梁 霜, 張 蕾, 宋 卿

(南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬蘇州市中醫(yī)醫(yī)院, 江蘇 蘇州 215000)

大腸癌(Colorectal cancer,CRC)是最常見的消化道惡性腫瘤之一,在全球癌癥發(fā)病率中排名第三,病死率占第二位。僅2018年就有超過88.1萬例新發(fā)死亡,是癌癥相關(guān)死亡的第二大原因[1]。在世界范圍內(nèi),超過一半以上CRC患者死于腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移性CRC仍然是一種難以治愈的腫瘤?；颊咝g(shù)后5年生存率最高能達(dá)到90%,但在晚期轉(zhuǎn)移的情況下,這一比例降低到8%[2]。目前,我國(guó)的CRC患者逐步呈現(xiàn)年輕化的趨勢(shì),肥胖和超重、高熱量飲食、過度飲酒、久坐不動(dòng)的生活方式等環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素,通過觸發(fā)機(jī)體代謝編輯、腫瘤微環(huán)境、免疫受損等,影響腸上皮細(xì)胞表觀遺傳修飾及轉(zhuǎn)錄組學(xué)之間的動(dòng)態(tài)平衡,誘導(dǎo)大腸癌復(fù)發(fā)、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)甲基化是真核生物信使RNA和非編碼RNA最普遍的表觀遺傳修飾[3],廣泛參與RNA的加工、剪接、核轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯和降解。越來越多的證據(jù)表明,異常表達(dá)的m6A修飾對(duì)大腸癌的發(fā)生、進(jìn)展至關(guān)重要,可能為轉(zhuǎn)移性CRC診療和預(yù)后提供潛力靶點(diǎn)。此外,中醫(yī)藥可以作為有效的治療方法來破壞癌細(xì)胞的生存環(huán)境,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,增強(qiáng)機(jī)體免疫力,聯(lián)合應(yīng)用減少耐藥性和不良反應(yīng),從而達(dá)到抗癌和改善生存狀況的效果[4]。本文綜述了m6A甲基化修飾與CRC轉(zhuǎn)移之間的調(diào)控關(guān)系,并重點(diǎn)闡述m6A調(diào)控因子及中醫(yī)藥干預(yù)靶向治療的分子機(jī)制,以提高其對(duì)干預(yù)CRC的分子靶點(diǎn)和信號(hào)通路的認(rèn)識(shí)。

1 m6A甲基化修飾蛋白組成及生物學(xué)功能

m6A是指RNA分子在腺苷N6位置發(fā)生甲基化修飾,約占所有RNA修飾的60%以上,該表觀調(diào)控過程是可遺傳和動(dòng)態(tài)可逆的,異常的調(diào)控因子可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生侵襲和遷移。m6A修飾由甲基轉(zhuǎn)移酶(Writer)、去甲基化酶(Eraser)和甲基化識(shí)別蛋白(Reader)執(zhí)行不同功能并協(xié)同完成[3]。甲基轉(zhuǎn)移酶3(METTL3)、甲基轉(zhuǎn)移酶14(METTL14)、Wilms腫瘤 1相關(guān)蛋白(WTAP)形成復(fù)合體,是錨定在細(xì)胞核上催化m6A甲基轉(zhuǎn)移酶的關(guān)鍵成員。其余組成成分包括甲基轉(zhuǎn)移酶16(METTL16)、類病毒m6A甲基轉(zhuǎn)移酶相關(guān)蛋白VIRMA(KIAA1429)、鋅指CCCH域蛋白13(ZC3H13)和RNA 結(jié)合基序蛋白15(RBM15)等多種蛋白亞基,負(fù)責(zé)啟動(dòng)m6A甲基化修飾。

去甲基化酶的核心蛋白由脂肪和肥胖相關(guān)蛋白(FTO)和烷基B同源物5(ALKBH5)組成,去甲基化酶與甲基轉(zhuǎn)移酶共同調(diào)節(jié)目標(biāo)基因,這是甲基化修飾過程動(dòng)態(tài)可逆的根本原因。m6A甲基化識(shí)別蛋白包括YTH結(jié)構(gòu)域的蛋白(YTHDF1-3和YTHDC1-2)、不均一核糖核蛋白A2/B1(HNRNPA2B1)、不均一核糖核蛋白C(HNRNPC)和胰島素樣生長(zhǎng)因子2 mRNA 結(jié)合蛋白1-3(IGF2BP1-3),特異性識(shí)別RNA甲基化,隨后執(zhí)行mRNA 的剪接、翻譯、轉(zhuǎn)運(yùn)、降解等生物學(xué)功能。

2 不同來源的甲基化調(diào)控基因?qū)Υ竽c癌轉(zhuǎn)移的影響

2.1m6A甲基轉(zhuǎn)移酶

2.1.1METTL3:METTL3的表達(dá)在腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮雙重作用。Peng等[5]發(fā)現(xiàn)METTL3介導(dǎo)pri-miR-1246甲基化,高水平的miRNA-1246,負(fù)向調(diào)控抑癌基因SPRED2逆轉(zhuǎn)其對(duì)MAPK信號(hào)通路的抑制,從而促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換(EMT)及體內(nèi)外CRC細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移能力。METTL3亦作為抑癌基因參與腸道腫瘤的多種生物學(xué)過程。Deng等[6]研究表明,METTL3活化p38/ERK信號(hào)通路,抑制CRC細(xì)胞的增殖和遷移。METTL3敲除組中的p-P38和p-ERK被激活,從而誘導(dǎo)CRC細(xì)胞的遷移和侵襲。此外,Chen等關(guān)于微生物與宿主相互作用影響CRC進(jìn)展的研究,證實(shí)具核梭桿菌抑制Hippo通路并激活YAP信號(hào),降低FOXD3的表達(dá),抑制了METTL3轉(zhuǎn)錄[7]。低表達(dá)的METTL3通過調(diào)控KIF26B的m6A修飾和mRNA降解,上調(diào)KIF26B表達(dá),隨后誘導(dǎo)CRC細(xì)胞的侵襲性轉(zhuǎn)移。綜上可知,METTL3在CRC中上調(diào)或下調(diào),影響大腸癌的基因表達(dá),并通過靶向不同類型RNA及信號(hào)通路發(fā)揮著致癌/抗癌的功能。

2.1.2METTL14:METTL14多作為抑癌基因調(diào)控CRC,而敲減METTL14可增強(qiáng)CRC細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移能力。據(jù)報(bào)道METTL14啟動(dòng)子中KDM5C介導(dǎo)組蛋白H3K4me3去甲基化,抑制METTL14轉(zhuǎn)錄表達(dá),隨之通過依賴于YTHDF2的途徑提高了SOX4 mRNA表達(dá),激活EMT過程和PI3K/Akt信號(hào)促進(jìn)CRC惡性轉(zhuǎn)移[8]。另有研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)移相關(guān)基因MeCP2與METTL14結(jié)合,通過改變m6A修飾上調(diào)腫瘤抑制因子KLF4的表達(dá)[9]。在此過程中,IGF2BP2特異性識(shí)別KLF4 mRNA的m6A位點(diǎn),使其穩(wěn)定性及蛋白水平增加,進(jìn)而調(diào)控CRC細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。因此,使METTL14高表達(dá)可能會(huì)成為治療CRC的一種新的替代療法。

2.1.3其他甲基轉(zhuǎn)移酶:WTAP在低分化CRC中表達(dá)明顯上調(diào),WTAP表達(dá)升高與預(yù)后不良密切相關(guān)。Liang等[10]研究表明,與正常組織相比,β-arrestin2 (ARRB2)在經(jīng)AOM/DSS處理后的小鼠CRC組織中的表達(dá)顯著上調(diào)。機(jī)制上,ARRB2與WTAP相互作用誘導(dǎo)WTAP降解,敲低ARRB2可降低WTAP介導(dǎo)的Wnt癌癥通路活性,從而抑制CRC細(xì)胞增殖和遷移。另外,KIAA1429的缺失能夠顯著抑制CRC生長(zhǎng),但其影響CRC的潛在機(jī)制仍然難以捉摸。Li等[11]指出KIAA1429靶向HK2,提高CRC有氧糖酵解,參與腫瘤的能量代謝,并調(diào)控CRC發(fā)生與轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步的機(jī)制分析表明,KIAA1429通過不依賴于m6A的方式與HK2 mRNA的m6 A位點(diǎn)結(jié)合,增加其mRNA穩(wěn)定性,使過表達(dá)HK2促進(jìn)CRC細(xì)胞增殖及轉(zhuǎn)移,這說明KIAA1429本身就可調(diào)節(jié)CRC癌變。

2.2m6A去甲基化酶:FTO雙向調(diào)節(jié)CRC細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移功能。Ruan等[12]發(fā)現(xiàn),FTO對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白1 (MTA1)的m6A 去甲基化修飾依靠于IGF2BP2增強(qiáng)其mRNA穩(wěn)定性,發(fā)揮抑癌作用。同時(shí),缺氧誘導(dǎo)泛素化位點(diǎn)K216,下調(diào)FTO蛋白表達(dá),這揭示了腫瘤微環(huán)境促進(jìn)CRC轉(zhuǎn)移的一種新的表觀遺傳機(jī)制。另有報(bào)道,FTO的缺失顯著下調(diào)HCT-116結(jié)腸癌細(xì)胞中PD-L1的mRNA和蛋白水平,從而增強(qiáng)PD-L1介導(dǎo)的T細(xì)胞激活和浸潤(rùn),研究提示腫瘤細(xì)胞利用FTO逃避免疫監(jiān)視,亦促進(jìn)CRC細(xì)胞轉(zhuǎn)移,可作為CRC免疫檢查點(diǎn)阻斷治療的新治療靶點(diǎn)[13]。

ALKBH5在腸癌組織中的mRNA和蛋白表達(dá)衰減,與遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān)。Wu等[14]研究認(rèn)為ALKBH5在CRC中的抑癌效應(yīng),首先通過消減FOXO3的m6A修飾,增強(qiáng)FOXO3 mRNA穩(wěn)定性,其次靶向上調(diào)miR-21/SPRY2的表達(dá),降低了VEGF、p-ERK和HIF-1 α表達(dá)量,最終延滯CRC遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

2.3m6A識(shí)別蛋白

2.3.1YTHDF1-3和YTHDC1-2:YTH結(jié)構(gòu)域家族是代表性的m6A識(shí)別蛋白。YTHDC1通過與癌基因LINC00857相互作用,提高SLC7A5 mRNA穩(wěn)定性,加快EMT過程,促進(jìn)CRC細(xì)胞的遷移進(jìn)展[15]。Li等研究闡明[16],miR-6125靶向YTHDF2的3'-UTR并下調(diào)YTHDF2蛋白,從而維持GSK3β mRNA m6A的穩(wěn)定性,抑制Wnt/β-catenin/Cyclin D1途徑相關(guān)蛋白的表達(dá),導(dǎo)致CRC細(xì)胞停滯于G0-G1期,最終阻礙CRC細(xì)胞增殖。高水平表達(dá)的YTH蛋白通過調(diào)節(jié)與惡性潛能相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)在基因,促進(jìn)腫瘤的浸潤(rùn)、腫瘤分期和轉(zhuǎn)移。

2.3.2IGF2BP1-3:IGF2BP3表達(dá)量上調(diào)有效誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞EMT侵襲表型。Li等[17]研究發(fā)現(xiàn),敲低IGF2BP3或ELAVL1明顯阻滯CRC細(xì)胞增殖與遷移,而IGF2BP3與ELAVL1結(jié)合,其復(fù)合物識(shí)別CRC的mRNA轉(zhuǎn)錄本,增強(qiáng)致癌穩(wěn)定性,并延長(zhǎng)分子的半衰期、上調(diào)靶基因的表達(dá),隨后驅(qū)動(dòng)CRC細(xì)胞轉(zhuǎn)移進(jìn)展。據(jù)報(bào)道,IGF2BP2介導(dǎo)UCA1 mRNA的m6A修飾,并識(shí)別UCA1 1038位點(diǎn)腺苷使其穩(wěn)定性增強(qiáng),以及METTL3聯(lián)合WTAP正向調(diào)控UCA1表達(dá),明顯發(fā)揮促CRC轉(zhuǎn)移的作用[18]。

2.3.3其他識(shí)別蛋白:HNRNP能夠特異性識(shí)別并介導(dǎo)mRNA在核內(nèi)加工,可能是m6A修飾調(diào)節(jié)大腸癌病理過程的重要途徑。檢測(cè)RASSF8-AS1在CRC轉(zhuǎn)移細(xì)胞及組織中明顯下調(diào),分析其機(jī)制表明,RASSF8-AS1可捕捉miR-33a-5p上調(diào)RASSF8表達(dá),或募集HNRNPC維持RASSF8 mRNA的穩(wěn)定性,抑制CRC細(xì)胞侵襲、遷移及體外移植瘤生長(zhǎng)。由此推測(cè)存在一種HNRNPC影響miRNA 介導(dǎo)大腸癌侵襲和轉(zhuǎn)移的新靶點(diǎn)機(jī)制,并提示miR-33a-5p/HNRNPC/RASSF8軸有效干預(yù)CRC轉(zhuǎn)移的潛力。eIF蛋白與多種circRNA相互作用,已被證實(shí)其通過調(diào)控EMT和血管生成介導(dǎo)CRC轉(zhuǎn)移進(jìn)展。

3 中醫(yī)藥通過m6A甲基化修飾調(diào)控大腸癌轉(zhuǎn)移

近年來,隨著人類CRC發(fā)病率不斷上升,中醫(yī)藥抗CRC臨床應(yīng)用的效果和優(yōu)勢(shì)日益凸顯,除手術(shù)、放化療、靶向治療外,中醫(yī)藥也被認(rèn)為是一種有前景的輔助治療手段。中醫(yī)藥有效抑制了CRC的惡性行為,在“整體觀”和“帶瘤生存”應(yīng)用理念引導(dǎo)下,顯著提高患者的生活質(zhì)量并延長(zhǎng)總生存期。諸多研究表明,m6A修飾在影響CRC進(jìn)展和患者預(yù)后方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,中醫(yī)藥靶向其調(diào)節(jié)因子可能是治療轉(zhuǎn)移性CRC的潛在新策略。從中醫(yī)藥庫(kù)篩選靶向m6A修飾的抗癌治療劑具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),首先抗癌藥物的安全性和有效性歷經(jīng)數(shù)千年實(shí)踐已得到證實(shí),其次是現(xiàn)代藥理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)中藥分子具有多種生物活性的藥效團(tuán)和化學(xué)結(jié)構(gòu)。因此,本節(jié)將重點(diǎn)介紹靶向m6A調(diào)控因子的中醫(yī)藥衍生物及其與轉(zhuǎn)移性CRC相互作用的新發(fā)現(xiàn)。

小檗堿是從黃連中提取的異喹啉生物堿,靶向參與腸道腫瘤各環(huán)節(jié),具有較高的抗腫瘤活性和安全性。Zhao等研究發(fā)現(xiàn)小檗堿降低cyclin D1,增加p27和p21表達(dá),導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯在G1/G0期,抑制細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移[19]。另一方面,通過上調(diào)β-catenin負(fù)向調(diào)控FTO的表達(dá)水平,從而增加MYC mRNAm6A修飾并招募YTHDF1,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞糖酵解和轉(zhuǎn)移?？傮w而言,小檗堿多影響大腸癌細(xì)胞增殖、凋亡及轉(zhuǎn)移過程,而其在誘導(dǎo)自噬、抗炎、調(diào)節(jié)腸道菌群等仍有廣泛探索空間。

白藜蘆醇是從虎杖、決明、桑葚等藥用植物中提取的天然多酚化合物,具備多靶點(diǎn)有效抗轉(zhuǎn)移性CRC。白藜蘆醇與姜黃素聯(lián)用可降低m6A RNA甲基化,并上調(diào)回腸YTHDF2表達(dá)水平,有效改善腸黏膜完整性和功能[20]。Qian等研究證實(shí)白藜蘆醇通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子ZEB1的m6A修飾,招募CTBP和BRG1以抑制CDH1轉(zhuǎn)錄,使ZEB1表達(dá)下調(diào)以逆轉(zhuǎn)EMT過程和CRC轉(zhuǎn)移[21]?？鼓[瘤單體衍生物介導(dǎo)失調(diào)的m6A,所產(chǎn)生的有益作用亦發(fā)生于其他癌癥。比如,黃芩苷在高糖環(huán)境下顯著削弱METTL3 介導(dǎo)HKDC1的表觀遺傳修飾,靶向于RNAm6A(2854)位點(diǎn),并調(diào)控下游p-JAK2/STAT1/ cleaved Capase3途徑抑制肝癌轉(zhuǎn)移。然而,目前關(guān)于中藥復(fù)方通過調(diào)控m6A修飾,影響轉(zhuǎn)移性CRC相關(guān)機(jī)制的研究報(bào)道尚少。

4 總結(jié)與展望

當(dāng)前,m6A表觀遺傳修飾調(diào)控CRC轉(zhuǎn)移的研究才剛剛起步,但快速發(fā)展的高通量測(cè)序、生物信息技術(shù)為靶向性干預(yù)CRC提供了更多可能性,m6A甲基化修飾的生物學(xué)特性與功能、蛋白組成體系及其調(diào)控CRC轉(zhuǎn)移的機(jī)制均得到一定程度揭示。關(guān)于m6A甲基化修飾在大腸癌中臨床應(yīng)用潛力的研究逐漸深入,仍在亟待解決的難題:首先,部分m6A調(diào)節(jié)因子在CRC組織中發(fā)揮啟動(dòng)子或抑制子雙重作用,具體機(jī)制仍存在爭(zhēng)議,如何針對(duì)不同的生理病理過程和大腸癌所處不同階段來挖掘最佳靶點(diǎn)值得進(jìn)一步探討。其次,m6A調(diào)節(jié)因子引起其下游哪些靶點(diǎn)及信號(hào)通路變化,并且這一過程是否有其他m6A相關(guān)分子參與尚不明確,錯(cuò)綜復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍需深入研究。同時(shí),需擴(kuò)大臨床樣本以明確m6A修飾在免疫、代謝等途徑中對(duì)大腸癌發(fā)生、侵潤(rùn)及預(yù)后的影響。目前,針對(duì)中醫(yī)藥干預(yù)CRC方面的報(bào)道主要是通過調(diào)控DNA甲基化、非編碼RNA和組蛋白修飾,另一方面,研究?jī)?nèi)容多集中在小檗堿、白藜蘆醇等單體活性成分,缺乏復(fù)方介導(dǎo)RNA修飾調(diào)控大腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的臨床療效及靶向研究。盡管中醫(yī)藥是m6A調(diào)節(jié)劑藥物發(fā)現(xiàn)的寶貴資源,但關(guān)于中醫(yī)藥單體及復(fù)方介導(dǎo)m6A調(diào)控CRC的機(jī)制研究卻非常有限,中醫(yī)藥治療轉(zhuǎn)移性CRC的藥代動(dòng)力學(xué)和靶向機(jī)制也缺乏足夠的臨床前數(shù)據(jù)和試驗(yàn)。

綜上所述,本文明確了有價(jià)值的分子診療靶點(diǎn),但仍需要進(jìn)行大量可靠的臨床實(shí)驗(yàn),深入挖掘中醫(yī)藥單體及復(fù)方干預(yù)轉(zhuǎn)移性CRC的作用機(jī)制,積極研發(fā)具有靶向特異性的m6A相關(guān)蛋白抑制劑和激活劑。全面探索m6A調(diào)控因子在大腸癌轉(zhuǎn)移方面雙向調(diào)節(jié)的影響因素和具體機(jī)制,如何提高對(duì)中醫(yī)藥衍生化合物抗腫瘤活性的認(rèn)知,將會(huì)是改善天然靶向藥物研發(fā)的突破方向。本文旨在從m6A 修飾角度探索中醫(yī)藥介導(dǎo)轉(zhuǎn)移性CRC的調(diào)控機(jī)制及其作為患者個(gè)性化治療靶點(diǎn)的潛能,以期為調(diào)控大腸癌轉(zhuǎn)移的靶向療法提供參考。