缺氧调控m6A阅读子YTHDF2促进肝癌进展的机制研究

Dynamic N6-methyladenosine (m6A) modification has been identified as a ubiquitous post-transcriptional regulation that affects mRNA homeostasis and biological behaviors. However, the m6A-related epitranscriptomic alterations and functions remain elusive in cancer cells. Our preliminary results indicated an increase of global mRNA-methylation and m6A-mRNA expression in liver cancer tissues as well as in hypoxic cell lines. Moreover, we found a significant reduction of m6A reader YTHDF2 in both liver cancer tissues and hypoxic cell lines, which predicts advanced stage and poor prognosis of liver cancer patients. In addition, YTHDF2 deficiency promoted liver cancer cell proliferation and proangiogenic function, thus to enhance cancer progression. Therefore, we will aim to clarify the biological role of YTHDF2 in liver cancer cells within the hypoxic context. Based on the m6A-mRNA editing, we will exploit multiple genetic engineering and in vitro and in vivo modeling to analyze YTHDF2-mediated epigenetic pathway in liver cancer. On the other hand, we will understand precisely how hypoxic signals impact on the expression, localization and function of YTHDF2, which may help establish a functional epitranscriptome in a context-dependent manner.

作为一种转录后调控方式，m6A修饰可广泛地影响着细胞的mRNA稳态及生物学行为；然而，这一新型表观修饰在肿瘤细胞中的变化及功能目前仍不明确。本项目的前期结果显示，肝癌组织mRNA的m6A修饰丰度及m6A-mRNA表达水平呈整体性上调，而缺氧肝癌细胞亦表现出这一表观转录组学特征。我们进一步发现，m6A阅读子YTHDF2在肝癌组织及缺氧肝癌细胞中表达显著下调，且其表达水平与病人的临床分期及预后呈显著反相关。不仅如此，YTHDF2缺失可显著增强肝癌细胞的增殖及促血管生成能力，从而促进肝癌的发生及进展。因此，本项目将立足于肝癌细胞的m6A-mRNA甲基化组，从缺氧微环境的角度阐明肝癌细胞中YTHDF2的细胞生物学行为，并通过多种基因编辑方式及体内外模型解析其表观分子通路。另一方面，我们也将精准研究缺氧信号对YTHDF2表达、定位及功能的影响，以期建立微环境依赖的m6A表观转录组学及功能组学特征。

本项目着眼于肝脏炎症、免疫及肿瘤微环境，探讨了YTHDF2作为关键表观分子信号的免疫生物学作用。一方面，我们发现缺氧相关YTHDF2缺失对促进炎性HCC发生及进展；另一方面，我们发现YTHDF2在肿瘤浸润CD8 T细胞的特异性表达和分布模式，进而通过表观修饰支持T细胞介导的抗肿瘤免疫及免疫治疗应答。. 我们率先分析了HCC-mRNA甲基化组并建立m6A-mRNA数据库，发现人HCC表现出m6A修饰的特征增益与mRNA表达的增加。m6A阅读蛋白YTHDF2在HCC组织中表达明显下调且其水平与HCC病人预后呈正相关。肿瘤细胞YTHDF2缺失会引发炎症、血管重建和转移进展。从机制上讲，YTHDF2靶向结合并介导含有m6A的白介素11(IL11)和丝氨酸蛋白酶抑制剂家族E成员2(SERPINE2)mRNA的降解，它们是炎症相关恶性肿瘤进展和血管正常化破坏的原因。肿瘤中的缺氧诱导因子-2α(HIF-2α)可抑制YTHDF2 转录。使用HIF-2α拮抗剂(PT2385)可恢复YTHDF2介导的表观遗传机制并抑制肝癌，相关成果发表于Mol Cancer(IF: 41.444)。. 我们发现YTHDF2可在CD8T细胞活化时特异地发生表达增加，而T细胞内YTHDF2的缺失则会削弱内源性或治疗诱导的抗肿瘤免疫反应。YTHDF2通过介导m6A依赖性RNA降解来维持CD8T细胞的线粒体稳态。YTHDF2可通过识别m6A位点降解自身mRNA；YTHDF2的核转位依赖T细胞活化，也成为上调自身mRNA表达的重要机制。肿瘤治疗应答与YTHDF2阳性T细胞的数目显著相关（暂未发表）。. 在本项目支持下，负责人同时致力于肝肿瘤免疫调节的理论研究及转化探索。受邀于Nature Reviews Clinical Oncology(IF: 66.675)杂志，以第一作者完成“肿瘤相关性炎症靶向治疗”的综述。. 上述研究工作对完善肝肿瘤免疫生物学理论体系及推动肝肿瘤精准免疫治疗具有重要意义。