肺腺癌のN6-メチルアデノシンエピトランスクリプトミックランドスケープ

2024-07-16 Tue
肺腺癌におけるN6-メチルアデノシン修飾の表観トランスクリプトームの展望背景紹介肺癌は世界で最も一般的な癌の一つであり、癌関連の死亡の主要な原因でもあります。非小細胞肺癌（non–small cell lung cancer、NSCLC）はすべての肺癌症例の80%-85%を占め、その中でも肺腺癌（lung adenocarcinoma、LUAD）は低い生存率で特に注目されています。したがって、LUADの分子機構と治療戦略をよりよく理解することが急務です。遺伝子組織学、トランスクリプトミクス、エピジェネティクス、プロテオミクスの技術が進歩したことで、LUADの高致死性の原因となるいくつかの遺伝的およびゲノムの変異が明らかにされましたが、腫瘍生物学においては後転写機構の寄与がまだ十分に探求されていません。表観トランスクリプトミクス（epitranscriptomics）、すなわちRNAの「エピジェネティクス」は一連の修飾を含み、その中でもN6-メチルアデノシン（N6-methyladenosine、m6A）は哺乳類のRNAで最も一般的な修飾であり、mRNAの出力、スプライシング、翻訳、分解プロセスに広範な影響を与えます。多くの研究が、m6A修飾が腫瘍生成と転移に重大な影響を及ぼすことを確認していますが、主要な腫瘍のm6A修飾パターンの系統的な研究はまだ不足しています。
研究出典この論文はShiyan Wang、Yong Zeng、Lin Zhuなどによって執筆され、著者はそれぞれ中山大学附属第一医院胸外科と精密医学研究所、香港浸会大学環境と生物分析国家重点実験室、トロント大学などの複数の研究機関に所属しています。論文は2024年の《Cancer Discovery》に発表されました。
研究の詳細研究のフローサンプル収集と処理：
10例の非腫瘍性肺組織（NL）と51例のLUAD腫瘍から総RNAサンプルを抽出し、各サンプルで2マイクログラムの総RNAを使用しました。
NL組織サンプルは肺癌切除手術からの正常肺組織サンプルであり、腫瘍サンプルはPrincess Margaret癌症センターの患者派生肺癌モデル（UHN-PLCME）プロジェクトから得られました。
m6A修飾検出方法：
改良されたm6A免疫共沈降と高スループットシーケンシング（m6A MeRIP-seq）を用いてRNAサンプルのm6A修飾を検出しました。
大腸菌K-12の先端RNAを用いてライブラリーの規模を標準化し、それぞれのサンプルで80%以上のMeRIP IPリードが一意にマッピングされ、85.8%がタンパク質コーディング遺伝子、10.5%が長鎖非コードRNA（lncRNA）遺伝子由来でした。
データ解析：
主成分分析（PCA）を使用してリード数を解析し、NLと腫瘍サンプルを区別しました。
全体で11,409のm6A修飾遺伝子を特定し、その中には6,140の非メチル化遺伝子と8,030のメチル化遺伝子が含まれていました。さらに、3つの方法を用いて各遺伝子のm6Aレベルを定量化しました。
研究結果m6Aレベルと調節因子の関連：
サンプルのm6A調節因子のmRNA量と8,030のメチル化遺伝子のm6Aレベルを関連付けた結果、これらの遺伝子はm6Aレベルと調節因子の関連性に基づいて3つのグループ（G1、G2、G3）に分類されました。
G1遺伝子のm6Aレベルは他の2つのグループよりも顕著に低く、mRNA量が最も高く、それぞれ3’-UTRと終止コドン付近に濃縮されましたが、G2とG3遺伝子は主にCDS領域に分布していました。
m6A修飾パターンと臨床結果の関連：
共有クラスタリング方法を適用して、上位20%のメチル化遺伝子のm6Aレベルに基づいて患者をサブタイプに分類しました。m6Aレベルが最も低いP2サブタイプの患者は、他のグループよりも生存率が顕著に高いことが観察されました。
さらなる解析では、P2サブタイプは低いRNAとタンパク質量のコアライター因子WTAPと高いタンパク質レベルのイレース因子ALKBH5と関連していることが明らかになりました。
腫瘍サンプルにおける一般的な低メチル化現象：
NL組織と比べて、腫瘍サンプルでは全体的なm6Aレベルが低く、変動が大きいことが示されました。腫瘍サンプルで見られる特異的なメチル化遺伝子は、免疫学関連の経路に顕著に濃縮されていました。例えば、免疫グロブリン受容体結合と抗原結合です。
差異メチル化遺伝子の機能：
430の低メチル化遺伝子のうち、EML4は腫瘍において目立ってm6Aレベルが上昇し、その翻訳を促進し、原発腫瘍での過剰発現を引き起こしました。EML4はARPC1Aとの相互作用を介して細胞骨格の動態を調整し、擬足形成、細胞移動、局所侵入、および転移能力を強化しました。
METTL3小分子阻害剤はEML4のm6Aとタンパク質レベルを顕著に低下させ、体内の肺転移を効果的に抑制しました。
研究結論本研究はLUADにおける動的かつ機能的な表観トランスクリプトームの展望を明らかにし、さらなる研究に重要なリソースを提供しました。腫瘍転移に関連するEML4の過度なメチル化を特定することで、LUAD転移を予防するための新しい治療戦略を提案しました。この発見はm6A修飾調節の動態に関する理解を深めるだけでなく、新たな治療法の開発に科学的な根拠を提供します。
研究ハイライト重要な発見：EML4はLUAD転移を促進する重要な因子であり、その過度なメチル化がタンパク質の翻訳を促進し、広範な原発腫瘍での過剰発現を引き起こしていました。
新奇性：腫瘍特異的メチル化遺伝子を特定し、それが腫瘍転移における重要な役割を果たしていることを明らかにしました。
応用価値：EML4のm6A修飾を標的にすることで、LUAD転移を効果的に予防または減少させる新しい治療戦略を提案しました。
総括本論文は低入力m6A MeRIP-seq方法を利用して、10例のNL組織と51例のLUAD腫瘍を含む表観トランスクリプトームの展望を生成し、臨床腫瘍学におけるm6A修飾の動的調節を理解するための重要なデータを提供しました。研究は、LUAD腫瘍に共通する低メチル化現象を明らかにし、多重組織データと生存データを関連付けることで、BLVRAのm6Aレベルと患者の生存との独立した関連を発見しました。この研究は科学的に重要な価値を持つだけでなく、将来的な新しい治療戦略の開発に深い洞察を提供しました。