转移重要机制！福建医科大学发文：揭示肺腺癌治疗新生物标记物和有效靶点

8月13日，福建医科大学研究团队在期刊《Cell Death Discovery》上发表了研究论文，题为“METTL14-mediated m6A mRNA modification of G6PD promotes lung adenocarcinoma”，本研究中，定量检测和免疫组织化学(IHC)分析表明，m6A在肺腺癌组织中的表达水平高于癌旁正常组织。此外，METTL14在肺腺癌组织中的表达显著升高。在肺腺癌细胞系中，METTL14和m6A的表达水平均高于正常肺上皮细胞。敲低METTL14显著降低了肺腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭。相反，在肺腺癌中，METTL14的过表达显著增强了这些细胞过程，而突变型METTL14则无此作用。体内研究表明，稳定敲低METTL14导致肿瘤体积和重量显著减少，ki67阳性细胞和肺转移部位减少。重要的是，敲低METTL14降低了LUAD细胞的糖酵解活性。通过RNA测序和MeRIP测序的结合，研究人员发现了许多改变的基因，并证实在mettl14介导的m6A修饰后，IGF2BP2增强了G6PD mRNA的稳定性，从而促进肿瘤的生长和转移。血清G6PD水平越高，肺腺癌患者的总生存期(OS)越差。综上所述，本研究表明，METTL14通过m6a - igf2bp2依赖的机制在转录后水平上调G6PD的表达，从而稳定G6PD mRNA。这些发现为肺腺癌的抗代谢治疗提供了潜在的诊断生物标志物和有效靶点。

https://www.nature.com/articles/s41420-024-02133-w#Sec9

背景知识

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肺癌(Lung cancer, LC)是一种全球性的恶性肿瘤，具有较高的发病率和死亡率。据估计，肺癌每年约有220万新发病例和180万例死亡，使其成为全球癌症相关死亡的主要原因。肺癌可分为小细胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)和非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)。NSCLC约占病例的85%，包括腺癌、大细胞癌和鳞状细胞癌等亚型。其中，肺腺癌(lung adenocarcinoma, LUAD)是NSCLC中最常见的类型，治疗反应差，生存率低，且病理进展快，易发生远端转移。因此，全面了解参与LUAD进展的分子机制对于提供更好的诊断和治疗是必要的。

N6-甲基腺苷(m6A)是RNA的一种可逆修饰，在细胞RNA中约占所有甲基化核苷酸的一半。m6A修饰影响多种生物学过程，包括组织发育、干细胞维持和分化以及DNA损伤响应。迄今为止，已鉴定出一系列添加(写入)、识别(阅读)和去除(擦除)RNA分子上甲基基团的蛋白质。如果上述任何过程失控，都可能导致目标基因表达异常，从而引发肺癌、胰腺癌、胶质母细胞瘤和乳腺癌等疾病的发生和发展。因此，m6A修饰可被视为潜在且有价值的肿瘤诊断生物标志物和治疗靶点，用于肿瘤发生、侵袭、转移和耐药的诊断和治疗。METTL3被阐明具有多种关键功能，通过调节癌基因和肿瘤抑制基因的表达来促进细胞增殖、迁移和侵袭。METTL14作为METTL3不可或缺的构象激活剂，也在各种癌症类型中的肿瘤进展中发挥着重要作用。FTO被证明通过降低m6A水平和mRNA稳定性来调节MZF1表达，从而促进肺鳞状细胞癌的肿瘤进展。最近的研究表明，m6A及其相关蛋白质在包括肺癌在内的多种癌症的肿瘤发生和癌症进展中起着关键作用。例如，METTL3对于肺癌细胞中的TGF-β诱导的上皮-间质转化至关重要，而YTHDF2通过增强6PGD mRNA的翻译促进肺癌细胞生长。然而，m6A在LUAD中的生物学意义和潜在机制尚不为人所知。

METTL14促进LUAD细胞的增殖和迁移

 02 

为了研究METTL14对肺腺癌恶性程度的影响，研究人员在肺腺癌A549和H1299细胞系中使用shRNAs敲低METTL14。CCK-8检测结果显示，这导致细胞活力显著降低。进一步的EDU染色分析证实METTL14敲低导致细胞增殖下降。研究人员使用迁移实验检测了细胞侵袭能力，划痕实验检测了细胞迁移能力。与shNC组相比，shMETTL14-1和shMETTL14-2显著抑制细胞的迁移和侵袭。反之，过表达METTL14显著促进细胞增殖和侵袭。此外，当研究人员将METTL14的第298位(METTL14- r298p)突变后，METTL14- r298p对甲基转移酶复合物的靶点识别至关重要。这些发现表明METTL14对LUAD细胞增殖和迁移过程的影响依赖于其作为RNA甲基化修饰因子的功能。

图1：敲低METTL14可抑制肺腺癌细胞的增殖和迁移

图2：METTL14通过m6A修饰调控LUAD细胞的增殖和迁移

METTL14缺乏会减缓LUAD细胞生长和转移

 03 

为了评估METTL14在体内敲低后结果的一致性，研究人员将稳定敲低METTL14的A549细胞移植到裸鼠皮下。30天后，与shNC组相比，METTL14敲除显著限制了肿瘤的体积和重量。免疫组织化学分析进一步证实，METTL14敲低导致肿瘤组织切片中Ki67阳性细胞数量减少。此外，HE染色显示，抑制METTL14可减少细胞注射后的肺转移灶数量。这些发现共同表明，METTL14水平的升高促进了肺腺癌中癌细胞增殖的加速。

大量研究表明，肺腺癌的有氧糖酵解表型与肿瘤的形成、进展和转移高度相关。因此，研究人员试图研究METTL14是否调控肺腺癌的糖酵解过程。鼓舞人心的是，研究人员观察到，与对照组相比，敲低METTL14导致A549和H1299细胞的乳酸生成和葡萄糖摄取减少。此外，ECAR的动力学特征表明，METTL14缺失后，糖酵解功能显著下降，伴随着糖酵解、糖酵解能力和糖酵解储备降低。

研究小结

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本研究结果表明，METTL14显著提高了G6PD在肺腺癌组织和细胞中的m6A水平。此外，IGF2BP2被确定为稳定G6PD，促进肿瘤生长和转移的关键。因此，靶向METTL14-IGF2BP2-G6PD通路有望成为治疗人类肺腺癌的新策略。（转化医学网360zhyx.com）

【参考资料】

https://www.nature.com/articles/s41420-024-02133-w#Sec9

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