并不明確. 因此, 對(duì)于在結(jié)直腸腫瘤疾病進(jìn)程中已經(jīng)證明具有作用的m6A相關(guān)分子, 深入地研究它們的結(jié)構(gòu), 開發(fā)其干擾藥物, 并且考慮其臨床轉(zhuǎn)化十分必要.

5 結(jié)論

綜上所述, 隨著近幾年來大量研究人員的努力投入到m6A在癌癥領(lǐng)域的相關(guān)研究中, 豐富了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和我們對(duì)于m6A在多種癌癥發(fā)生發(fā)展中機(jī)制的認(rèn)知. 在結(jié)直腸癌領(lǐng)域中, 對(duì)于m6A甲基化修飾的甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體, 包括起到主要催化作用的METTL3研究較為全面, 其參與調(diào)控了多個(gè)腫瘤發(fā)生發(fā)展和細(xì)胞凋亡的經(jīng)典信號(hào)通路. 但其他的Writer分子的研究仍較少, WTAP和可獨(dú)立作用的METTL16在結(jié)直腸腫瘤中的作用仍不清晰. 同樣地, Eraser和Reader蛋白雖已經(jīng)被證明可以通過調(diào)控經(jīng)典的信號(hào)通路, 例如Wnt通路和PI3K/AKT通路, 以及改變非編碼RNA的m6A修飾水平, 參與結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生發(fā)展、轉(zhuǎn)移及耐藥, 但由基礎(chǔ)向臨床的轉(zhuǎn)化仍有廣闊的進(jìn)步空間. 盡管m6A 甲基化修飾在mRNA水平上較為豐富, 從以上研究來看, 腫瘤相關(guān)非編碼RNA(miRNAs、lncRNAs和circRNAs)也同樣受到m6A甲基化的調(diào)控, 在結(jié)直腸癌的疾病進(jìn)展中發(fā)揮促癌或者抑癌的作用. circRNAs最新被發(fā)現(xiàn)可以編碼多肽發(fā)揮作用, m6A修飾在其中是否扮演著關(guān)鍵角色以及具體機(jī)制吸引了研究者們的關(guān)注. 因此, 對(duì)于腫瘤相關(guān)非編碼RNA的關(guān)注也必不可少.

另外, 現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的Eraser蛋白較少, 僅有FTO和ALKBH5兩個(gè)研究較豐富的分子. ALKBH3被證實(shí)具有去甲基化酶作用, 但Alk同系物家族仍還有很多我們未研究的領(lǐng)域, 日后探究更多該家族成員是否可以具有去甲基化酶作用仍是一個(gè)研究方向. Reader蛋白種類繁多, Reader蛋白特異性讀取不同RNA上的m6A修飾并發(fā)揮下游不同功能仍是未知.

m6A作為一種具有可逆轉(zhuǎn)特性的重要表觀遺傳修飾, 為之后的腫瘤診治提供了無限可能. 大量關(guān)于m6A的研究提供了對(duì)結(jié)直腸腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移、免疫應(yīng)答和耐藥性分子機(jī)制的全新認(rèn)知, 同時(shí)推進(jìn)了新療法的開發(fā), 但實(shí)現(xiàn)從理論到臨床轉(zhuǎn)化的過程仍需探索, 特別是應(yīng)用于消除結(jié)直腸惡性腫瘤對(duì)現(xiàn)有療法的耐藥性.