甲基轉(zhuǎn)移酶3在肝細胞癌中的研究進展

王朔，柯煒煒，盧再鳴

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，沈陽 110004）

原發(fā)性肝癌居癌癥發(fā)病率第四位［1-2］，是全球僅次于胰腺癌的第二大癌癥死亡原因［3］。其中，肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是肝臟最常見的原發(fā)性惡性腫瘤，約占所有原發(fā)性肝癌的90%［4］。HCC的主要危險因素包括乙型肝炎病毒，丙型肝炎病毒，酗酒，肥胖，黃曲霉毒素感染等［5-6］。HCC患者診斷時常為晚期，中位生存期不超過2年，且HCC患者術(shù)后的腫瘤復(fù)發(fā)率和轉(zhuǎn)移率高，因此總體預(yù)后較差，5年生存率低，嚴重威脅人們的生命健康［7-8］。

N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）于1974年被發(fā)現(xiàn)［9］，是一種可逆的轉(zhuǎn)錄后修飾 。m6A作為真核細胞最普遍的RNA甲基化修飾［10］，占甲基化核糖核苷酸的50%，可影響信使RNA（messenger RNA，mRNA）的加工、轉(zhuǎn)運、翻譯、降解等［11］。轉(zhuǎn)錄物的修飾水平由甲基轉(zhuǎn)移酶、結(jié)合蛋白和去甲基化酶動態(tài)調(diào)節(jié)。甲基轉(zhuǎn)移酶包括甲基轉(zhuǎn)移酶3（methyltransferase-like 3，METTL3），甲基轉(zhuǎn)移酶14（methyltransferase-like 4，METTL14），病毒樣甲基轉(zhuǎn)移酶相關(guān)蛋白（vir-like m6A methyltransferase associated protein，KIAA1429/VIRMA），核糖核酸結(jié)合蛋白15（ribonucleic acid binding motif protein 15，RBM15），腎母細胞瘤1相關(guān)蛋白（Wilms’ tumor 1-associating protein，WTAP），含有CCCH型鋅指結(jié)構(gòu)域的蛋白13（zinc finger CCCH-type containing 13，ZC3H13）等。結(jié)合蛋白包括異構(gòu)核核糖核蛋白（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein，HNRNP）和YT521-B同源性（YT521-B homology，YTH）結(jié)構(gòu)域家族成員，如YTH結(jié)構(gòu)域1（YTH domain-containing 1，YTHDC1），YTHm6A結(jié)合蛋白1（YTH N6-methyladenosine RNA binding protein 1，YTHDF1）等。去甲基化酶包括ALKB同系物5（ALKB homolog 5，ALKBH5）、脂肪量和肥胖相關(guān)蛋白（fat mass and obesity-associated protein，F(xiàn)TO）等［12］。

m6A甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3作為多組分甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物（multicomponent methyltransferase complex，MTC）的核心之一［13］，在多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展及治療中起重要作用。例如，METTL3可通過介導(dǎo)MYC基因過度表達促進前列腺癌的發(fā)展［14］。METTL3介導(dǎo)的分泌型肝癌衍生生長因子（hepatoma-derived growth factor，HDGF）mRNA甲基化修飾，可通過激活血管生成通路，促進胃癌的進展及轉(zhuǎn)移［15］?；谏镄畔W(xué)綜合分析的結(jié)果顯示，METTL3的表達與HCC的發(fā)病風(fēng)險呈正相關(guān)，可成為預(yù)測HCC預(yù)后的基因標(biāo)記。隨著HCC分級的提高，METTL3的表達也逐漸升高［16］。本文對近十年來METTL3在HCC中的研究進展進行綜述，系統(tǒng)分析METTL3在HCC發(fā)生、治療及預(yù)后中的作用，以期為HCC的治療提供新的思路。

1 METTL3在HCC發(fā)生發(fā)展中的作用

HCC的發(fā)病機制復(fù)雜，與遺傳學(xué)、表觀遺傳學(xué)和轉(zhuǎn)錄變化之間的相互作用均有關(guān)。METTL3可通過作用于不同靶點，調(diào)節(jié)下游調(diào)控因子的表達，進而調(diào)控肝癌的發(fā)生發(fā)展。

代謝紊亂可通過影響HCC細胞能量供應(yīng)、大分子生物合、氧化還原等方式抑制HCC細胞的生長和增殖［17］。LINC00958是一種與脂肪生成相關(guān)的長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA），可通過分泌miR-3619-5p上調(diào)HDGF的表達，促進HCC的脂肪生成和進展［18-19］。有研究［18］表明，METTL3介導(dǎo)的m6A修飾，可通過穩(wěn)定其RNA轉(zhuǎn)錄物上調(diào)LINC00958。此外，通過評估METTL3在100例HCC病例標(biāo)本和TCGA數(shù)據(jù)集中的表達發(fā)現(xiàn)，HCC中METTL3的RNA和蛋白表達均顯著上調(diào)。METTL3的表達與糖酵解基因的表達呈高度正相關(guān)。在Huh-7和SMMC-7721 等HCC細胞系中，下調(diào)METTL3可通過減少細胞的葡萄糖攝取和乳酸產(chǎn)生，抑制細胞的糖酵解能力。METTL3的下調(diào)與糖酵解抑制劑2-脫氧葡萄糖（2-deoxyglucose，2-DG）可協(xié)同抑制體外腫瘤生長［20］。另有研究［21］表明，敲除METTL3可通過降低丙酮酸脫氫酶激酶（pyruvate dehydrogenase，PDK4）降低糖酵解，從而抑制HCC和宮頸癌細胞的生長。YANG等［22］研究發(fā)現(xiàn)，乙肝病毒X相互作用蛋白（hepatitis B virus X-interacting protein，HBXIP）在HCC組織中上調(diào)，通過METTL3介導(dǎo)的缺氧誘導(dǎo)因 子-1α（hypoxia inducible factor-1，HIF-1α）的m6A修飾驅(qū)動HCC細胞代謝重編程，促進HCC的發(fā)生。

在HCC中，METTL3介導(dǎo)的m6A修飾可下調(diào)MEG3，促進HCC細胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移［23］。Snail是上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。METTL3可通過SUMO1化增加Snail的表達，促進HCC的遷移和侵襲［24-25］。細胞因子信號抑制因子2（suppressor of cytokine signaling 2，SOCS2）是細胞因子信號抑制（suppressor of cytokine signaling，SOCS）家族成員之一，具有抑癌作用。轉(zhuǎn)錄組測序m6A-seq和m6A MeRIP qRT-PCR結(jié)果顯示，SOCS2為METTL3下游目標(biāo)，在細胞因子信號抑制中起重要作用。METTL3通過m6A-YTHDF2依賴途徑降低SOCS2mRNA的穩(wěn)定性，進而促進HCC細胞增殖和轉(zhuǎn)移［16］。血管生成擬態(tài)（vasculogenic mimicry，VM）與經(jīng)典腫瘤血管生成途徑不同，是不依賴機體內(nèi)皮細胞的全新腫瘤微循環(huán)模式［26］。QIAO等［27］研究發(fā)現(xiàn)，HCC組織中METTL3與VM呈正相關(guān)。對METTL3基因敲除的3D培養(yǎng)細胞的轉(zhuǎn)錄組測序分析結(jié)果顯示，m6A通過Hippo途徑介導(dǎo)VM形成，促進HCC的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。METTL3和胰島素樣生長因子2 mRNA結(jié)合蛋白2（insulin-like growth factor 2 mRNA binding protein 2，IGF2BP2）是m6A信號通路中的關(guān)鍵基因，在HCC組織中均處于上調(diào)狀態(tài)。機制研究［28］表明，METTL3-IGF2BP2通過增強瓣狀核酸內(nèi)切酶（flap endonuclease，F(xiàn)EN1）的表達，促進HCC增殖。綜上可知，METTL3通過作用于EMT、VM、FEN1等多種信號通路，促進HCC的發(fā)生發(fā)展。

2 METTL3在HCC治療中的作用

近年來，隨著METTL3的研究不斷深入，越來越多的METTL3作用通路成為研究治療HCC的新靶點。例如，在研究METTL3與糖代謝的關(guān)系時，研究者首次闡明下調(diào)METTL3的表達可以抑制糖酵解，而這一途徑可成為對抗HCC的潛在治療策略［20］。FEN1作為IGF2BP2的下游靶點，在肺癌、胃癌、乳腺癌等多種癌癥中表達均處于上調(diào)狀態(tài)［29-31］。因此，在IGF2BP2的研究中，研究者認為METTL3-IGF2BP2-FEN1軸可作為潛在的HCC治療靶點［28］。免疫系統(tǒng)在HCC發(fā)生中起重要作用［32］。HCC細胞中METTL3低表達可增加免疫細胞浸潤，從而增強抗腫瘤免疫應(yīng)答［33］。由于炎癥亞型的免疫檢查點通路的激活和上調(diào)，免疫炎癥表型的患者更可能受益于免疫治療［34］。METTL3與其他腫瘤免疫治療也密切相關(guān)。例如，METTL3缺陷型腫瘤，通過抗程序性細胞死亡蛋白（programmed cell death-1，PD-1）抗體治療，減緩CT26結(jié)直腸癌和B16黑色素瘤小鼠的腫瘤生長［35］。在人索拉非尼耐藥的HCC細胞中，METTL3顯著下調(diào)。在培養(yǎng)的HCC細胞中，METTL3可促進索拉非尼耐藥和血管生成基因的表達，并激活自噬相關(guān)途徑。機制研究［36］表明，METTL3可以通過下調(diào)FOXO3提高HCC對索拉非尼的耐藥性。

3 METTL3與HCC預(yù)后的關(guān)系

近年來，越來越多的學(xué)者通過分析數(shù)據(jù)和構(gòu)建模型，研究m6A相關(guān)基因與腫瘤預(yù)后的關(guān)系，結(jié)果表明METTL3在預(yù)測HCC的預(yù)后中有重要意義。有研究［12］基于腫瘤基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）數(shù)據(jù)庫，通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，METTL3高表達的患者存活率較低。單因素和多因素Cox回歸分析及受試者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線下面積的計算結(jié)果顯示，METTL3可成為HCC預(yù)后指標(biāo)。通過獨立數(shù)據(jù)分析研究，METTL3和YTHDF1過表達與總生存率降低密切相關(guān)，具有獨立預(yù)測HCC預(yù)后的意義［37-38］。HUANG等［39］通過建立由m6A相關(guān)基因組成的HCC預(yù)后模型，發(fā)現(xiàn)與正常組織相比，HCC中的METTL3等m6A基因表達存在統(tǒng)計學(xué)差異，并與HCC的預(yù)后明顯相關(guān)。METTL3等m6A RNA甲基化調(diào)控子與HCC的世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）分期顯著相關(guān)，也是總生存率的獨立預(yù)后標(biāo)志物，其中METTL3是HCC惡性進展的關(guān)鍵參與者，在預(yù)后和治療決策方面具有潛在價值［40］。WU等［41］通過分析374例HCC患者的基因表達特征，確定預(yù)測基因并進行LASSO分析，最終開發(fā)了1種由METTL3、YTHDF2、YTHDF1、KIAA1429、ZC3H13組成的預(yù)后標(biāo)志物。HCC高?；颊咧酗L(fēng)險基因（METTL3、KIAA1429、YTHDF1、YTHDF2）呈高表達狀態(tài)，而保護性基因ZC3H13呈低表達狀態(tài)，由此可從基因水平鑒別出HCC高危的患者。

4 展望

METTL3作為m6A甲基化修飾關(guān)鍵的調(diào)控基因，可通過介導(dǎo)MYC、Snail等基因的表達，激活血管生成通路等途徑，在體內(nèi)發(fā)揮重要作用。已有多項研究［13-14］證實，在前列腺癌、胃癌等腫瘤中，METTL3均存在異常表達。在HCC中，METTL3的表達多處于上調(diào)狀態(tài)，且與HCC的病理分級呈正相關(guān)。機制研究［26］證實，METTL3在HCC的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，可通過調(diào)控腫瘤微循環(huán)模式促進HCC的惡性轉(zhuǎn)歸。此外，METTL3在HCC中的高表達狀態(tài)，也被證實可預(yù)測患者的不良預(yù)后。鑒于METTL3在HCC中的重要作用，目前已通過免疫治療方法調(diào)控METTL3，增強PD-1等藥物對HCC的療效，或降低肝癌對索拉菲尼的耐藥性，提高化療藥物的治療。然而，目前尚無針對METTL3的靶向藥物。在未來深入探究METTL3在HCC發(fā)生發(fā)展及治療中的作用機制，開發(fā)可靶向針對METTL3的化合物，或可為HCC的治療提供新的思路與方案。