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cancer中文标题局限性原发前列腺癌中的m6A甲基化图谱发表时间2025-3-24发表期刊Nature Genetics影响因子IF29/Q1技术平台MeRIP-seq、RNA-seq、H3K27ac ChIP、WGS、蛋白组等易基因金牌技术作者单位加拿大多伦多大学、美国加州大学洛杉矶分校等DOI10.1038/S41588-025-02128-y图形摘要m6A修饰通过IGF2BP蛋白稳定VCAN mRNA并促进其翻译从而增强前列腺癌细胞侵袭研究方法队列与样本研究纳入了162例经根治性前列腺切除术治疗的、国家综合癌症网络NCCN中危局限性前列腺癌患者的治疗前肿瘤样本并进行了严格的质控最终148例样本进入最终分析队列。多组学策略m6A MeRIP-seq绘制前列腺癌全转录组m6A修饰图谱并基于peak水平的m6A丰度进行共识聚类分析鉴定出5种m6A患者亚型P1-P5和5种m6A修饰亚型M1-M5。多组学整合每例样本均匹配全基因组测序148例、DNA甲基化146例、H3K27ac ChIP-seq29例、超深度RNA-seq92例和蛋白质组学数据54例评估m6A与其他分子特征如RNA丰度、拷贝数变异、DNA甲基化之间的复杂关联并在全基因组范围内鉴定出m6A数量性状位点m6A-QTLs形成完整的中心法则调控链数据集。临床相关性分析生存分析Cox比例风险模型评估m6A特征与患者复发BCR风险之间的关联。随机效应Meta分析整合6个独立队列1,239例验证m6A调控基因的预后价值。功能验证实验在PC-3等前列腺癌细胞系中通过shRNA/siRNA敲低、dCasRx-METTL3系统进行位点特异性m6A writer、RIP-qPCR验证IGF2BP蛋白结合、核糖体图谱分析翻译效率、鸡胚模型检测细胞外渗能力验证了VCAN等关键基因的m6A修饰功能。结果图形1局限性前列腺癌的m6A修饰图谱研究首先通过MeRIP-seq技术对148例质量合格的前列腺癌样本进行深度测序系统描绘了局限性前列腺癌的全转录组m6A修饰图谱。分析显示前列腺癌中m6A Peak数量呈高度异质性中位值为7,611±2,922个部分肿瘤可检测超过12,000个Peaks图1a。同时m6A分布具有异质性约16%的Peaks5,146个仅在单个样本中被鉴定约20%6,467个在至少一半样本中出现仅0.5%167个在所有样本中均被检测到图1f。值得注意的是关键前列腺促癌基因如AR、MYC、MALAT1和FOXA1频繁发生m6A甲基化而抑癌基因TP53、PTEN和RB1则极少被修饰这种促癌基因偏好性提示m6A可能参与转录后致癌程序。此外研究鉴定出32,051个高置信度联合Peak这些Peak显著富集于终止密码子附近和3 UTR区符合m6A调控mRNA稳定性的经典模式。互信息分析揭示m6A与RNA丰度在约20%基因839个中存在显著关联且整体呈负相关支持m6A介导mRNA降解的功能但与蛋白质丰度、拷贝数变异、DNA甲基化等其他分子特征关联较少图1g。图1前列腺癌m6A修饰图谱2前列腺癌的m6A亚型和临床相关性通过对5,203个m6A Peak进行共识聚类研究鉴定出具有不同m6A模式的5种患者亚型P1-P5和5种m6A亚型M1-M5图2a。这些m6A亚型与多个临床病理特征相关图2b包括肿瘤大小和范围病理T分期pT图2c、侵袭性导管内癌和筛状结构IDC/CA阳性率图2d、基因组不稳定性以及术后复发率图2e。从分子机制角度来说不同亚型携带特征性的m6A调控因子变异P4亚型富集YTHDF1基因扩增图2g而P2亚型常见FANCA基因缺失图2h这些变异表现出m6A writer、eraser、reader基因的体细胞拷贝数变异特征模式。此外研究鉴定出与关键临床指标年龄、病理分级、IDC/CA状态等相关的m6A位点。发现了8个m6A Peaks与病理ISUP分级相关图2i13个Peaks与IDC/CA状态相关。其中NSD1基因上的m6A Peak丰度在IDC/CA阳性肿瘤中显著升高图2j而NSD1已知可增强雄激素受体AR转录激活提示m6A可能通过调控AR信号轴促进结构侵袭。图2m6A的分子分型与临床相关性3可遗传的肿瘤特异性m6A调控鉴于前列腺癌是最具遗传性的实体瘤之一研究深入探讨了种系遗传对m6A甲基化的调控作用。在约600M的种系多态性SNP中筛选出4,755个位于已注释m6A位点的SNP其中35个与MeRIP-seq鉴定的Peak重叠且等位基因含有A碱基。等位基因频率分析显示活性m6A位点中A等位基因频率显著高于非活性位点中位值0.83 vs 0.45提示非A等位基因与m6A丰度降低相关图3a-f。通过m6A-QTL分析在全基因组范围内鉴定出14,775个显著关联的m6A-QTL涵盖1,350个特异性Peak图3g。其中11%的SNP直接位于Peak内4%与Peak存在HiChIP验证的染色质环互作揭示远端调控的可能。代表性案例是rs4951018与SLC45A3基因m6A、RNA和蛋白丰度的三重关联图3h该基因是前列腺癌常见融合基因SLC45A3-ELK4的组分。上述研究首次建立前列腺癌遗传风险与表观转录组的直接联系提示m6A-QTL可作为中介机制解释GWAS信号的生物学功能。图3m6A在原发性前列腺癌中的种系相关性4肿瘤缺氧微环境对m6A的广泛调控缺氧是前列腺癌不良预后的独立预测因子研究探究了其对m6A图谱的系统性影响。通过将m6A Peak丰度与先前计算的缺氧评分进行Spearman相关分析鉴定出2,280个缺氧相关Peak。这些Peak在缺氧肿瘤中丰度普遍降低且显著富集于转录调控和染色质组织相关基因图4a提示缺氧可能通过m6A介导基因表达变化。m6A患者亚型也与缺氧相关其中突变较少的P5簇最常氧图4b。进一步验证中将前列腺癌细胞系V16A和PC-3暴露于缺氧环境中24小时后行MeRIP-seq发现缺氧特异性Peak与患者样本中的缺氧响应Peak显著重叠图4f-g。HNRNPLL基因的Peak在三组数据中均显示一致的缺氧负相关图4h证实其作为缺氧响应表观转录标记的准确性。图4肿瘤缺氧与广泛的m6A调控相关5m6A作为前列腺癌患者预后的生物标志物研究系统评估了m6A在预后预测中作为生物标志物的潜力。首先m6A调控基因本身频繁发生体细胞变异大多数肿瘤都存在影响m6A酶编码基因突变图5a在包含1,239名患者的六个独立队列的荟萃分析中m6A调控基因的拷贝数变异能显著预测疾病复发图5b。其中VIRMAWriter和YTHDF3Reader扩增显著预测复发风险降低图5b-d。这种关联可能反映这些基因在特定背景下的抑癌功能。其次TP53和NKX3-1等抑癌基因的生存分析显示m6A丰度提供了显著的预后信息图5e。TP53缺失背景下更高的m6A修饰水平与与复发风险增加相关HR: 3.35图5f-iNKX3-1缺失时也观察到类似趋势HR3.60。这表明m6A可放大抑癌基因失活的后果。更直接的证据来自Peak水平分析在20,334个常见Peak中INHBA转化生长因子β家族、VCAN细胞外基质和ZFHX4转录因子上的Peak存在显著预测价值INHBA、VCAN和ZFHX4转录本上的特定m6A Peaks与肿瘤复发强烈相关图5j其中VCAN Peak存在与与更差的患者结局相关图5k。图5m6A位点的生物标志物潜力分析6VCAN的m6A修饰与前列腺癌进展相关在功能验证环节研究聚焦于VCAN这一预后最显著的m6A靶点。VCAN编码蛋白聚糖versican是肿瘤基质的关键成分。研究发现VCAN m6A Peak阳性肿瘤~15%的VCAN mRNA和蛋白丰度均显著高于阴性肿瘤且该关联在5个独立患者队列981例中一致。高VCAN mRNA表达与更差的生存结局显著相关图6a-b。为证实VCAN的功能作用研究在PC-3细胞系高内源性VCAN m6A中敲低VCAN结果显示可以显著抑制细胞增殖、迁移和侵袭能力图6c。体内实验中VCAN敲低可以显著降低异种移植瘤的生长图6d和转移过程中的细胞外渗。在分子机制的探索上研究人员揭示了m6A如何通过reader蛋白调控VCAN。使用dCasRx/METTL3系统对VCAN转录本进行位点特异性m6A添加后VCAN的m6A修饰水平、mRNA和蛋白质丰度均显著增加图6e-f并增强了PC-3细胞的增殖和迁移图6g-h。RIP-qPCR实验证实VCAN mRNA是m6A reader蛋白IGF2BP1/2/3的共同靶标图6i。敲低这三个reader蛋白会降低VCAN mRNA和蛋白丰度图6j并抑制细胞增殖和侵袭。图6VCAN在体外和体内促进肿瘤增殖和进展结论和启示本研究系统绘制了局限性前列腺癌的m6A图谱揭示了其与种系遗传、体细胞突变、肿瘤微环境如缺氧和临床结局的复杂关联。研究不仅将m6A确立为一种有前景的生物标志物更重要的是通过VCAN等案例阐明了m6A通过稳定关键癌基因mRNA来促进肿瘤进展的具体分子机制。这为开发靶向m6A调控通路或其下游靶点的新型治疗策略如靶向IGF2BPs提供了理论依据。MeRIP-seq技术是绘制全转录组m6A修饰图谱的经典方法。在本研究中它不仅是发现工具鉴定出32,051个高置信度m6A peaks更通过将MeRIP-seq数据与基因组SNP、CNA、转录组RNA-seq、蛋白质组、临床病理数据整合研究得以从关联走向机制回答了“m6A在哪里”、“谁调控它”、“它影响什么”以及“它如何影响疾病”等一系列核心问题为解析复杂疾病机制提供了方法学思路参考。关于易基因RNA m6A甲基化测序(MeRIP-seq)技术易基因MeRIP-seq技术利用m6A特异性抗体富集发生m6A修饰的RNA片段包括mRNA、lncRNA等rRNA去除所有RNA结合高通量测序可以对RNA上的m6A修饰进行定位与定量总RNA起始量可降低至10μg最低仅需1μg总RNA。广泛应用于组织发育、干细胞自我更新和分化、热休克或DNA损伤应答、癌症发生与发展、药物应答等研究领域可应用于动物、植物、细胞及组织的m6A检测。大样本量m6A-QTL性状关联分析传统MeRIP单个样品价格高通常难以承担。易基因开发建立MeRIP-seq2技术显著提成IP平行性实现不同样本间相对定量降低检测成本。易基因提供适用于不同科研需求的MeRIP技术m6A甲基化-常量mRNA 甲基化测序MeRIP-seqm6A甲基化-常量mRNA lncRNA甲基化测序lnc-MeRIP-seqm6A甲基化-微量mRNA lncRNA甲基化测序Micro-lnc-MeRIP-seq高通量m6A甲基化-常量mRNA甲基化测序MeRIP-seq2技术优势起始量低样本起始量可降低至10-20μg最低仅需1μg总RNA转录组范围内可以同时检测mRNA和lncRNA样本要求可用于动物、植物、细胞及组织的m6A检测重复性高IP富集重复性高最大化降低抗体富集偏差应用范围广广泛应用于组织发育、干细胞自我更新和分化、热休克或DNA损伤应答、癌症的发生与发展、药物应答等研究领域。研究方向m6A甲基化目前主要运用在分子机制的理论性研究疾病发生发展肿瘤、代谢疾病如肥胖/糖尿病、神经和精神疾病如阿尔兹海默症/抑郁症、炎症…发育和分化早期胚胎发育、个体/组织/器官生长发育、干细胞分化与命运决定、衰老环境暴露与响应污染、抗逆、生活方式关于m6A甲基化研究思路1整体把握m6A甲基化图谱特征m6A peak数量变化、m6A修饰基因数量变化、单个基因m6A peak数量分析、m6A peak在基因元件上的分布、m6A peak的motif分析、m6A peak修饰基因的功能分析2筛选具体差异m6A peak和基因差异m6A peak鉴定、非时序数据的分析策略、时序数据的分析策略、差异m6A修饰基因的功能分析、差异m6A修饰基因的PPI分析、候选基因的m6A修饰可视化展示3m6A甲基化组学转录组学关联分析Meta genes整体关联、DMG-DEG对应关联、m6A修饰目标基因的筛选策略4进一步验证或后期试验易基因提供全面的表观基因组学DNA甲基化、DNA羟甲基化、cfDNA和表观转录组学m6A、m5C、m1A、m7G、ac4C、RNA与蛋白互作、DNA与蛋白互作及染色质开放性技术方案ChIP-seq、ATAC-seq更多表观组学或多组学研究可关注易基因公众号、网站、市场微信号等期待与各位老师开展合作交流。参考文献Xu X, …, He HHet al. The landscape of N6-methyladenosine in localized primary prostate cancer. Nat Genet. 2025 Mar 24.. doi: 10.1038/s41588-025-02128-y.相关阅读1.项目文章中国海洋大学隋正红团队揭示m6A修饰调控植物生长和光合作用的表观转录机制2.项目文章 | Adv SciNSUN2介导m5C修饰代谢重编程促进肿瘤进展 揭示治疗新选择3.项目文章 | NARRCMS编辑系统在特定细胞RNA位点的靶向m5C甲基化和去甲基化研究4.项目文章MeRIP-seqRNA-seq揭示不同品种猪肌肉发育的m6A RNA甲基化差异|育种研究5.项目文章MeRIP-seqRNA-seq揭示家禽(鸡)脂肪沉积中的m6A RNA甲基化调控机制6.项目文章 | MeRIP-seq揭示m6A修饰在肺动脉高压(PAH)发病机制中的潜在作用和新治疗靶点7.项目文章EP/IF7.3陆军军医大学刘晋祎团队揭示PM2.5暴露通过m6A甲基化调控雄性生殖功能损伤机制9.项目文章 | 90天见刊易基因m6A RNA甲基化(MeRIP)转录组组学研究10.项目文章IJBM安医大陈飞虎团队揭示METTL3介导m6A甲基化在炎症性疾病发病机制中的表观调控作用11.项目文章Cel Rep山东省肿瘤医院陈大卫/于金明揭示肠-肺轴介导的m6A修饰调控肿瘤抑制与免疫调节新机制12.项目集锦 | 易基因近期m6A甲基化MeRIP-seq研究成果13.技术推介RNA m6A甲基化测序(MeRIP-seq)技术介绍RNA m6A专题