Nature Cancer 发文：RNA甲基化状态与多种上皮癌的侵袭和转移表型密切相关

RNA的化学修饰也参与控制基因表达，其中RNA N6-甲基腺苷（m⁶A）是最丰富的内部修饰。目前，m⁶A转录组研究已确定了7000多个mRNA转录物中的甲基化位点，其中许多甲基化位点在人类和小鼠之间是保守的。脂肪和肥胖相关蛋白（FTO）是一种m⁶A去甲基酶，且已被证明在胶质母细胞瘤和黑色素瘤等癌症中发挥作用，但FTO在肿瘤进展的作用和潜在机制仍不清楚。

近日，布鲁塞尔自由大学癌症表观遗传学Franois Fuks教授研究团队在Nature Cancer发表题为“Downregulation of the FTO m⁶A RNA demethylase promotes EMT-mediated progression of epithelial tumors and sensitivity to Wnt inhibitors”的研究文章。该研究证明FTO缺失，会导致m⁶A增加和Wnt信号级联关键mRNAs的3′端改变，诱导上皮-间充质转化（EMT）程序，从而使小鼠对Wnt抑制敏感。在体内和体外，FTO沉默均促进肿瘤生长、癌细胞转移和侵袭。此外，该研究还证明FTO是Wnt触发EMT和肿瘤进展的关键调节因子。 

文章发表于Nature Cancer

为了解癌症中FTO水平变化的原因，研究人员首先对癌症基因组图谱（TCGA）数据库中肿瘤样本与健康对照组中FTO的表达差异进行了探究，发现上皮癌（膀胱、乳腺、宫颈、肾、肺、前列腺、甲状腺和子宫）和非上皮癌类型（胶质母细胞瘤）中FTO显著下调，表明FTO下调在癌症中广泛存在。

乳腺癌是最常见和最具临床挑战性的癌症类型之一，研究人员进一步探讨了乳腺癌中FTO下调的原因。通过质谱分析发现，人类乳腺癌中低FTO肿瘤样本的m⁶A甲基化降低，m⁶A标记的整体水平高于健康组织。接下来，研究人员将SKBR3乳腺癌细胞中FTO沉默，结果显示，FTO敲除的癌细胞形成乳腺球的能力增强。MCF7细胞是另一种腔型乳腺癌模型，研究发现，MCF7细胞中的FTO缺失导致免疫受损小鼠中克隆原性增加和植入增强（图1）。表明FTO下调促进乳腺肿瘤的发生，其肿瘤抑制作用取决于它的m⁶A去甲基化活性。 

图1.FTO缺失促进乳腺肿瘤的发生。来源：Nature Cancer

癌症干细胞扩散与肿瘤复发和转移性扩散有关，研究人员推测FTO缺失可能有利于乳腺肿瘤的进展。在实时趋化性分析中，FTO缺失的SKBR3细胞显示出比对照细胞更大的迁移和侵袭能力，这种差异取决于FTO的催化活性。此外，与SKBR3细胞一样，FTO缺失也加速了MCF7乳腺癌细胞的迁移。利用腔内乳腺癌人源肿瘤异种移植（PDX）模型评估显示，用FTO抑制剂甲氯芬酸（MA）治疗可显著增强原发性乳腺肿瘤的植入，FTO缺失肿瘤的代谢活性高于对照肿瘤（图2）。表明FTO的下调促进了体内癌细胞的侵袭和转移。

此外，前列腺癌、宫颈癌、子宫癌和肺癌的分析结果证实，FTO作为肿瘤抑制因子，低FTO表达与各种上皮癌的侵袭和转移表型相关。  

图2.FTO缺失促进乳腺癌的进展和转移。来源：Nature Cancer

研究团队对RNA测序（RNA-seq）获得的数据进行了基因集富集分析（GSEA）。结果发现，与RNAi对照的SKBR3细胞相比，RNAi FTO中间充质基因表达增加，上皮基因表达减少，表明FTO是EMT的调节因子，FTO的下调促进了体外培养的癌细胞和体内异种移植瘤的EMT。基于TCGA人类肿瘤组织活检的数据分析，乳腺癌、前列腺癌和其他上皮癌中FTO也显著下调（图3），表明FTO是EMT以前未被认识到的负调节因子。 

图3.FTO缺失引发EMT。来源：Nature Cancer