8月13日，福建醫(yī)科大學研究團隊在期刊《Cell Death Discovery》上發(fā)表了研究論文，題為“METTL14-mediated m6A mRNA modification of G6PD promotes lung adenocarcinoma”，本研究中，定量檢測和免疫組織化學(IHC)分析表明，m6A在肺腺癌組織中的表達水平高于癌旁正常組織。此外，METTL14在肺腺癌組織中的表達顯著升高。在肺腺癌細胞系中，METTL14和m6A的表達水平均高于正常肺上皮細胞。敲低METTL14顯著降低了肺腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲。相反，在肺腺癌中，METTL14的過表達顯著增強了這些細胞過程，而突變型METTL14則無此作用。體內研究表明，穩(wěn)定敲低METTL14導致腫瘤體積和重量顯著減少，ki67陽性細胞和肺轉移部位減少。重要的是，敲低METTL14降低了LUAD細胞的糖酵解活性。通過RNA測序和MeRIP測序的結合，研究人員發(fā)現(xiàn)了許多改變的基因，并證實在mettl14介導的m6A修飾后，IGF2BP2增強了G6PD mRNA的穩(wěn)定性，從而促進腫瘤的生長和轉移。血清G6PD水平越高，肺腺癌患者的總生存期(OS)越差。綜上所述，本研究表明，METTL14通過m6a - igf2bp2依賴的機制在轉錄后水平上調G6PD的表達，從而穩(wěn)定G6PD mRNA。這些發(fā)現(xiàn)為肺腺癌的抗代謝治療提供了潛在的診斷生物標志物和有效靶點。
背景知識
肺癌(Lung cancer, LC)是一種全球性的惡性腫瘤，具有較高的發(fā)病率和死亡率。據(jù)估計，肺癌每年約有220萬新發(fā)病例和180萬例死亡，使其成為全球癌癥相關死亡的主要原因。肺癌可分為小細胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)和非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)。NSCLC約占病例的85%，包括腺癌、大細胞癌和鱗狀細胞癌等亞型。其中，肺腺癌(lung adenocarcinoma, LUAD)是NSCLC中常見的類型，治療反應差，生存率低，且病理進展快，易發(fā)生遠端轉移。因此，全面了解參與LUAD進展的分子機制對于提供更好的診斷和治療是必要的。
N6-甲基腺苷(m6A)是RNA的一種可逆修飾，在細胞RNA中約占所有甲基化核苷酸的一半。m6A修飾影響多種生物學過程，包括組織發(fā)育、干細胞維持和分化以及DNA損傷響應。迄今為止，已鑒定出一系列添加(寫入)、識別(閱讀)和去除(擦除)RNA分子上甲基基團的蛋白質。如果上述任何過程失控，都可能導致目標基因表達異常，從而引發(fā)肺癌、胰腺癌、膠質母細胞瘤和乳腺癌等疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，m6A修飾可被視為潛在且有價值的腫瘤診斷生物標志物和治療靶點，用于腫瘤發(fā)生、侵襲、轉移和耐藥的診斷和治療。METTL3被闡明具有多種關鍵功能，通過調節(jié)癌基因和腫瘤抑制基因的表達來促進細胞增殖、遷移和侵襲。METTL14作為METTL3不可或缺的構象激活劑，也在各種癌癥類型中的腫瘤進展中發(fā)揮著重要作用。FTO被證明通過降低m6A水平和mRNA穩(wěn)定性來調節(jié)MZF1表達，從而促進肺鱗狀細胞癌的腫瘤進展。近期的研究表明，m6A及其相關蛋白質在包括肺癌在內的多種癌癥的腫瘤發(fā)生和癌癥進展中起著關鍵作用。例如，METTL3對于肺癌細胞中的TGF-β誘導的上皮-間質轉化至關重要，而YTHDF2通過增強6PGD mRNA的翻譯促進肺癌細胞生長。然而，m6A在LUAD中的生物學意義和潛在機制尚不為人所知。
METTL14促進LUAD細胞的增殖和遷移
為了研究METTL14對肺腺癌惡性程度的影響，研究人員在肺腺癌A549和H1299細胞系中使用shRNAs敲低METTL14。CCK-8檢測結果顯示，這導致細胞活力顯著降低。進一步的EDU染色分析證實METTL14敲低導致細胞增殖下降。研究人員使用遷移實驗檢測了細胞侵襲能力，劃痕實驗檢測了細胞遷移能力。與shNC組相比，shMETTL14-1和shMETTL14-2顯著抑制細胞的遷移和侵襲。反之，過表達METTL14顯著促進細胞增殖和侵襲。此外，當研究人員將METTL14的第298位(METTL14- r298p)突變后，METTL14- r298p對甲基轉移酶復合物的靶點識別至關重要。這些發(fā)現(xiàn)表明METTL14對LUAD細胞增殖和遷移過程的影響依賴于其作為RNA甲基化修飾因子的功能。
圖1：敲低METTL14可抑制肺腺癌細胞的增殖和遷移
圖2：METTL14通過m6A修飾調控LUAD細胞的增殖和遷移
METTL14缺乏會減緩LUAD細胞生長和轉移
為了評估METTL14在體內敲低后結果的一致性，研究人員將穩(wěn)定敲低METTL14的A549細胞移植到裸鼠皮下。30天后，與shNC組相比，METTL14敲除顯著限制了腫瘤的體積和重量。免疫組織化學分析進一步證實，METTL14敲低導致腫瘤組織切片中Ki67陽性細胞數(shù)量減少。此外，HE染色顯示，抑制METTL14可減少細胞注射后的肺轉移灶數(shù)量。這些發(fā)現(xiàn)共同表明，METTL14水平的升高促進了肺腺癌中癌細胞增殖的加速。
大量研究表明，肺腺癌的有氧糖酵解表型與腫瘤的形成、進展和轉移高度相關。因此，研究人員試圖研究METTL14是否調控肺腺癌的糖酵解過程。鼓舞人心的是，研究人員觀察到，與對照組相比，敲低METTL14導致A549和H1299細胞的乳酸生成和葡萄糖攝取減少。此外，ECAR的動力學特征表明，METTL14缺失后，糖酵解功能顯著下降，伴隨著糖酵解、糖酵解能力和糖酵解儲備降低。
研究小結
本研究結果表明，METTL14顯著提高了G6PD在肺腺癌組織和細胞中的m6A水平。此外，IGF2BP2被確定為穩(wěn)定G6PD，促進腫瘤生長和轉移的關鍵。因此，靶向METTL14-IGF2BP2-G6PD通路有望成為治療人類肺腺癌的新策略。
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