m-6A甲基化修饰在肿瘤免疫中的作用及干预策略_彭彦茜.pdf

专家综述基金项目:国家重点研发计划青年项目(2022YFC2601800);国家自然基金项目(32161143017,82173833,81973343)通信作者:王红胜,E-mail:whongsh m6A 甲基化修饰在肿瘤免疫中的作用及干预策略彭彦茜1 易 诚2 陶丽君2 王红胜21 湘南学院基础医学院(郴州 423000)2 中山大学药学院(广州 510006)王红胜,中山大学药学院教授、博导、副院长、教育部青年长江学者。目前主要研究 RNA 修饰在肿瘤中的作用及其靶向治疗策略。先后主持国家重点研发计划青年项目、广东省自然基金卓越青年团队项目、6 项国家自然基金(国际合作 1 项、面上 4 项、青年 1 项)、广东省自然科学基金杰出青年基金等 10 多项课题。获中国药理学会施维雅青年药理学家奖(2019)、中国药学会以岭生物医药奖青年奖(2019)、中国药理学会青年药理学家奖(2018)、中国药学会赛诺菲青年生物药物奖(2016)。近五年以通讯及第一作者在 Pro-ceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America、NatureCommunications 等 SCI 期刊发表论文 60 余篇。总计引用次数超过 5 500 次,h-index 为 45,入选全球顶尖前 10 万科学家,全球前 2%顶尖科学家榜单。【摘 要】N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)修饰是真核生物信使 RNA 中最丰富的表观遗传修饰,其失调会导致 mRNA 异常生物学行为如翻译和降解紊乱,从而调控肿瘤发生发展。近期研究表明 m6A 在免疫调控过程中可发挥重要作用,其不仅可调节免疫细胞的活化,还在肿瘤微环境中免疫应答发挥重要调控作用,从而影响免疫治疗效果。越来越多的证据表明 m6A 修饰可能是肿瘤免疫治疗的重要潜在干预靶点。本文阐述了免疫细胞中m6A 修饰调控及其在肿瘤免疫微环境中相关调节作用,并进一步探讨了靶向 m6A 调控蛋白在肿瘤免疫治疗中的干预策略及潜在治疗价值。【关键词】m6A 甲基化;肿瘤免疫;肿瘤微环境;靶向治疗 DOI:10.3969/j.issn.1000-8535.2023.02.001The roles of m6A methylation in tumor immunity and targeted therapy strategiesPENG Yanxi1,YI Cheng2,TAO Lijun2,WANG Hongsheng21 School of Basic Medical Sciences,Xiangnan University,Chenzhou 423000,China2 School of Pharmaceutical Sciences,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510006,China【Abstract】N6-methyladenosine(m6A)modification is the most abundant epigenetic modification in eukaryotic mes-senger RNA(messenger RNA).Its dysregulation drives abnormal transcription and translation processes,which promotes theoccurrence and development of tumors.Studies have shown that m6A modification can regulate the activation of immune cellsand their infiltration into the tumor microenvironment(TME),which may affect the efficiency of immunotherapy.Therefore,m6A modification may be a potential target for tumor immunotherapy.This paper describes the modification of m6A in immunecells and the antitumor immune response associated with TME,and explores the potential therapeutic value of targeting m6Aregulators in tumor immunotherapy.【Key words】m6A methylation;tumor immunity;tumor microenvironment;targeted therapy1http:/N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)是mRNA 上丰度最高的修饰,其广泛存在于原核和真核生物中1。m6A 已被证明对前体或成熟 mRNA的剪接、运输、定位、稳定性和翻译效率具有广泛的影响。此外,m6A 修饰还参与了小 RNA、lncRNA 和其他转录副产物的产生,是特异性调节mRNA 和 miRNA 基因功能的重要途径1-2。m6A 的动态修饰主要依赖于三类相关蛋白,分别是甲基化酶、去甲基化酶和识别蛋白3。这三类蛋白以协调一致的方式共同工作,保持细胞内 m6A 的稳态。RNA m6A 甲基化酶主要为 MET-TL3/14 及 WTAP,其功能是将甲基供体 S-腺苷甲硫氨酸上甲基转移到腺苷的 N-6 位置,并催化RNA 中形成 m6A4,见图 1。FTO 及同属 Alkb 家族的 ALKBH5 被证实为 RNA m6A 去甲基化酶,可高表达于大脑、肺、肌肉及睾丸5-6。m6A 识别蛋白主要是含有 YTH 结构域的蛋白家族7-8,分别是定位在细胞质的 YTHDF1/2/3 和定位于细胞核中的 YTHDC1/2 等2。此外,在哺乳动物细胞中发现与 m6A 关联的蛋白还有 IGF2BP、HuR 及HNRNP 等诸多识别蛋白1。近期研究表明,m6A 修饰可以调节肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)中免疫细胞的浸润、存活、分化或极化,促进肿瘤细胞的增殖和转移,进而影响免疫治疗的效果2。此外,m6A修饰在调控免疫细胞效应功能及相关的抗肿瘤免疫反应中发挥着重要作用2。目前,肿瘤免疫调节疗法已发展成为一种癌症治疗的有效策略,基于表观遗传学的免疫治疗新策略也被提出用于癌症治疗2。因此,靶向 m6A 甲基化修饰的干预策略在肿瘤免疫治疗中具有重要潜在价值。本文将分别从 m6A 在免疫细胞及肿瘤免疫治疗中作用进行阐述,从而为基于 m6A 甲基化修饰的肿瘤免疫治疗提供新思路。图 1 m6A RNA 修饰及其介导功能1 m6A 修饰在免疫细胞中的作用研究表明 m6A 在细胞分化过程中发挥重要调控作用。细胞分化是免疫细胞成熟及发生作用的重要过程,近期研究表明 m6A 修饰在免疫细胞如 T细胞、B 细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞等分化过程中发挥重要调控作用,从而调控免疫系统功能及其在体内的作用。1.1 T 细胞T 细胞在胸腺中发育,当其成熟后可迁移到周围器官构成适应性免疫系统的基础,根据细胞表面受体 CD4 或 CD8 分为两大类,在发生病毒感染和肿瘤细胞侵袭起重要的保护作用9。研究表明m6A 修饰在 T 细胞分化和功能中具有重要调控作用。如 METTL3 的缺失会导致 CD4+T 细胞下调IL-7 介导的 STAT5 细胞因子信号抑制蛋白 SOCS的激活,破坏 T 细胞的稳态和分化10。滤泡辅助性 T 细胞(T follicular helper,Tfh)是一种特化的CD4+T 细胞亚群,对体液免疫至关重要11。在敲除 METTL3 的小鼠中,Tfh 分化会受到严重阻碍,这可能是因为 Tfh 的重要特征基因 Tcf7、Bcl6、Icos 和 CXCR5 等的 mRNA 稳定性受 METTL3 调控所导致12。同时,在敲除 METTL3 的小鼠中会导致 IL-2/STAT5 信号通路被抑制,调节性 T 细胞对效应 T 细胞的抑制功能丧失,从而增强 TME 中的抗肿瘤免疫应答13。此外,METTL3 介导的环状RNA circIGF2BP3 的 m6A 可通过与识别蛋白 YTH-DC1 结合增强其环化,从而上调 PKP3 表达并诱发2广州医药 2023 年 2 月第 54 卷第 2 期PD-L1 表达上调来抑制 CD8+T 细胞在肿瘤组织的浸润及促进肿瘤细胞免疫逃逸14。以上证据表明m6A 甲基转移酶 METTL3 对 T 细胞功能及分化具有重要调控作用。除 METTL3 外,多项研究表明 m6A 修饰的其它调控蛋白 METTL14、ALKBH5、YTHDF1 等的失调参与了对 T 细胞功能的调控。Dong 等人15的研究发现,肿瘤基质中 METTL14 的表达量与 m6A 修饰水平及 CD8+T 细胞的浸润呈正相关,METTL14的降低促使 CD8+T 细胞功能失调,最终促进肿瘤生长。小鼠模型中,T 细胞 METTL14 缺失可使得调节性 T 细胞功能紊乱,从而导致自发性肠炎的显著增加16。在 CD4+T 细胞中,m6A 去甲基化酶 ALKBH5 缺乏可导致 IFN-和 CXCL2 mRNA 的m6A 增加,从而降低其 mRNA 稳定性及蛋白表达,从而导致进入中枢神经系统的中性粒细胞减少并减缓自身免疫性脑脊髓炎症状17。T 细胞在黏膜组织稳态和免疫调节中起着至关重要的作用,近期研究发现淋巴细胞中 ALKBH5 缺失可导致 T 细胞显著扩增,从而抑制胃肠道沙门伤寒菌感染,其机制可能是通过增加 Notch 信号元件 Jag-ged1 和 Notch2 等 mRNA 的 m6A 从而抑制其表达18。此外,Han 等人报道了 YTHDF1 蛋白的缺失可以增强 T 细胞对肿瘤抗原的提呈作用,提高CD8+T 细胞反应性,从而抑制小鼠肿瘤生长17。以上证据表明,m6A 修饰在 T 细胞中的不同功能可能取决于细胞类型和细胞环境,其详细作用及机制仍待进一步深入研究。1.2 B 细胞B 细胞主要来源于骨髓中的造血干细胞,响应抗原刺激而分化为浆细胞,合成和分泌免疫球蛋白,主要进行体液免疫。生发中心反应对产生记忆 B 细胞和长寿命的抗体分泌浆细胞至关重要,近期研究发现 METTL14 对生发中心 B 细胞增殖及抗体反应至关重要,其主要机制是通过增加 m6A修饰来降解负性免疫调控因子如 Lax1 和 Tipe2 的mRNA19。同时,METTL14 的缺失可显著降低 B细胞 mRNA m6A 甲基化,从而阻碍 B 细胞发育,这一研究进一步证实了 RNA m6A 甲基化及其调节蛋白在早期 B 细胞发育中的重要调节作用20。利用 Cd19-Cre(METTL CKO)在 pro-B 阶段对 MET-TL3 进行条件性敲除,结果表明 pro-B 阶段敲除METTL3 对 B 细胞发育和功能以及肝纤维化中 B 细胞的前纤维化活性的影响极小,从而提示 METTL3介导的 B 细胞发育可能具有阶段依赖性21。1.3 巨噬细胞巨噬细胞是先天免疫的吞噬细胞系统主要参与病原体和肿瘤细胞的识别、吞噬和降解22。通过基于 CRISPR 文库系统筛选,结果发现 m6A 甲基转移酶在巨噬细胞活化过程发挥重要促进作用,METTL3 缺失的巨噬细胞其 LPS 诱导产生的 TNF-显著降低,其主要机制是通过抑制 Irakm 基因的mRNA 甲基化从而抑制 TLR 信号诱导的巨噬细胞活化23。同时,识别蛋白 IGF2BP2 可通过稳定TSC1 和 PPAR 从而调控巨噬细胞活化,其缺失可促进右旋糖酐硫酸钠诱导的结肠炎24。同时,干扰素调节因子 1