胃肠道间质瘤（GIST）是成人消化道最常见的软组织肉瘤，全球发病率约为100,000分之1.1。超过80%的GIST是由c-KIT癌基因中的功能获得性突变驱动的，而5-10%的GIST是由PDGFRA中相互排斥的激活突变驱动的。伊马替尼是一种酪氨酸激酶抑制剂，可将GIST患者的5年生存率大大提高至80%以上。然而，大约50%的患者在接受伊马替尼治疗2年后出现耐药性，即所谓的伊马替尼继发性耐药。因此，迫切需要揭示伊马替尼耐药的分子机制，以通过设计新的疗法来改善GIST患者的长期预后。

 

N6-甲基腺苷（m6A）是20世纪70年代发现的一种普遍存在的mRNA修饰。它由METTL3（甲基转移酶样3）、METTL14（甲基转移酶样14）和 Wilms 肿瘤 1 相关蛋白的核心甲基转移酶复合物引入，并被ALKBH5（AlkB同源物5）和FTO（脂肪量和肥胖逆转-相关蛋白）逆转。m6A通过影响mRNA的剪接、翻译和衰变来调节各种生物过程，例如细胞分化、胚胎发育和应激反应。Reader蛋白，例如YT521-B同源（YTH）结构域家族蛋白，可识别m6A修饰并促进m6A的这些生物学功能。在这些蛋白质中，YTHDF1促进mRNA的翻译效率，而YTHDF2通过其N端结构域加速mRNA的降解。越来越多的证据表明，这些m6A相关因子的失调可能与癌症患者的耐药性和预后有关。例如，METTL3直接促进YAP mRNA的翻译，从而诱导非小细胞肺癌（NSCLC）的耐药性。此外，YTHDF1缺失增强了PD-L1抑制剂的治疗效果。然而，迄今为止尚未发表关于m6A修饰与GIST伊马替尼耐药之间关系的研究，这表明迫切需要阐明m6A修饰的机制及其在GIST耐药中的病理作用。

 

许多潜在的肿瘤耐药性的可能原因已被广泛认可，例如转运蛋白或酶水平或活性的变化、继发性突变的出现、基因多态性的未知影响、替代生存途径的激活以及药代动力学代谢变异性。细胞内药物浓度和药物转运蛋白在各种肿瘤的耐药性背景下越来越受到关注，因为它们直接决定了肿瘤细胞对药物的敏感性。事实上，一些多药转运蛋白已被发现在肿瘤的耐药性中起关键作用。多药耐药相关蛋白1（MRP1）是其中一个主要的转运蛋白，由ABCC1（ATP-Binding Cassette Subfamily C Member 1）基因编码。这种蛋白质介导许多有机阴离子和药物从各种疾病（例如慢性髓性白血病、乳腺癌和肺癌）的细胞中输出。之前的研究已经成功生成了两种伊马替尼耐药的GIST细胞系（GIST-T1R和GIST-882R）。并且还证明了耐药GIST细胞和组织中细胞内伊马替尼浓度的降低。然而，支持GIST耐药患者细胞内伊马替尼浓度降低的具体机制仍有待发现。

 

近日，Cancer Letters（IF8.679）期刊在线发表了题为N6-methyladenosine modification regulates imatinib resistance of gastrointestinal stromal tumor by enhancing the expression of multidrug transporter MRP1的研究论文，报道了N6-甲基腺苷修饰通过增强多药转运蛋白MRP1表达调控胃肠道间质瘤伊马替尼耐药的分子机制，暗示可开发针对MRP1的新疗法，以对抗GIST的伊马替尼耐药性。

 

 

首先，研究人员发现m6A修饰水平在伊马替尼耐药的GIST细胞和组织中升高，并且甲基转移酶METTL3是导致这种异常修饰的主要蛋白质之一。此外，研究发现METTL3水平升高导致了GIST患者对伊马替尼耐药和更差的无进展生存期。

 

Fig1. m6A促进GIST对伊马替尼的耐药

 

由于METTL3是RNA甲基化的m6A writer，研究人员接下来通过m6A-seq和iTRAQ探索了其参与m6A mRNA修饰的潜在靶点。结果在51个转运蛋白相关基因中鉴定出一个候选基因MRP1。此外，研究人员发现耐药细胞和组织中MRP1蛋白水平显著升高，而MRP1 mRNA水平未明显升高，提示MRP1 mRNA的m6A修饰可能参与了GIST的耐药。进一步的分析证实了METTL3上调的MRP1表达降低了伊马替尼的细胞内浓度并促进了GIST细胞的耐药性。

 

Fig2. MRP1参与GIST中METTL3调节的伊马替尼细胞内浓度

 

机制研究表明，METTL3介导的多药转运蛋白MRP1 mRNA 5'UTR的m6A修饰通过与YTHDF1和eEF-1结合来刺激MRP1 mRNA翻译，从而促进GIST的耐药性。此外，伊马替尼耐药GIST细胞中的METTL3转录被ETV1激活，导致MRP1 mRNA的m6A甲基化增加。

 

Fig3. 通过METTL3介导的m6A修饰在GIST中调节MRP1表达和伊马替尼细胞内浓度的模型示意图

 

总之，本研究首次报道了ETV1、METTL3和YTHDF1/eEF-1复合物以m6A依赖性方式介导MRP1 mRNA的翻译，从而调节细胞内伊马替尼浓度和GIST耐药的新调控机制。这些发现强调了MRP1作为GIST伊马替尼耐药的新潜在治疗靶点。

 

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304383522000167?casa_token=gSO8q-wd5nwAAAAA:GNbyQ5iVyfBbp3qx5hQ0jw4k1bKtO4Cpircbs6p9ZmuRrEs78b5U-IvfBMsiB2wpQOJ_qWv_Ng

 

本研究涉及到的m6A-seq服务由锐博生物提供！