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N6-甲基腺苷(m6A)是RNA最豐富的表觀遺傳修飾，m6A的失調(diào)驅(qū)動(dòng)異常的轉(zhuǎn)錄和翻譯，促進(jìn)癌癥的發(fā)生和發(fā)展。雖然m6A引起的基因調(diào)控缺陷經(jīng)常影響致癌和腫瘤抑制網(wǎng)絡(luò)，但m6A也可以調(diào)節(jié)腫瘤的免疫原性和參與抗腫瘤反應(yīng)的免疫細(xì)胞。理解這一概念有助于設(shè)計(jì)針對(duì)m6A的新藥，以改善癌癥免疫治療的結(jié)果。在這里，作者提供了一個(gè)最新的和全面的概述：m6A修飾如何內(nèi)在地影響免疫細(xì)胞，以及腫瘤細(xì)胞m6A修飾如何外在地影響腫瘤微環(huán)境(TME)中的免疫細(xì)胞。作者還總結(jié)了調(diào)節(jié)內(nèi)源性抗腫瘤免疫的策略，并討論重塑TME有哪些挑戰(zhàn)。
文獻(xiàn)解讀：
RNA m6A的修飾過程由三種酶動(dòng)態(tài)和可逆地調(diào)節(jié)：m6A甲基轉(zhuǎn)移酶(“writers”)、m6A去甲基酶(“erasers”)和m6A結(jié)合蛋白(“readers”)。這些酶共同參與了RNA的正常表達(dá)和翻譯在圖1中，作者描述了這樣的動(dòng)態(tài)過程。如圖1，m6A甲基化復(fù)合物由核心甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白3（METTL3）及其它的甲基轉(zhuǎn)移酶（writer）組成，將m6A添加到細(xì)胞核中的靶RNA上（圖1，①）。而兩種主要的m6A去甲基化酶（eraser）脂肪質(zhì)量和肥胖相關(guān)蛋白（FTO）和alkB同源物5（ALKBH5），可以清除細(xì)胞核中的甲基化修飾（圖1，②）。m6A被不同的“readers”識(shí)別，如YTHDC1、HNRNPC/G和HNRNPA2B1，它們介導(dǎo)各種轉(zhuǎn)錄后過程，包括細(xì)胞核中的RNA剪接和miRNA處理（圖1，③）。還有在細(xì)胞質(zhì)中，m6A與不同的特異性reader蛋白結(jié)合，如IGF2BPs、PRRC2A、YTHDF1/2/3和YTHDC2，它們介導(dǎo)mRNA的穩(wěn)定性、翻譯和衰變（圖1，④）。
眾所周知，固有的m6A修飾通過靶向不同癌癥中的特定基因來調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的命運(yùn)。
NK細(xì)胞：METTL3(a writer)和YTHDF2(a writer)分別針對(duì)Ptpn11、STAT5或TARDBP，正向調(diào)節(jié)NK細(xì)胞的存活和抗腫瘤免疫。
巨噬細(xì)胞：具體地說，TME中的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)非常具有可塑性的，能夠在不同的環(huán)境刺激下切換功能以抑制或促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。巨噬細(xì)胞中的METTL3通過靶向IRAKM(TLR4的抑制劑)或Spred2(ERK途徑的抑制劑)，促進(jìn)促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，如TNF-α和IL-6，從而重塑TME并抑制腫瘤的進(jìn)展。METTL14介導(dǎo)的m6A甲基化促進(jìn)巨噬細(xì)胞中Ebi3的降解，促進(jìn)CD8+T細(xì)胞活化，抑制腫瘤生長。
樹突狀細(xì)胞(DC)：DC中的YTHDF1可增強(qiáng)編碼蛋白酶的mRNAs的翻譯，該酶可降解溶酶體內(nèi)的抗原。沒有YTHDF1，溶酶體蛋白水解酶的翻譯減弱，有利于抗原交叉呈遞，并促進(jìn)更多CD8+T細(xì)胞對(duì)腫瘤的反應(yīng)。
CD4+T細(xì)胞：在CD4+T細(xì)胞中，METTL3抑制SOCS家族蛋白(SOCS1、SOCS3和CISH)的表達(dá)，從而抑制JAK，增強(qiáng)IL-7介導(dǎo)的JAK/STAT5的激活，最終促進(jìn)CD4+T細(xì)胞的動(dòng)態(tài)平衡和分化。METTL3還可降低Tcf7mRNA的穩(wěn)定性，促進(jìn)T濾泡輔助細(xì)胞(Tfh)調(diào)節(jié)因子的表達(dá)，從而促進(jìn)Tfh細(xì)胞的功能成熟。ALKBH5減少m6A對(duì)干擾素-γ和C-X-C基序趨化因子配體2 mRNA的修飾，增加其mRNAs的穩(wěn)定性，促進(jìn)其蛋白在T細(xì)胞中的表達(dá)。
調(diào)節(jié)性T(Treg)：Treg細(xì)胞中的METTL3通過m6A修飾降低Socs mRNA的穩(wěn)定性。這激活了IL-2/STAT5信號(hào)，抑制了T細(xì)胞效應(yīng)細(xì)胞因子的分泌，降低了TME中效應(yīng)T細(xì)胞(如CD8+T細(xì)胞)的抗腫瘤反應(yīng)。
TME在腫瘤進(jìn)展中起重要作用，并顯著影響免疫治療的效果。近年來，越來越多的證據(jù)表明，腫瘤細(xì)胞中的m6A修飾與免疫細(xì)胞反應(yīng)和免疫檢查點(diǎn)阻滯劑(ICBS)的療效有關(guān)。腫瘤細(xì)胞中m6A修飾的改變影響TME中免疫細(xì)胞的浸潤、激活和功能，這使靶向m6A——尤其是靶向腫瘤細(xì)胞中的m6A調(diào)節(jié)因子——成為改進(jìn)癌癥免疫治療的一種有前途的治療方式。下表是作者精心幫我們整理出來的m6A修飾在重塑腫瘤微環(huán)境中的作用。
最近的研究揭示了微生物群和RNA修飾之間的相互作用。全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析表明，微生物組對(duì)m6A修飾有很強(qiáng)的影響。由于缺乏微生物群的暴露，無菌(GF)小鼠大腦和腸道中m6A基因的修飾高于無特定病原體(SPF)小鼠。另一項(xiàng)研究報(bào)告，GF小鼠和SPF小鼠在盲腸中有不同的甲基化高峰，這主要與代謝和炎癥途徑有關(guān)。一些特定的微生物物種，如Akkermansia
muciniphila和Lactobacillus plantarum，可以直接改變mono-associated小鼠 (只有一個(gè)微生物物種定居的動(dòng)物)的特定m6A修飾。目前，m6A與腸道微生物群在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的關(guān)系尚不清楚。據(jù)報(bào)道，SARS-CoV-2等病毒感染可誘導(dǎo)宿主細(xì)胞mRNA的m6A修飾，從而影響宿主對(duì)病毒感染的免疫防御。因此，更好地研究腸道微生物與宿主m6A的相互作用可為開發(fā)抗癌創(chuàng)新療法提供新的策略。
如上文所述，m6A調(diào)節(jié)因子，如METTL3、YTHDF1和YTHDF2，通過不同的方式參與抗腫瘤免疫的調(diào)節(jié)。當(dāng)然，腫瘤細(xì)胞中m6A調(diào)節(jié)因子的異常表達(dá)也可能會(huì)導(dǎo)致免疫抑制TME，進(jìn)一步加速癌癥進(jìn)展。因此，靶向m6A修飾的目的主要有：1)直接抑制腫瘤細(xì)胞生長。2)增強(qiáng)免疫細(xì)胞的抗腫瘤能力，如通過增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞的細(xì)胞毒作用。3) 通過將M2 TAMs重新編程為M1 TAMs來重塑TME。在這里，作者討論了針對(duì)m6A修飾用于癌癥免疫治療的策略和挑戰(zhàn)。
m6A調(diào)節(jié)因子的特異性抑制劑以增強(qiáng)內(nèi)源性抗腫瘤免疫
人們認(rèn)識(shí)到，大多數(shù)m6A調(diào)節(jié)因子在腫瘤細(xì)胞中異常高表達(dá)。近年來，針對(duì)m6A調(diào)節(jié)因子（如FTO、ALKBH5、METTL3等）的一系列小分子抑制劑相繼問世，其中FTO是最具吸引力的靶點(diǎn)。2012至2019年間，研究人員開發(fā)并鑒定了一系列FTO抑制劑，如大黃酸、MO-I-500、甲氯芬酸(MA)、熒光素、2-羥基戊二酸(R-2HG)、FB23和FB23-2，它們?cè)隗w外和體內(nèi)都顯示出顯著的抗腫瘤作用（表二）。
從2020年到現(xiàn)在，F(xiàn)TO抑制劑不斷升級(jí)優(yōu)化，包括CS1/CS2和Dac51，它們不僅可以抑制癌細(xì)胞增殖和癌癥干細(xì)胞的自我更新，而且還可以提高抗腫瘤免疫(圖3)。如圖3所示，腫瘤細(xì)胞中m6A調(diào)節(jié)因子的抑制劑間接增加T細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)，減少免疫抑制。
建立一種有效的ACT（adoptive cell therapy）m6A修飾系統(tǒng)
作者的實(shí)驗(yàn)室和另一個(gè)小組發(fā)現(xiàn)，在小鼠中，m6A調(diào)節(jié)因子METTL3和YTHDF2及其相應(yīng)的靶基因Ptpn11(編碼SHP-2)和TardBP(編碼TDP-43)與NK細(xì)胞的效應(yīng)功能和增殖相關(guān)。通過慢病毒或逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)的METTL3、SHP-2或YTHDF2的過表達(dá)，TardBP的敲除或基因編輯METTL3來操縱靶基因Ptpn11 mRNA位點(diǎn)上的m6A甲基化，這可能會(huì)改善NK細(xì)胞的效應(yīng)功能和增殖能力(圖4)。目前還沒有人通過m6A調(diào)節(jié)劑來增強(qiáng)體外培養(yǎng)的人NK細(xì)胞的增殖和細(xì)胞毒作用。由于m6A調(diào)控位點(diǎn)在人類和小鼠之間高度保守，這樣的研究可能有助于產(chǎn)生更多的CAR NK細(xì)胞和IPSC來源的NK細(xì)胞。除了CAR NK細(xì)胞和IPSC來源的NK細(xì)胞療法外，CAR T細(xì)胞療法是臨床上最成功的癌癥免疫療法之一。如上所述，m6A調(diào)節(jié)因子，如ALKBH5和METTL3，及其靶向基因影響T細(xì)胞功能(圖2D)。因此，調(diào)節(jié)CAR T細(xì)胞中的m6A修飾也可能是一種潛在的增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)的策略。
納米顆粒(NPs)平臺(tái)已成為癌癥治療的有前途的載體。近年來，科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出能夠準(zhǔn)確有效地將mRNAs、siRNAs和藥物（基于蛋白質(zhì)）輸送到腫瘤細(xì)胞中的NPs。最近在肝細(xì)胞癌中的研究發(fā)現(xiàn)，METTL3可以通過m6A修飾穩(wěn)定長鏈非編碼RNA-LINC00958，而LINC00958的異常過表達(dá)會(huì)加速肝細(xì)胞癌增殖。此外，將NP包裹的LINC00958 siRNA特異性地運(yùn)送到TME中的腫瘤細(xì)胞中，減少了LINC00958中m6A的修飾，并抑制了肝癌的進(jìn)展。最近的研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞中的METTL14、METTL3及其靶基因Spred2和IRAKM與腫瘤進(jìn)展有關(guān)。因此，靶向地將NP包裹的Mettl3、Mettl14、Spred2的mRNA或Irakm的siRNA導(dǎo)入TAMs，可以促進(jìn)TAM極化，減少Treg細(xì)胞的浸潤，促進(jìn)CD8+T細(xì)胞的細(xì)胞毒功能，逆轉(zhuǎn)TME中的免疫抑制(圖5)。
那么我們可以從哪些思路研究RNA m6A修飾在腫瘤免疫中發(fā)揮的作用呢?
在原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移性腫瘤中發(fā)現(xiàn)的癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）是一種高度可塑的、彈性的細(xì)胞，通過與腫瘤微環(huán)境中其他細(xì)胞類型的復(fù)雜相互作用積極參與癌癥進(jìn)展。除了產(chǎn)生有助于腫瘤基質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)胞外基質(zhì)成分外，CAF還經(jīng)歷表觀遺傳變化，產(chǎn)生影響腫瘤血管生成、免疫學(xué)和代謝的分泌因子、外體和代謝物。由于其假定的促癌功能，CAF長期以來被認(rèn)為是一個(gè)有吸引力的治療靶?？紤]到CAFs介導(dǎo)腫瘤侵襲的多種方式，m6A修飾在調(diào)節(jié)CAFs分泌功能中的作用還有非常大的研究空間。
腫瘤新血管形成的過程，是通過腫瘤的整個(gè)細(xì)胞組成部分的感應(yīng)信號(hào)的組合和輸出來進(jìn)行的。在腫瘤血管生成中，激活的許多基因和信號(hào)通路與發(fā)育的血管生長具有相同的作用，但它們?nèi)狈Ψ答佌{(diào)節(jié)控制，并且受到炎癥細(xì)胞和缺氧的高度影響。因此，腫瘤血管是異常的、脆弱的和高滲透性的。因?yàn)橹芗?xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞 (VSMC)都減少。VSMCs 通過維持血管內(nèi)皮細(xì)胞（VECs）的增殖和穩(wěn)定性促進(jìn)血管成熟，并通過分泌血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）促進(jìn) VEC 存活。此外，除了腫瘤細(xì)胞釋放的促血管生成因子（VEGF、TNF-α、TGF-β、PDGF、CXCL12、IL-8/CXCL8）外，VEC 的存活和增殖還受到 TME 中基質(zhì)細(xì)胞分泌因子的調(diào)節(jié)，如MMP、ROS。經(jīng)過我的檢索，我發(fā)現(xiàn)目前研究的文章還不是很多。比如說METTL3 的敲低顯著激活 Notch 信號(hào)并影響人 VEC 的血管生成，并且與異二聚體 Notch E3 泛素連接酶的表達(dá)下調(diào)有關(guān)。值得注意的是，最近有報(bào)道稱 METTL3 介導(dǎo)的 m6A 修飾可正向調(diào)節(jié) VEGF 表達(dá)。而VEGF 能夠與內(nèi)皮細(xì)胞上的 VEGFR2結(jié)合，使內(nèi)皮細(xì)胞之間的相互聯(lián)系松散，周細(xì)胞覆蓋率降低。VEGF被認(rèn)為是腫瘤血管生成中促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的最強(qiáng)和最豐富的特異性血管生長因子。這些發(fā)現(xiàn)表明，m6A 可顯著調(diào)節(jié) VEGF 表達(dá)，這一研究提供了腫瘤血管生成調(diào)節(jié)的潛在方向。此外，TME 血管生成細(xì)胞中 m6A 影響 VEGF 或其他受 m6A 調(diào)節(jié)影響的關(guān)鍵基因的具體機(jī)制，如 Notch信號(hào)，也很值得研究。
N6-甲基腺苷(m6A)甲基化是真核生物中最常見的RNA內(nèi)部修飾形式。m6A在正常和異常的生物過程中發(fā)揮著多功能的作用，其作用可能因m6A基序的位置而發(fā)生很大的變化。程序性細(xì)胞死亡(Programmed cell death, PCD)包括凋亡(apoptosis)、自噬(autophagy)、焦亡(pyroptosis)、壞死(necroptomsis)和鐵死亡(ferroptosis)，其中大部分涉及到質(zhì)膜的破壞。自從m6A通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)首次在細(xì)胞凋亡中被發(fā)現(xiàn)以來，越來越多的研究提出m6A與幾乎所有類型的程序性細(xì)胞死亡通路相互作用。在腫瘤中，m6A與腫瘤細(xì)胞和非腫瘤細(xì)胞凋亡、自噬、焦死、以及鐵死亡的關(guān)系。毫無疑問，m6A和程序性細(xì)胞死亡通路的也是大家關(guān)注的焦點(diǎn)之一。
間充質(zhì)干細(xì)胞是自我更新的多能干細(xì)胞，它可調(diào)節(jié)參與抗腫瘤免疫的所有免疫細(xì)胞的表型和功能。作為可塑性細(xì)胞，它可根據(jù)鄰近腫瘤浸潤免疫細(xì)胞的細(xì)胞因子決定其表型和功能。根據(jù)其所暴露的腫瘤微環(huán)境，獲得促腫瘤和抗腫瘤表型，從而增強(qiáng)或抑制腫瘤生長。MSC 和 TME 之間的相互作用很復(fù)雜。一方面，MSCs可以作為抗原呈提細(xì)胞（APCs），通過激活腫瘤適應(yīng)性免疫反應(yīng)直接抑制腫瘤細(xì)胞的生長；另一方面，MSCs也以其強(qiáng)大的分化增殖能力參與TME的構(gòu)建，抑制所有主要類型免疫細(xì)胞的激活，有助于腫瘤細(xì)胞的逃逸。
迄今為止，m6A 修飾對(duì) MSCs 的影響已在腫瘤轉(zhuǎn)移部位進(jìn)行了初步研究，但尚未在原發(fā) TME 中進(jìn)行。最近報(bào)道了 m6A 修飾參與 BMSCs 向成骨細(xì)胞的分化機(jī)制。在大鼠成骨誘導(dǎo)過程中，BMSCs 中 METTL3 上調(diào)，METTL3的敲低抑制分化，這與 AKT 信號(hào)傳導(dǎo)中磷酸化的顯著降低密切相關(guān)。此外，大量的 BMSCs 也可以被募集到腫瘤部位，參與 TME 的重塑，甚至通過與 TME 的復(fù)雜相互作用直接轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。我覺得m6A 甲基化對(duì) TME 中 MSC的影響會(huì)是一個(gè)潛在的熱點(diǎn)。
全文總結(jié)：
盡管近年來對(duì)腫瘤中m6A修飾的生物學(xué)后遺癥進(jìn)行了廣泛的研究，但開發(fā)基于m6A的腫瘤免疫治療靶向藥物的策略仍處于起步階段。總體而言，m6A的修飾是動(dòng)態(tài)和可逆的，其許多調(diào)節(jié)因子尚未被發(fā)現(xiàn)。靶向m6A修飾用于癌癥免疫治療是具有挑戰(zhàn)性的。因此，更好地理解這一過程并準(zhǔn)確控制其毒性作用仍然是值得進(jìn)一步研究的重大挑戰(zhàn)。從這一角度出發(fā)可以發(fā)現(xiàn)很多高質(zhì)量思路。
參考文獻(xiàn)
1. Li X, Ma S, Deng Y, Yi P, Yu J. Targeting the RNA m(6)A modification for cancer immunotherapy. Mol Cancer Mar 16 2022;21(1):76.doi:10.1186/s12943-022-01558-0 .
