韓非，程海東，侯明星#

1內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，呼和浩特 010010

2內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院胃腸外科，呼和浩特 010010

結(jié)直腸癌是成年人最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，發(fā)病率居全球惡性腫瘤第三位，僅次于乳腺癌及肺癌，病死率高居第二位[1]。結(jié)直腸癌的治療方式主要包括手術(shù)、新輔助放化療、靶向治療和免疫治療，即使經(jīng)過(guò)積極的治療，晚期結(jié)直腸癌的治療效果仍然不令人滿意[2]。結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及遺傳學(xué)、表觀遺傳學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的變化。越來(lái)越多證據(jù)表明，N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）調(diào)節(jié)因子的失調(diào)與結(jié)直腸細(xì)胞癌變和進(jìn)展相關(guān)。因此，進(jìn)一步闡明結(jié)直腸癌的分子發(fā)病機(jī)制，以早期發(fā)現(xiàn)及診斷對(duì)疾病的治療是必要的。本文對(duì)m6A修飾在結(jié)直腸癌中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在對(duì)結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制進(jìn)一步闡明，從表觀遺傳修飾的角度為結(jié)直腸癌的早期診斷及靶向治療提供新思路。

1 m6A甲基化的概念及其調(diào)節(jié)因子

表觀遺傳修飾是指在沒(méi)有細(xì)胞核DNA序列改變的情況時(shí)，基因功能可逆的、可遺傳的改變，主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾、RNA修飾。前兩者的研究已較為成熟，RNA修飾盡管發(fā)現(xiàn)的較早，但由于技術(shù)的限制，近十年來(lái)才成為研究熱點(diǎn)。目前已有100多種RNA修飾被報(bào)道，其中m6A修飾是真核生物mRNA中最常見(jiàn)的內(nèi)部修飾[3]。m6A修飾受甲基轉(zhuǎn)移酶、去甲基化酶和甲基化識(shí)別蛋白調(diào)控[4]。甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體由甲基轉(zhuǎn)移酶3（methyltransferase 3，METTL3）、甲基轉(zhuǎn)移酶 14（methyltransferase 14，METTL14）、WT1相關(guān)蛋白（WT1 associated protein，WTAP）、病毒樣m6A甲基相關(guān)轉(zhuǎn)移酶（vir like m6A methyltransferase associated，VIRMA）、鋅指CCCH結(jié)構(gòu)域蛋白13（zinc finger CCCH-type containing 13，ZC3H13）和 RNA結(jié)合基序蛋白15（RNA binding motif protein 15，RBM15）組成，可使RNA上的堿基發(fā)生m6A甲基化修飾[5]。m6A去甲基化由肥胖相關(guān)蛋白（fat mass and obesity-associated protein，F(xiàn)TO）和烷基 B同系物5（alkB homolog 5，ALKBH5）兩種去甲基酶催化。含有YTH同源結(jié)構(gòu)域的蛋白、胰島素樣生長(zhǎng)因子2 mRNA結(jié)合蛋白1/2/3（insulin like growth factor 2 mRNA binding protein 1/2/3，IGF2BP1/2/3）和異質(zhì)性核糖核蛋白A2/B1（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A2/B1，HNRNPA2B1）是 m6A 的“識(shí)別蛋白”，發(fā)揮促進(jìn)m6A修飾的RNA剪接、翻譯、轉(zhuǎn)運(yùn)、調(diào)節(jié)穩(wěn)定性等作用[6]。m6A修飾在甲基化酶和去甲基化酶的作用下，對(duì)RNA的調(diào)控是動(dòng)態(tài)可逆的過(guò)程，這種修飾的失調(diào)與包括惡性腫瘤在內(nèi)的人類疾病密切相關(guān)。研究表明，在肝癌、胃癌、急性髓系白血病等腫瘤中，m6A調(diào)節(jié)因子的異常表達(dá)在腫瘤的發(fā)生、增殖及影響患者預(yù)后中都有著重要作用[7-9]。

2 m6A修飾在結(jié)直腸癌中的研究進(jìn)展

2.1 METTL 3

METTL3是m6A甲基轉(zhuǎn)移酶中的重要亞單位，催化甲基從S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl methionine，SAM）轉(zhuǎn)移到目標(biāo)mRNA腺嘌呤的N原子上，實(shí)現(xiàn)m6A甲基化[10]。METTL3促進(jìn)腸癌細(xì)胞的增殖與糖酵解有著密切關(guān)系，從機(jī)制上有以下兩種方式：一是通過(guò)穩(wěn)定大腸癌細(xì)胞中己糖激酶2（hexokinase 2，HK2）和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（recombinant glucose transporter 1，GLUT1）的mRNA水平而發(fā)揮致癌基因的作用[11]；二是通過(guò)影響GLUT1介導(dǎo)的葡萄糖代謝途徑激活雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）信號(hào)通路，加強(qiáng)了腸癌細(xì)胞的增殖能力[12]。METTL3對(duì)腸道腫瘤增殖的影響不僅僅在糖代謝途徑中體現(xiàn)，作用于MYC原癌基因（MYC proto-oncogene，MYC）也是其中重要的環(huán)節(jié)。MYC作為較早發(fā)現(xiàn)的一類基因，被證實(shí)在多種人類腫瘤中過(guò)表達(dá)。上調(diào)的METTL3通過(guò)增強(qiáng)MYC的表達(dá)促進(jìn)大腸癌細(xì)胞的增殖和腫瘤的發(fā)生[13]，在此過(guò)程中，MYC受METTL3/IGF2BP2 軸的調(diào)控[14]。此外，Zhu 等[15]發(fā)現(xiàn)METTL3的高表達(dá)可通過(guò)穩(wěn)定細(xì)胞周期蛋白E1（cyclin E1，CCNE1）mRNA的表達(dá)促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖。

METTL3促進(jìn)腫瘤的發(fā)展還體現(xiàn)在它能提高腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力，其中miRNA-1246/與EVH1結(jié)構(gòu)域2相關(guān)的sprouty蛋白（sprouty related EVH1 domain containing 2，SPRED2）軸是METTL3發(fā)揮作用的重要信號(hào)通路[16]。METTL3介導(dǎo)的miRNA-1246上調(diào)負(fù)向調(diào)節(jié)SPRED2的表達(dá)，而SPRED2作為調(diào)節(jié)生長(zhǎng)因子發(fā)揮抑癌基因的作用。作為主要的m6A編寫者，METTL3表達(dá)水平增高還可以抑制細(xì)胞因子信號(hào)2（suppressor of cytokine signaling 2，SOCS2）mRNA的表達(dá)，以維持結(jié)腸癌細(xì)胞中富含亮氨酸重復(fù)序列的G蛋白偶聯(lián)受體 5（leucine rich repeat containing G protein-coupled receptor 5，LGR5）表達(dá)水平，從而增強(qiáng)腸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力[17]。由此可見(jiàn)METTL3可通過(guò)對(duì)RNA的不同作用維持腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖及轉(zhuǎn)移的腫瘤學(xué)特性。

2.2 METTL14

METTL14作為甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體的中心成分，已被證實(shí)其表達(dá)失調(diào)參與多種惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。與METTL3不同的是，多種研究表明，結(jié)直腸癌組織中METTL14表達(dá)明顯下調(diào)，METTL14更多的是作為抑癌基因調(diào)控腸癌的進(jìn)展。METTL14在結(jié)直腸癌中調(diào)節(jié)RNA表達(dá)主要包括信使RNA、非編碼RNA以及miRNA。在信使RNA調(diào)節(jié)中，METTL14可以通過(guò)抑制癌基因轉(zhuǎn)錄，提高抑癌基因穩(wěn)定性，抑制結(jié)直腸癌發(fā)展。SRY-盒轉(zhuǎn)錄因子4（SRY-box transcription factor 4，SOX4）是METTL4的下游靶基因，METTL14通過(guò)抑制SOX4基因參與的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程，降低腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移能力[18]。另一方面，METTL14/IGF2BP2/Kruppel樣因子 4（Kruppel like factor 4，KLF4）軸可以增加抑癌基因KLF4mRNA的穩(wěn)定性進(jìn)而抑制腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移[19]。

m6A甲基化修飾不僅可以作用于信使RNA，非編碼RNA也是其作用靶點(diǎn)。X染色體失活特異性轉(zhuǎn)錄物（X inactive specific transcript，XIST）作為一種新發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA），在多種人體腫瘤中起致癌基因作用。在結(jié)直腸癌中，lncRNA XIST被確定為METTL14的下游靶點(diǎn)，一旦METTL14被敲除，XIST的m6A修飾水平被消除，XIST的表達(dá)增強(qiáng)。初步研究表明，METTL14可以通過(guò)下調(diào)致癌的lncRNA XIST來(lái)抑制大腸癌的增殖和轉(zhuǎn)移[20]。同樣，微小RNA的表達(dá)調(diào)控中也發(fā)現(xiàn)了METTL14的蹤影，METTL14通過(guò)miRNA-375/Yes相關(guān)蛋白1（Yes1 associated transcriptional regulator，YAP1）途徑抑制大腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，同時(shí)通過(guò)miRNA-375/Sp1轉(zhuǎn)錄因子（Sp1 transcription factor，SP1）途徑抑制大腸癌細(xì)胞的遷移和侵襲[21]。

此外，在細(xì)胞免疫方面，METTL14的研究也有了新進(jìn)展。在腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumour-associated macrophage，TAM）中存在一類亞群C1q+TAM，其功能受METTL14/YTH N6-甲基腺苷RNA結(jié)合蛋白2（YTH N6-methyladenosine RNA binding protein 2，YTHDF2）軸的調(diào)節(jié)。C1q+TAM中METTL14缺乏可以抑制效應(yīng)性CD8+T細(xì)胞的活化而促使CD8+T細(xì)胞功能失調(diào)最終導(dǎo)致機(jī)體清除腫瘤的能力受損。從機(jī)制上看，METTL14缺失的C1q+TAM細(xì)胞因子亞單位EB病毒誘導(dǎo)蛋白3（Epstein-Barr virus induced 3，EBI3）的m6A修飾水平降低，轉(zhuǎn)錄水平升高，誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞功能失調(diào)[22]。上述研究揭示了METTL4介導(dǎo)的不同途徑在大腸癌中的作用機(jī)制。

2.3 m6A識(shí)別蛋白

YTH家族包括YTHDF1/2/3、YTH結(jié)構(gòu)域包含蛋白 1/2（YTH domain containing 1/2，YTHDC1/2），屬于m6A識(shí)別蛋白，能夠識(shí)別特定基序上的m6A修飾，控制修飾后的RNA加速降解、翻譯過(guò)程，提高穩(wěn)定性等生物功能。

YTHDF1在結(jié)直腸癌中高表達(dá)，且其高表達(dá)與多種臨床特征相關(guān)，如腫瘤浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、病理分期等。YTHDF1作為識(shí)別蛋白可以促進(jìn)m6A修飾的frizzled類受體9（frizzled class receptor 9，F(xiàn)ZD9）和 Wnt家族成員 6（Wnt family member 6，WNT6）mRNA的翻譯，導(dǎo)致其下游信號(hào)通路異常激活，該信號(hào)通路在腸癌細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移中都發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[23]。對(duì)YTHDF1基因上游調(diào)控基因的研究發(fā)現(xiàn)，c-myc與其相關(guān)，通過(guò)基因敲除實(shí)驗(yàn)證實(shí)，c-myc通過(guò)一種途徑誘導(dǎo)YTHDF1激活引起致癌效應(yīng)[24]。

YTHDF3也被人們發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌中起到致癌基因的作用，YTHDF3與lncRNA生長(zhǎng)抑制特異因子5（growth arrest specific 5，GAS5）及 YAP 形成環(huán)路相互調(diào)節(jié)，YTHDF3的異常高表達(dá)促進(jìn)lncRNA GAS5降解最終導(dǎo)致腸癌的發(fā)生發(fā)展[25]。此外，Tanabe等[26]發(fā)現(xiàn)另一種m6A識(shí)別蛋白YTHDC2可增強(qiáng)缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）翻譯表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，在結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。

IGF2BP家族也屬于m6A識(shí)別蛋白，并且發(fā)現(xiàn)它與已知的YTH結(jié)構(gòu)域蛋白有著截然不同的功能。IGF2BP3通過(guò)誘導(dǎo)加快細(xì)胞周期來(lái)提高腸癌細(xì)胞在體內(nèi)外的增殖能力[27]，也可以誘導(dǎo)腸癌組織血管生成促使腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。從機(jī)制上看，一方面，IGF2BP3可以通過(guò)減緩G1/S期細(xì)胞周期蛋白D1（cyclin D1，CCND1）mRNA的降解提高細(xì)胞周期中S期細(xì)胞百分比，達(dá)到促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖的目的[28]；另一方面，IGF2BP3通過(guò)與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的mRNA結(jié)合，調(diào)節(jié)VEGFmRNA的表達(dá)和穩(wěn)定性從而促進(jìn)腸癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移。

另一個(gè)IGF2BP家族成員IGF2BP2被發(fā)現(xiàn)與YAP和erb-b2受體酪氨酸激酶2（erb-b2 receptor tyrosine kinase 2，ERBB2）之間存在相互調(diào)節(jié)的關(guān)系。在該研究尚未發(fā)現(xiàn)之前，YAP通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期相關(guān)途徑促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞異常增殖的結(jié)論已經(jīng)達(dá)成共識(shí)。此研究發(fā)現(xiàn)IGF2BP2可以通過(guò)識(shí)別YAPmRNA來(lái)激活ERBB2的表達(dá)，從而調(diào)控腸癌細(xì)胞的細(xì)胞周期，促進(jìn)其異常增殖[29]。此外，IGF2BP2與lncRNA結(jié)合形成復(fù)合物，該復(fù)合物能與高遷移率族蛋 白 1（high mobility group AT-hook 1，HMGA1）mRNA結(jié)合以增強(qiáng)HMGA1mRNA的穩(wěn)定性[30]，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。

2.4 m6A去甲基化酶

FTO作為去甲基化酶可以將m6A脫甲基生成N6-羥甲基腺苷和N6-甲酰腺苷。有研究提出，F(xiàn)TO中的單核苷酸多態(tài)性可能與脂肪因子相互作用，從而提高結(jié)直腸癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[31]。在腸癌細(xì)胞中，F(xiàn)TO通過(guò)阻斷MYC基因m6A的修飾來(lái)提高M(jìn)YC的表達(dá)，增強(qiáng)腸癌細(xì)胞的增殖和遷移功能。FTO自身的表達(dá)受AMP活化蛋白激酶α2（adenosine monophosphate-activated protein kinase alpha 2，AMPKα2）的調(diào)控。AMPKα2通過(guò)下調(diào)腫瘤細(xì)胞代謝阻礙腸癌細(xì)胞的增殖，能夠靶向作用于FTO并抑制其表達(dá)。FTO通過(guò)參與AMPKα2/FTO/m6A/MYC軸促進(jìn)腫瘤發(fā)生[32]。ALKBH5是第二種已鑒定的m6A去甲基化酶，是一種FTO同系物，可以將m6A直接氧化成腺苷。據(jù)報(bào)道，ALKBH5的缺失使腫瘤對(duì)腫瘤免疫療法敏感，該基因敲除顯著抑制了腫瘤生長(zhǎng)并提高免疫治療期間小鼠的存活率，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)ALKBH5的抑制劑可增強(qiáng)抗程序性死亡受體 1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）療法的功效[33]。

以上m6A調(diào)節(jié)因子在結(jié)直腸癌中的作用有多方面，在此進(jìn)行總結(jié)，詳見(jiàn)表1。

表1 m6A調(diào)節(jié)因子在結(jié)直腸癌中的作用

3 小結(jié)和展望

m6A調(diào)節(jié)因子在結(jié)直腸癌中發(fā)揮著致癌基因或者抑癌基因的作用，其失調(diào)通過(guò)介導(dǎo)下游靶基因表達(dá)異常在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色。盡管對(duì)于結(jié)直腸癌患者的治療已經(jīng)有了較大的進(jìn)展，但是早發(fā)現(xiàn)、早治療以及提高患者遠(yuǎn)期療效都是永恒不變的話題。在治療方面，抑制部分m6A調(diào)節(jié)因子能增強(qiáng)結(jié)直腸癌對(duì)PD-1/程序性死亡受體配體 1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）腫瘤免疫療法的反應(yīng)[34]，這為后續(xù)靶向藥物的研究提供了新的理論依據(jù)。此外，還發(fā)現(xiàn)MYC基因在m6A修飾中出現(xiàn)頻率較高，涉及酶類較多，這或許為未來(lái)對(duì)結(jié)直腸癌的診治提供一種新的治療策略。將m6A修飾的研究轉(zhuǎn)換為臨床應(yīng)用仍有很長(zhǎng)的路要走，但這并不妨礙m6A修飾在結(jié)直腸癌的診斷和治療上有著極好的應(yīng)用前景。