2023, Vol. 30
2. 上海交通大学医学院附属第九人民医院泌尿外科, 上海 200011;
3. 上海市浦东新区公利医院泌尿外科、男科学部, 上海 200135
2. Department of Urology, Ninth People's Hospital, School of Medicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200011, China;
3. Department of Urology and Andrology, Gongli Hospital, Navy Medical University, Shanghai 200135, China
甲基转移酶样3(methyltransferase like 3，METTL3)是第1个被提取和命名的人RNA m6A甲基化转移酶，可与之后被发现的METTL4形成稳定的异二聚体复合物，发挥催化RNA甲基转移的作用[1]，从而影响多种生物学过程[2-5]。
近年来，多项研究[6-8]发现，METTL3在人类乳腺癌、胃癌等多种恶性肿瘤中表达失调，表明METTL3可能与肿瘤的发生发展密切相关。Xu等[9]研究发现，METTL3、METTL14、KIAA1429、ALKBH5、YTHDF1等m6A调控基因的表达失调与胰腺癌肿瘤组织中免疫细胞浸润水平改变显著相关。肿瘤微环境中成分的改变可能是METTL3参与肿瘤发生发展的重要机制[10]。然而，目前关于METTL3与各种类型肿瘤关系的临床证据仍不足。因此，本研究利用癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas, TCGA)数据库分析METTL3基因在各类型肿瘤中的表达，及其与预后、肿瘤微环境细胞浸润等的相关性，进而补充临床数据。
1 资料与方法 1.1 RNA测序数据与临床资料获取从美国国家癌症研究所的TCGA(https://www.cancer.gov/about-nci/organization/ccg/research/structural-genomics/tcga)下载各类型癌症的METTL3 RNA测序数据与临床资料，共纳入7 900例肿瘤组织和724例正常组织，包括20种肿瘤组织及其癌旁正常组织。分析各类肿瘤组织及其癌旁正常组织中METTL3基因表达的差异。
1.2 METTL3基因表达对预后的影响采用R 4.0.5“survival ”包进行单因素Cox回归分析，评估METTL3表达水平对各类型肿瘤患者预后的影响。根据METTL3中位表达值将各肿瘤样本分为METTL3高表达组与低表达组，绘制Kaplan-Meier曲线，采用log-rank检验比较各类肿瘤两组患者的总生存期(overall survival, OS)及无进展生存期(progression-free survial, PFS)。检验水准(α)为0.05。
1.3 METTL3基因表达与肿瘤微环境免疫细胞浸润的相关性分析利用R语言IOBR软件包(0.99.9)的deconvo_epic和deconvo_quantiseq方法计算肿瘤微环境中免疫细胞的浸润水平。采用Pearson相关系数分析METTL3表达水平与肿瘤微环境中免疫细胞浸润水平的关系。检验水准(α)为0.05。
1.4 METTL3基因表达与抑制性免疫检查点基因表达水平的相关性采用Pearson相关系数分析METTL3基因表达水平与抑制性免疫检查点基因表达水平的关系。检验水准(α)为0.05。
2 结果 2.1 各类肿瘤组织中METTL3基因的表达结果(图 1)显示：与正常组织相比，METTL3在膀胱尿路上皮癌(BLCA)、胆管癌(CHOL)、结肠癌(COAD)、食管癌(ESCA)、胶质瘤(GBM)、头颈鳞状细胞癌(HNSC)、肾透明细胞癌(KIRC)、脑低级别胶质瘤(LGG)、肝细胞癌(LIHC)、肺腺癌(LUAD)、肺鳞癌(LUSC)、前列腺癌(PRAD)、直肠腺癌(READ)以及胃癌(STAD)肿瘤组织中上调(P＜0.05)；在肾嫌色细胞癌(KICH)和甲状腺癌(THCA)肿瘤组织中下调(P＜0.001)。浸润性乳腺癌(BRCA)与胰腺癌(PAAD)的肿瘤组织与正常组织中METTL3表达差异无统计学意义。
|
| 图 1 METTL3在各类型肿瘤组织中的表达 1：膀胱尿路上皮癌(19/408)；2：浸润性乳腺癌(113/1 098)；3：胆管癌(9/36)；4：结肠癌(41/458)；5：食管癌(11/162)；6：胶质瘤(5/167)；7：头颈鳞状细胞癌(44/502)；8：肾嫌色细胞癌(24/65)；9：肾透明细胞癌(72/531)；10：肾乳头状细胞瘤(32/289)11：脑低级别胶质瘤(5/525)；12：肝细胞癌(50/373)；13：肺腺癌(59/515)；14：肺鳞癌(49/501)；15：胰腺癌(4/178)；16：前列腺癌(52/496)；17：直肠腺癌(10/167)；18：胃癌(32/375)；19：甲状腺癌(58/510)；20：子宫内膜癌(35/544)。*P＜0.05、**P＜0.01、***P＜0.001。 |
选取肿瘤组织例数大于100且预后信息完整的数据集，分析METTL3对各类型肿瘤患者预后的影响。结果(图 2、图 3)显示：METTL3高表达的LIHC患者远期OS及PFS更短(P＜0.05)；METTL3高表达能延长PAAD患者远期OS及PFS(P＜0.05)；METTL3高表达的PRAD患者远期PFS更短(P＜0.05)。
|
| 图 2 各类肿瘤患者预后森林图 A：总生存期；B：无进展生存期。LIHC：肝细胞癌；PAAD：胰腺癌；PRAD：前列腺癌；STAD：胃癌；KIRC：肾透明细胞癌；LUSC：肺鳞癌；LUAD：肺腺癌；UCEC：子宫内膜癌；THCA：甲状腺癌；BLCA：膀胱尿路上皮癌；ESCA：食管癌；LGG：脑低级别胶质瘤；BRCA：浸润性乳腺癌；KIRP：肾乳头状细胞瘤；HNSC：头颈鳞状细胞癌；GBM：胶质瘤；COAD：结肠癌。 |
|
| 图 3 各类肿瘤患者Kaplan-Meier生存曲线 A：肝细胞癌；B：胰腺癌；C：前列腺癌。 |
Pearson分析结果(图 4)显示：LIHC肿瘤组织中，METTL3表达水平主要与癌症相关成纤维细胞(cancer associated fibroblast，CAF)、B细胞、M1型巨噬细胞、M2型巨噬细胞、中性粒细胞、CD4+ T细胞、CD8+ T细胞、调节性T细胞(regulatory T cell，Treg)和NK细胞浸润水平正相关(P＜0.05)；PRAD肿瘤组织中，METTL3表达水平与B细胞、M2型巨噬细胞、中性粒细胞和NK细胞浸润水平均正相关(P＜0.05)；PAAD肿瘤组织中，METTL3表达水平与B细胞、巨噬M2细胞、单核细胞、CD4+T细胞、CD8+ T细胞、Tregs、树突状细胞、内皮细胞和NK细胞浸润水平正相关(P＜0.05)。
|
| 图 4 METTL3表达与肿瘤微环境中免疫细胞浸润水平的Pearson相关性分析 A：deconvo_epic算法；B：deconvo_quantiseq算法。LIHC：肝细胞癌；PAAD：胰腺癌；PRAD：前列腺癌；STAD：胃癌；KIRC：肾透明细胞癌；LUSC：肺鳞癌；LUAD：肺腺癌；UCEC：子宫内膜癌；THCA：甲状腺癌；BLCA：膀胱尿路上皮癌；ESCA：食管癌；LGG：脑低级别胶质瘤；BRCA：浸润性乳腺癌；KIRP：肾乳头状细胞瘤；HNSC：头颈鳞状细胞癌；GBM：胶质瘤；COAD：结肠癌。 |
Pearson分析结果(图 5)显示：大部分肿瘤组织中，METTL3表达水平与VEGFA、EDNRB、IL-12A、CD276、ADORA2A、IL-13、ARG1、C10orf54、CD274和IL-10基因表达水平正相关。其中，LIHC肿瘤组织中，METTL3表达水平与除IL-13、IL-4和VTCN1外的抑制性免疫检查点基因的表达水平正相关(P＜0.05)；PRAD肿瘤组织中，METTL3表达水平与IL-10、CD276、IL-12A、VEGFA、EDNRB和BTLA基因的表达水平正相关(P＜0.05)；PAAD肿瘤组织中，METTL3表达水平与除VEGFB、LAG3、IL-4、BTLA外的抑制性免疫检查点基因表达水平正相关(P＜0.05)。
|
| 图 5 METTL3表达与抑制性免疫检查点基因表达水平的Pearson相关性分析 LIHC：肝细胞癌；PAAD：胰腺癌；PRAD：前列腺癌；STAD：胃癌；KIRC：肾透明细胞癌；LUSC：肺鳞癌；LUAD：肺腺癌；UCEC：肾乳头状细胞瘤；THCA：甲状腺癌；BLCA：膀胱尿路上皮癌；ESCA：食管癌；LGG：脑低级别胶质瘤；BRCA：浸润性乳腺癌；KIRP：肾乳头状细胞瘤；HNSC：头颈鳞状细胞癌；GBM：胶质瘤；COAD：结肠癌。 |
本研究中，大部分类型肿瘤组织中存在METTL3的异常表达，以高表达为主(16/20)，证实其促癌作用。但是，METTL3表达失调仅与LIHC和PAAD患者的远期OS相关。由于TCGA数据库中一些恶性度不高的肿瘤(如PRAD)患者的OS评价准确性受队列中死亡事件数量的影响[11]。因此，本研究选用PFS作为临床事件终点，进一步分析METTL3表达失调对各类肿瘤患者预后的影响，结果显示METTL3表达上调影响LIHC、PAAD和PRAD患者的PFS，其中LIHC、PRAD患者PFS缩短，而PAAD患者延长。
肿瘤微环境主要由免疫细胞、间质细胞、微血管和细胞外基质(extracellular matrix，ECM)组成。近年来，多项研究[12-13]认为，肿瘤微环境能促进癌症进展，且肿瘤微环境相关细胞浸润与PRAD、直肠癌等肿瘤患者的预后相关[14-15]。本研究中，LIHC和PRAD肿瘤组织中METTL3表达上调均与M2型巨噬细胞浸润相关；此外，LIHC肿瘤组织中METTL3表达水平还与Tregs和CAFs浸润水平正相关。而肿瘤微环境中Tregs、M2型巨噬细胞和CAFs主要发挥促进肿瘤进展的作用[15-17]。这些研究表明，在LIHC和PRAD肿瘤组织中，METTL3可能通过促进M2型巨噬细胞、Tregs和(或)CAFs浸润来发挥促癌作用。
此外，已有研究[18-21]表明，一些抑制性免疫检查点基因高表达可促进LIHC和PRAD发生和进展。本研究中，LIHC肿瘤组织中METTL3基因表达水平与除IL-13、IL-4和VTCN1外的抑制性免疫检查点基因的表达水平正相关，而PRAD肿瘤组织中的METTL3表达水平与IL-10、CD276、IL-12A、VEGFA、EDNRB和BTLA基因表达正相关，提示METTL3可能通过促进抑制性免疫检查点基因的表达来发挥促癌作用。
综上所述，本研究表明，METTL3基因在大多类型肿瘤组织中表达上调，但仅与LIHC、PAAD和PRAD患者预后相关，主要导致LIHC、PRAD进展。METTL3基因可能主要通过促进M2型巨噬细胞、Treg和(或)CAF浸润及抑制性免疫检查点基因表达发挥促癌作用。本研究与Guo等[22]研究结论相似，且进一步丰富了PFS等数据。
利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。
| [1] |
SENDINC E, SHI Y. RNA m6A methylation across the transcriptome[J]. Mol Cell, 2023, 83(3): 428-441.
[DOI]
|
| [2] |
MENG W Y, XIAO H, MEI P Y, et al. Critical roles of METTL3 in translation regulation of cancer[J]. Biomolecules, 2023, 13(2): 243.
[DOI]
|
| [3] |
XU Y Q, ZHANG Y Z, LUO Y Z, et al. Novel insights into the METTL3-METTL14 complex in musculoskeletal diseases[J]. Cell Death Discov, 2023, 9(1): 170.
[DOI]
|
| [4] |
杨理超, 吴国涛, 吴强, 等. m6A RNA甲基化修饰在炎症性肠病中的研究进展[J]. 中华炎性肠病杂志(中英文), 2022, 6(2): 174-178. YANG L C, WU G T, WU Q, et al. Research progress of m6A RNA methylation modification in inflammatory bowel disease[J]. Chin J Inflamm Bowel Dis, 2022, 6(2): 174-178. |
| [5] |
WANG L, TANG Y. N6-methyladenosine (m6A) in cancer stem cell: from molecular mechanisms to therapeutic implications[J]. Biomed Pharmacother, 2023, 163: 114846.
[DOI]
|
| [6] |
YANG D D, CHEN Z H, YU K, et al. METTL3 promotes the progression of gastric cancer via targeting the MYC pathway[J]. Front Oncol, 2020, 10: 115.
[DOI]
|
| [7] |
WANG H, XU B, SHI J. N6-methyladenosine METTL3 promotes the breast cancer progression via targeting Bcl-2[J]. Gene, 2020, 722: 144076.
[DOI]
|
| [8] |
WU F, ZHANG Y, FANG Y, et al. Elevated expression of inhibitor of apoptosis-stimulating protein of p53 (iASPP) and methyltransferase-like 3 (METTL3) correlate with poor prognosis in FIGO Ib1-Ⅱa squamous cell cervical cancer[J]. J Cancer, 2020, 11(9): 2382-2389.
[DOI]
|
| [9] |
XU F S, ZHANG Z L, YUAN M, et al. M6A regulatory genes play an important role in the prognosis, progression and immune microenvironment of pancreatic adenocarcinoma[J]. Cancer Invest, 2021, 39(1): 39-54.
[DOI]
|
| [10] |
THORSSON V, GIBBS D L, BROWN S D, et al. The Immune Landscape of Cancer[J]. Immunity, 2018, 48(4): 812-830.
[DOI]
|
| [11] |
LIU J F, LICHTENBERG T, HOADLEY K A, et al. An integrated TCGA pan-cancer clinical data resource to drive high-quality survival outcome analytics[J]. Cell, 2018, 173(2): 400-416.
[DOI]
|
| [12] |
ANDERSON N M, SIMON M C. The tumor microenvironment[J]. Curr Biol, 2020, 30(16): R921-R925.
[DOI]
|
| [13] |
BADER J E, VOSS K, RATHMELL J C. Targeting metabolism to improve the tumor microenvironment for cancer immunotherapy[J]. Mol Cell, 2020, 78(6): 1019-1033.
[DOI]
|
| [14] |
WU Z C, CHEN H, LUO W Y, et al. The landscape of immune cells infiltrating in prostate cancer[J]. Front Oncol, 2020, 10: 517637.
[DOI]
|
| [15] |
JI D B, SONG C, LI Y H, et al. Combination of radiotherapy and suppression of Tregs enhances abscopal antitumor effect and inhibits metastasis in rectal cancer[J]. J Immunother Cancer, 2020, 8(2): e000826.
[DOI]
|
| [16] |
DE VISSER K E, JOYCE J A. The evolving tumor microenvironment: from cancer initiation to metastatic outgrowth[J]. Cancer Cell, 2023, 41(3): 374-403.
|
| [17] |
YAMAMOTO Y, KASASHIMA H, FUKUI Y, et al. The heterogeneity of cancer-associated fibroblast subpopulations: their origins, biomarkers, and roles in the tumor microenvironment[J]. Cancer Sci, 2023, 114(1): 16-24.
[DOI]
|
| [18] |
YANG M J, TANG X, ZHANG Z L, et al. Tandem CAR-T cells targeting CD70 and B7-H3 exhibit potent preclinical activity against multiple solid tumors[J]. Theranostics, 2020, 10(17): 7622-7634.
[DOI]
|
| [19] |
SULLIVAN K M, JIANG X Y, GUHA P, et al. Blockade of interleukin 10 potentiates antitumour immune function in human colorectal cancer liver metastases[J]. Gut, 2023, 72(2): 325-337.
[DOI]
|
| [20] |
SAMIEA A, YOON J S J, ONG C J, et al. Interleukin-10 induces expression of neuroendocrine markers and PDL1 in prostate cancer cells[J]. Prostate Cancer, 2020, 2020: 5305306.
|
| [21] |
SHENDEROV E, DE MARZO A M, LOTAN T L, et al. Neoadjuvant enoblituzumab in localized prostate cancer: a single-arm, phase 2 trial[J]. Nat Med, 2023, 29(4): 888-897.
|
| [22] |
GUO Y, HENG Y, CHEN H, et al. Prognostic values of METTL3 and its roles in tumor immune microenvironment in pan-cancer[J]. J Clin Med, 2022, 12(1): 155.
|
