Mol Cell：浙大王青青团队等合作揭示乳酸化调控 RNA m⁶A 修饰促进肿瘤浸润髓系细胞的免疫抑制功能

2022 年 3 月 22 日，浙江大学医学院王青青教授、来利华副教授与浙大医学院附属二院丁克峰教授团队合作在 Molecular Cell 在线发表 Lactylation-driven METTL3-mediated RNA m⁶A modification promotes immunosuppression of tumor-infiltrating myeloid cells 研究论文，揭示肿瘤微环境中积累的乳酸，以蛋白乳酸化修饰（lactylation）的形式调控 RNA 甲基转移酶 METTL3 介导的肿瘤浸润髓系细胞（tumor-infiltrating myeloid cells, TIMs）的 N⁶-甲基腺嘌呤（N⁶-methyladenosine，m⁶A）修饰，促进 TIMs 的免疫抑制功能，介导肿瘤的免疫逃逸。

肿瘤浸润髓系细胞主要包括肿瘤相关巨噬细胞 (tumor-associated macrophages, TAMs)、髓系来源抑制性细胞 (myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)、肿瘤相关中性粒细胞 (tumor-associated neutrophils, TANs) 等，在免疫抑制性微环境的形成和维持中发挥关键作用 ^[1]。王青青课题组围绕肿瘤炎性微环境中髓系细胞的功能调控机制开展研究，鉴定了数个调控 MDSCs 或 TAMs 功能的重要信号通路，包括 TGF-β/miR-494/PTEN, IL-27/WSX-1, IL-33/ST2, FBXW7/c-Myc 等，以期为阐明肿瘤的免疫逃逸机制提供新的认识。RNA 的 m⁶A 修饰主要由甲基转移酶复合体（methyltransferase complex, MTC）进行催化，MTC 中 METTL3 是具有催化活性的关键蛋白 ^{[2, 3]}。METTL3 在多种类型肿瘤中被证实发挥促癌作用，但其在调控 TIMs 中的作用仍不清晰 ^[4]。

作者首先利用结肠癌患者的组织样本分析发现，METTL3 在 TIMs 中的表达上调，与不良预后相关。与 Mettl3fl/fl（WT）小鼠比较，髓系缺失 METTL3（LysM-cre; Mettl3fl/fl, KO）的小鼠肿瘤生长明显受抑，用 METTL3 特异性小分子抑制剂 STM2457^[5] 处理髓系细胞，会削弱其促进肿瘤的能力。RNA-seq 分析提示 JAK-STAT 可能是 METLL3 调控的下游通路，TIMs 的 JAK-STAT 通路对其促肿瘤作用具有枢纽性作用（2022 年是 JAK-STAT 通路发现 30 周年 ^[6]）。作者利用 m⁶A 甲基化免疫共沉淀测序分析，证实 TIMs 中 Jak1 的 mRNA 上 m⁶A 修饰增加，以 m⁶A-YTHDF1 依赖形式提高其在多聚核糖体的翻译效率。JAK1 促进转录因子 STAT3 的磷酸化，启动 STAT3 下游免疫抑制效应分子 IL-6，IL-10，iNOS 等表达。

作者进一步探究，什么因素驱动了 METTL3 的表达升高。肿瘤细胞倾向选择糖酵解（glycolysis）的代谢方式，导致微环境乳酸积累，乳酸的免疫调控效应近年备受关注，包括促进 TAMs、MDSCs 和 Treg 等免疫抑制细胞功能。2019 年，有研究报道乳酸通过组蛋白乳酸化修饰的方式，调控巨噬细胞的炎症应答 ^[7]。课题组接下来发现，乳酸一方面以组蛋白 H3K18 乳酸化修饰形式促进 TIMs 中 Mettl3 转录；另一方面，乳酸化修饰能直接发生在 METTL3 蛋白的「CCCH」锌指结构域（zinc finger domain, ZFD），而 ZFD 起着 target recognition domain（TRD）的作用 ^[8]，增强 METTL3 结合并催化靶 RNA 的 m⁶A 修饰。

本研究从「代谢-表观-转录」层面，揭示肿瘤微环境持续积累的乳酸如何促进 METTL3 表达和功能，继而以 m⁶A 修饰方式增强 JAK1-STAT3 枢纽信号活化，结果可能为靶向髓系细胞的肿瘤免疫治疗策略提供新的启示。