Stem Cell Rep：高绍荣团队揭示 Mettl14 以不依赖于 m⁶A 的方式驱动衰老相关分泌表型促进体细胞重编程

N6-甲基腺苷（m⁶A）修饰与人类疾病息息相关，它通过影响包括细胞周期、细胞命运决定和细胞稳态等 ¹ 生命进程的多个方面来调节人类疾病。m⁶A 修饰的建立由 Mettl3-Mettl14 甲基转移酶复合物（MTC）催化 ²。通过 Yamanaka 因子（Oct4、Sox2、Klf4 和 c-Myc，称为 OSKM）将体细胞重编程为诱导性多能干细胞（iPSCs）³，为研究细胞命运转变的分子机制提供了一个很好的研究系统。之前研究表明 Mettl3 的过量达可以增加 m⁶A 的水平，促进体细胞重编程为多能干细胞 ⁴，但 Mettl14 是否影响重编程以及相关作用机制尚不清楚。

2022 年 8 月 9 日，同济大学生命科学与技术学院高绍荣团队在 Stem Cell Reports 杂志上在线发表题为 Mettl14-driven senescence-associated secretory phenotype (SASP) facilitates somatic cell reprogramming 的研究论文。该研究发现，作为甲基转移酶复合物组分的 Mettl14 以不依赖于 m⁶A 的方式促进重编程。利用高通量测序技术，发现 Mettl14 在重编程的后期明显上调了衰老相关分泌表型（SASP）基因的表达水平。这些 SASP 因子由未成功重编程的细胞分泌，并以旁分泌的方式促进其周围的细胞成功重编程成为 iPSCs（图 1）。

图 1 Mettl14 调控 SASP 基因

为了探究 Mettl14 对体细胞重编程的影响，研究者构建了过表达 Mettl3、过表达 Mettl14 及其无活性形式的突变体质粒 ⁵（图 2）。将其分别转染进重编程体系后发现，过表达 Mettl3、Mettl14 以及无活性形式的 Mettl14 突变体均可以显著提高重编程效率，提示 Mettl14 对重编程效率的调控不依赖于 m⁶A 修饰。

研究者在重编程过程的不同时间点，分别收集了对照组和过表达 Mettl14 的样本来研究 Mettl14 促进重编程的机制，并进行了转录组测序（RNA-seq）。结果表明，在重编程第 15 天，过表达 Mettl14 上调的差异基因主要富集在免疫应答和细胞因子受体相互作用的基因簇。

而之前的研究表明，在衰老细胞中，Mettl14 以不依赖 m⁶A 修饰的方式调控 SASP 基因表达水平 ⁶。因此，研究者推测，在重编程晚期，Mettl14 上调的这些基因为 SASP 基因。进一步研究发现，在重编程晚期，这些 SASP 基因的表达水平显著升高，但是，在建系的 iPSC 中几乎不表达。

为了进一步研究 SASP 与重编程的关系，研究者进行了细胞上清共培养实验及 SASP 因子共培养实验 (图 2)。结果表明，重编程过程的细胞上清或 SASP 因子（如 IL6）可以促进重编程后期的细胞转变为多能干细胞。同时，对细胞进行碱性磷酸酶 AP 染色和 β-Gal 衰老染色后，发现多能性细胞与衰老细胞比例成正比，而加入衰老抑制剂后 GFP 阳性细胞与衰老细胞比例同时减少，表明重编程过程发生的衰老对重编程过程非常重要。

通过对重编程后期的细胞进行流式分选并检测其中 SASP 基因表达水平发现，SASP 基因在 Oct4-GFP 阴性细胞（未成功重编程的细胞）中的表达水平明显高于 Oct4-GFP 阳性细胞（成功重编程的细胞），研究者推断未成功转化为多能干细胞的的细胞群分泌了 SASP 因子，促进其周围细胞完成从体细胞向多能干细胞的转变。

图 2 体细胞重编程与细胞衰老的关系

综上所述，该研究揭示了 Mettl3-Mettl14 甲基转移酶复合物中，Mettl14 对体细胞重编程的影响，验证了 Mettl14 在体细胞重编程过程中区别于 Mettl3 的作用机制，发现 Mettl14 在重编程诱导后期调控 SASP 基因表达水平，从而影响体细胞重编程的效率。同时，验证了体细胞重编程与细胞衰老的正相关关系。该研究为甲基转移酶独立于 m⁶A 修饰的功能及衰老相关分泌表型（SASP）和体外重编程之间的相互作用提供了新的见解。