肺癌患者生存期的新型遗传调控机制：m6A通路基因的顺式调控研究

作者及机构
本研究由上海交通大学医学院附属胸科医院呼吸与危重症医学科的Lei Cheng、Wei Nie、Haijiao Lu等团队，联合同济大学附属上海市肺科医院胸外科的Qiangsheng Hu、复旦大学公共卫生学院流行病学系的Genming Zhao、Runbo Zhong等团队共同完成。研究成果发表于《Advanced Science》期刊2025年第12卷，文章标题为《cis-regulation of an m6A eraser by an insertion variant associated with survival of patients with non-small cell lung carcinoma》。

学术背景

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，其中非小细胞肺癌（NSCLC）占85%。尽管早期治疗可改善预后，但个体生存差异显著，遗传因素（如单核苷酸多态性，SNPs）可能通过表观遗传调控影响疾病进展。N6-甲基腺苷（m6A）是RNA最常见的修饰之一，通过“写入蛋白”（writer）、“擦除蛋白”（eraser）和“阅读蛋白”（reader）动态调控基因表达，在癌症中发挥关键作用。然而，遗传变异如何通过m6A通路调控NSCLC患者生存尚不明确。本研究旨在系统分析m6A通路基因的调控变异，揭示其影响生存的分子机制。

研究流程与方法

1. 遗传变异筛选与生存关联分析

   • 数据来源：从GTEx数据库中筛选出7273个可能调控30个m6A通路基因的表达数量性状位点（eQTLs），并在1523例NSCLC患者（复旦大学肿瘤中心队列）中进行生存分析。
     
   • 质量控制：排除低质量变异（imputation质量评分R²<0.8、次要等位频率%），最终保留6325个SNPs。
     
   • 统计方法：通过多变量Cox回归模型（调整年龄、性别、吸烟状态等协变量）结合假阳性概率检验（FPRP<0.2，BFDP<0.8），鉴定出69个与生存显著相关的SNPs，其中52个位于17号染色体。
     

2. 功能变异验证与机制探索

   • 核心变异锁定：通过RegulomeDB数据库预测功能变异，结合1000 Genomes项目的淋巴母细胞系数据验证eQTL效应，最终聚焦于rs151198415（位于潜在增强子区，C>CCACG插入）。
     
   • 增强子-启动子互作：利用3D基因组数据（Hi-C、Capture Hi-C）发现rs151198415位点与ALKBH5（m6A擦除酶基因）启动子存在长程互作（DNIF=2.25）。
     
   • 转录调控机制：
     
     • 实验验证：在NSCLC细胞系（A549、H226）中，rs151198415 CCACG等位通过创建EGR1转录因子结合位点，显著增强ALKBH5表达（Western blot验证）。
       
     • 荧光素酶报告系统：构建含rs151198415等位的pGL4.10载体，证实CCACG插入可提升ALKBH5启动子活性（EGR1过表达后差异放大）。
       
     • EMSA与ChIP-qPCR：电泳迁移率实验和染色质免疫沉淀显示EGR1优先结合CCACG等位（竞争性结合实验与抗体超迁移带验证）。
       

3. 下游通路解析

   • m6A修饰靶标筛选：通过MeRIP-seq和RNA-seq联合分析，发现ALKBH5过表达导致FBXL5 mRNA的m6A去甲基化（CDS区甲基化降低），进而上调其表达（IHC验证组织样本中ALKBH5与FBXL5正相关）。
     
   • 功能依赖性：ALKBH5的H204位点突变或FBXL5 mRNA的m6A位点突变均阻断其调控效应（RIP-qPCR证实结合亲和力下降）。
     
   • 表型与通路：ALKBH5-FBXL5轴通过降低细胞内活性氧（ROS）水平，抑制PI3K/AKT和NF-κB通路，从而抑制NSCLC增殖和转移（CCK8、EdU、Transwell实验验证）。
     

4. 临床验证与模型构建

   • 生存预测模型：整合11个标签SNPs与临床变量（TNM分期、治疗方式）构建列线图，3年/5年生存预测AUC达0.⁸¹⁄₀.83。
     
   • 前瞻性队列验证：在237例独立队列（SSACB）中，rs151198415 CCACG等位与生存改善显著相关（合并HR=0.72，p=0.007）。
     

主要结果与逻辑链条

1. 遗传变异筛选：69个生存相关SNPs中，rs151198415通过增强子-启动子互作调控ALKBH5表达。
   
2. 机制解析：CCACG插入创建EGR1结合位点→ALKBH5转录上调→FBXL5 mRNA去甲基化→FBXL5蛋白表达增加。
   
3. 功能效应：FBXL5降低ROS→抑制PI3K/AKT和NF-κB→抑制肿瘤恶性表型（体外实验与小鼠移植瘤模型验证）。
   

结论与价值

1. 科学意义：首次揭示遗传变异通过远程顺式调控m6A擦除酶影响NSCLC生存的分子通路，填补了“遗传变异-m6A修饰-肿瘤进展”研究的空白。
   
2. 临床价值：rs151198415可作为NSCLC预后标志物，ALKBH5-FBXL5轴为靶向治疗提供新策略。
   

研究亮点

1. 创新性发现：解析了插入变异通过创建转录因子结合位点远程调控基因表达的罕见机制。
   
2. 方法学优势：整合多组学数据（eQTL、Hi-C、MeRIP-seq）与功能实验，形成完整证据链。
   
3. 转化潜力：提出的遗传-表观遗传调控模型可拓展至其他癌症研究。
   

其他价值：研究强调了遗传变异在表观遗传调控中的重要性，为个体化预后评估提供了新思路。