Mol Cancer|上海交通大学马海龙团队揭示m6A修饰参与头颈部鳞状细胞癌发生发展的作用机制

2022年8月3日 0条评论 635次阅读 0人点赞

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背景介绍

头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）起源于口腔、咽部和喉部的黏膜上皮细胞，是头颈部最常见的恶性肿瘤（图1），是全球第六大常见肿瘤，其发病率呈逐年上升趋势，预计到2030年将增加30%（Johnson et al. 2020）。介于大多数患者表现为晚期HNSCC，没有癌前病变的临床病史，针对口腔HNSCC一般采用手术切除治疗，之后依据疾病阶段进行辅助放疗或放化疗（CRT），且CRT一直是治疗咽部或喉部癌症的主要方法。

图1 HNSCC发育的解剖部位示意图（Johnson et al. 2020）。

自从DNA和组蛋白修饰的突破性发现以来，RNA修饰领域也越来越受到科学界的关注。N6-甲基腺苷（m6A）作为所有高等真核生物mRNA中最普遍的内部表观遗传修饰，其发现预示着表观转录组学领域的诞生，其在各种生理和病理条件下发挥着关键作用（Wang et al. 2014）。这种转录后RNA修饰是动态和可逆的，并受甲基化酶、去甲基化酶和优先识别m6A修饰的蛋白质的调节。其中，m6A RNA甲基化的化学基础和分子组成如图2所示，改变的m6A水平会影响RNA加工、降解和翻译，从而破坏基因表达和关键细胞过程，最终导致肿瘤发生和进展。此外，m6A相关因子的抑制剂和调节剂已被探索为治疗癌症的治疗方法。

《Mol Cancer|上海交通大学马海龙团队揭示m6A修饰参与头颈部鳞状细胞癌发生发展的作用机制》

图2 m6A RNA甲基化的化学基础和分子组成（Zhou et al. 2020）。

2022年4月9日，上海交通大学马海龙团队在Molecular Cancer上发表了题为“The m6A demethylase ALKBH5 promotes tumor progression by inhibiting RIG-I expression and interferon alpha production through the IKKε/TBK1/IRF3 pathway in head and neck squamous cell carcinoma”的研究论文。介于团队以往研究主要集中在HNSCC中IFNα的免疫调节和逃逸功能，其在免疫细胞分化和激活、抗原呈递、共刺激机制和免疫监视中起着不可或缺的作用，且IFNα在HNSCC治疗中是一把“双刃剑”，因此，团队在本次研究中试图确定在HNSCC疾病进展和IFNα产生过程中m6A修饰的状态和潜在分子机制。

团队阐明了一种新的免疫逃逸调节网络——ALKBH5/RIG-I/IFNα信号通路，其通过逃避HNSCC中DDX58 mRNA的m6A依赖性HNRNPC结合介导的免疫杀伤来促进肿瘤进展，并揭示了一种在肿瘤微环境中调节IFNα产生的新机制。

研究方法

团队首先通过HNSCC组织微阵列检测了m6A去甲基化酶的表达；其次，m6A-RNA免疫沉淀（MeRIP）测序和RNA测序用于鉴定ALKBH5的下游靶标；再者，通过ChIRP-MS全面鉴定RNA结合蛋白以探索m6A“阅读器”，ChIRP操作流程如图3所示；最后，在C3H小鼠异种移植SCC7细胞模型中分析肿瘤浸润淋巴细胞。

图3 使用生物素标记的DDX58 mRNA探针进行ChIRP测定的流程图。

实验结论

（1）下调m6A和上调m6A去甲基化酶与HNSCC不良预后相关，且上调m6A去甲基化酶可促进低m6A状态；

（2）ALKBH5可促进体外细胞增殖和体内肿瘤生长，可作为驱动HNSCC发展的致癌基因，在HNSCC进程中起基础性作用；

（3）DDX58 mRNA是HNSCC中ALKBH5介导m6A甲基化的靶点，DDX58编码蛋白质RIG-I，也就是说ALKBH5通过上调DDX58的m6A水平抑制了RIG-I表达；

（4）RIG-I过表达逆转了ALKBH5的致瘤作用，证明抑制RIG-I表达是ALKBH5介导HNSCC肿瘤发生的关键事件；

（5）沉默ALKBH5增加了DDX58的m6A修饰以及与HNRNPC的结合，促进了DDX58的成熟并增强了RIG-I蛋白的达；

（6）HNSCC中ALKBH5过表达可通过RIG-I调控抑制IFNα分泌，抑制免疫浸润，促进肿瘤进展；

（7）AKLBH5与HNSCC患者RIG-I和IFNα表达呈负相关关系。

总而言之，团队发现了一种新的ALKBH5/RIG-I/IFNα信号通路，其通过逃避HNSCC中DDX58的m6A依赖性HNRNPC结合介导的免疫杀伤来促进肿瘤进展（图4）。本研究不仅从IFNα介导的先天免疫这一新视角拓展了m6A调控肿瘤进展的理解，而且在转录后修饰水平上解释了肿瘤微环境中IFNα分泌的调控机制，为肿瘤发生和治疗HNSCC患者的提供了新的有希望的方法见解。

图4 ALKBH5通过靶向IKKε/TBK1/IRF3信号通路调控RIG-I介导的IFNα分泌，在HNSCC中发挥致癌作用，参与免疫杀伤细胞浸润，调节肿瘤发生发展。

参考文献

Jin S, Li M, Chang H, et al. The m6A demethylase ALKBH5 promotes tumor progression by inhibiting RIG-I expression and interferon alpha production through the IKKε/TBK1/IRF3 pathway in head and neck squamous cell carcinoma. Mol Cancer. 2022;21(1):97.

Johnson DE, Burtness B, Leemans CR, et al. Head and neck squamous cell carcinoma. Nat Rev Dis Primers. 2020;6(1):92.

Wang X, Lu Z, Gomez A, et al. N6-methyladenosine-dependent regulation of messenger RNA stability. Nature. 2014;505(7481):117-120.

Zhou Z, Lv J, Yu H, et al. Mechanism of RNA modification N6-methyladenosine in human cancer. Mol Cancer. 2020;19(1):104.