METTL4通过m6Am修饰增强GLI1翻译促进肝癌进展的机制及靶向治疗研究

《Journal of Advanced Research》：METTL4 enhances GLI1 translation through m6Am modification to promote tumor progression as a therapeutic target for hepatocellular carcinoma

本研究针对肝细胞癌（HCC）中RNA表观转录组调控机制不清的问题，通过多组学分析和功能实验，首次揭示METTL4通过催化GLI1 mRNA的m6Am修饰增强其翻译效率，进而激活Hedgehog通路驱动HCC进展。研究人员开发了靶向METTL4的纳米颗粒siMETTL4@PAPI，在自发性和原位肝癌模型中显著抑制肿瘤生长和转移，为HCC提供了新的表观转录治疗策略。

　　

肝细胞癌（HCC）是全球癌症相关死亡的主要原因之一，其发生发展涉及复杂的遗传和表观遗传调控异常。近年来，RNA修饰在肿瘤中的作用日益受到关注，其中m⁶A（N6-甲基腺苷）和m⁶Am（N6,2'-O-二甲基腺苷）作为mRNA中最常见的化学修饰，通过调控RNA稳定性、剪接和翻译等过程影响基因表达。然而，m⁶Am修饰在HCC中的具体作用及其机制尚不明确。METTL4作为新型m⁶Am甲基转移酶，虽已知可催化小RNA的修饰，但其在HCC中的病理意义及是否调控mRNA修饰仍待探索。

为解决上述问题，蚌埠医科大学第一附属医院肿瘤科孙伟杰等人发表在《Journal of Advanced Research》的研究，系统探讨了METTL4在HCC中的功能机制及治疗潜力。研究通过多中心临床队列分析、体外细胞实验、患者来源类器官（PDO）模型、动物实验及纳米药物开发，结合m⁶A-seq、LC-MS/MS、多糖体分析等高通量技术，揭示了METTL4-m⁶Am-GLI1轴在HCC进展中的关键作用。

关键技术方法包括：从TCGA、GEO及两个中国医疗中心（上海世东医院和蚌埠医科大学第一附属医院）获取802例HCC患者样本进行表达与生存分析；利用慢病毒构建METTL4敲低/过表达细胞模型；通过m⁶A-seq和LC-MS/MS检测m⁶Am修饰谱；采用多糖体分析和报告基因实验验证翻译调控；开发siMETTL4封装纳米颗粒（siMETTL4@PAPI）并在原位/自发肝癌模型中评估疗效。

METTL4在HCC组织中显著上调

对15例HCC患者的转录组分析发现，METTL4在肿瘤组织中高表达，且与肿瘤分期和分级正相关。TCGA和GEO数据库及两个独立队列（n=191）的免疫组化证实，METTL4在HCC组织中的蛋白水平显著高于癌旁组织，且高表达与晚期TNM分期、低分化程度及不良总体生存期（OS）和无复发生存期（RFS）相关。多变量Cox回归显示METTL4是HCC的独立预后因子。

METTL4促进HCC体外和体内肿瘤进展

在7种HCC细胞系中，METTL4表达均高于正常肝细胞THLE2。功能实验表明，敲低METTL4抑制HCC细胞增殖、迁移、侵袭及PDO形成，而过表达则相反。小鼠皮下移植瘤和肺转移模型进一步验证METTL4促进肿瘤生长和转移，且METTL4缺陷增强HCC对索拉非尼的敏感性。

m⁶A-seq和LC-MS/MS揭示METTL4调控m⁶Am修饰谱

m⁶A-seq显示METTL4敲低后m⁶Am修饰信号在mRNA编码区显著减少，LC-MS/MS证实m⁶Am水平特异性下降，而m⁶A无显著变化。KEGG分析发现修饰下调基因富集于Hedgehog等通路，其中GLI1在HCC中高表达且与METTL4蛋白水平正相关。

GLI1作为METTL4下游靶点的鉴定

METTL4通过识别GLI1 mRNA编码区的"CCAGGA" motif催化m⁶Am修饰。MeRIP-qPCR和报告基因实验证实METTL4直接结合并修饰GLI1。多糖体分析显示METTL4敲低使GLI1 mRNA向多糖体分布减少，且催化失活突变体（METTL4^MT）无法逆转此效应，表明METTL4以m⁶Am依赖性方式增强GLI1翻译效率，而不影响mRNA稳定性。

GLI1介导METTL4的促癌功能

回补实验表明，过表达GLI1可逆转METTL4敲低对HCC细胞增殖、迁移、侵袭、PDO形成及小鼠体内肿瘤生长和转移的抑制作用，证实GLI1是METTL4的功能性下游靶点。

纳米颗粒siMETTL4@PAPI的治疗 efficacy

siMETTL4@PAPI纳米颗粒具有良好的包封效率、稳定性和肿瘤靶向性。在原位和自发肝癌模型中，siMETTL4@PAPI有效降低METTL4和GLI1蛋白表达，抑制肿瘤生长、肺转移及循环肿瘤细胞（CTC）数量，并延长小鼠生存期，且未引起显著毒性。

研究结论强调，METTL4通过m⁶Am修饰增强GLI1翻译驱动HCC进展，靶向该轴线的纳米治疗策略具有重要临床转化价值。讨论部分指出，m⁶Am修饰的调控具有底物和细胞特异性，METTL4与PCIF1可能协同调控不同mRNA命运，未来需进一步探索METTL4在多癌种中的靶标网络及与其他表观修饰的交叉对话。