文章信息
發表期刊：Signaltransductionandtargetedtherapy
影像因子：40.8
中科分區：醫學1區Top
發表時間：2024.03.27
[if !supportLists]1.2?[endif]引言
細胞代謝是一個復雜的網絡，可以滿足細胞的生物能量和生物合成需求，免疫細胞代謝又會受到發育階段和免疫學背景的顯著影響。轉錄后調控中的RNA修飾顯著決定RNA命運，進而影響細胞活動，綜述中介紹了主流研究的8種RNA修飾（m6A、m1A、m5C、ac4C、m7G、Ψ、A-to-I），并全面描述這些RNA修飾對不同健康和疾病背景下對代謝的調節作用（葡萄糖、脂質、氨基酸和線粒體代謝）；綜述強調RNA修飾對免疫代謝的調節會進一步影響免疫反應，RNA修飾可以通過細胞內外調控機制（信號傳導和組織微環境）影響免疫代謝。代謝調控的多組學分析（RNA修飾），可以精準論述RNA修飾對不同條件下的代謝的調節作用，本篇為涵蓋健康和疾病背景的表觀遺傳-代謝相互作用的全面綜述。
Tips：閱讀小建議：篇幅較長，可以根據需要查看相應章節
模塊一：RNA修飾和常見的8種RNA修飾（m6A、m6Am、m1A、 m5C、ac4C、m7G、Ψ、A-to-I）結構、作用（剪切、定位、降解和翻譯等）及測序技術（meRIP-seq、miCLIP等）和數據庫概述（結構數據庫、表觀作用數據）。
模塊二：RNA修飾和細胞代謝的關聯：葡萄糖代謝、脂類代謝、線粒體代謝、氨基酸代謝
模塊三：RNA修飾和免疫代謝的關聯
模塊四：RNA修飾的臨床意義
結論展望：RNA修飾測序方法的優化目標；RNA修飾數據庫的搭建；靶向RNA修飾藥物的優勢和挑戰。
RNA修飾類型有170多種（自1950s首次記錄以來），普遍存在于mRNA和ncRNA中，一般情況下RNA修飾都是可逆的，deposited,removedandrecognized三個組件調控了RNA修飾的發生、調控和消除；RNA修飾會顯著影響RNA命運（剪切、定位、降解和翻譯等），進而通過調節基因表達來廣泛參與各種細胞過程。
RNA修飾中，Ψ是最早發現的第一個RNA修飾類型，后續逐漸在各種RNA中發現了170多種RNA修飾，其中mRNA中主要是m6A，tRNA中修飾數量最多，平均每個分子上誘13個修飾；RNA修飾的作用可以概括為維持三級結構和促進密碼子-反密碼子的識別；rRNA會在沒有假尿苷和2′-O-甲基的情況下被中斷；lncRNA中的修飾主要會影響lncRNA的穩定性、蛋白相互作用和亞細胞分布等；snRNA包含2′-O-甲基、假尿苷和堿基甲基化，參與RNA剪接反應；目前，主流的商業流程尚無法對smallRNA上的修飾進行全面定量和定位。
RNA修飾的主要類型
可逆修飾（化學側鏈上較小規模的修飾，包括甲基化和大分子附屬物）和非可逆修飾（RNA編輯、剪切），化學修飾發生在許多類型的RNA上，并調節RNA代謝的每個環節。m6AN6-甲基腺苷、m6AmN6,2′-O-二甲基腺苷、m5C5-甲基胞嘧啶、m1AN1-甲基腺苷、m7G7-甲基鳥苷、ac4CN4-乙酰胞苷、ψ假尿嘧啶、A-to-I編輯腺苷-肌苷RNA編輯、CDS編碼序列、UTR非翻譯區、pri-miRNA原代microRNA、pre-miRNA前體microRNA。其中8種修飾的化學結構和分布如下：
[if !supportLists]1)?[endif]m6A：腺苷堿基在N-6位點的甲基化，靶向共有序列DRACH（D=G、A或U;R=G或A;H=A、C或U），主要富集在mRNA的CDS和3’UTR區域以及大數據ncRNA上也存在（rRNA、lncRNA、circRNA等，因此m6A-seq最好進行rRNA去除），m6A可以顯著影響哺乳動物中的各種生命活動（DNA損傷反應、細胞周期、晝夜節律等），METTL-YTHDF-HNRNPG家族（存在多種同源蛋白的調控）調控了m6A的寫入-讀取-擦除；m6A的修飾會廣泛影響不同RNA類別的命運，進而調控細胞過程：mRNA（剪切、輸出、穩定、降解和翻譯）、rRNA（翻譯）、lncRNA（RNA-蛋白相互作用、穩定性）、circRNA（細胞質輸出、翻譯和退化）；以前的研究中主要是集中在mRNA上，但ncRNA上的m6A修飾顯然也有很大的研究價值。
[if !supportLists]2)?[endif]m6Am：N6位點在2′-O-甲基化腺苷處被甲基化共轉錄，主要在哺乳動物中的mRNA和snRNA中的5’帽位置，不同細胞類型中的m6Am的含量為（10%-50%）；宿主PCIF1（核心是甲基轉移酶結構和螺旋結構域）安裝到病毒RNA上的m6Am介導了免疫逃逸；METTL-PCIF1-FTO（唯一酶）介導了m6Am的調控流程；5’帽位置的m6Am可以調節mRNA的穩定性和翻譯（PCIF1催化了帽結構中的m6Am），但目前針對m6Am的研究還是基于m6A-seq的流程，無法有效闡述m6Am修飾在基因表達中的調控作用。
[if !supportLists]3)?[endif]m1A：N1位腺苷甲基化，已經在mRNA、lncRNA、rRNA和tRNA中發現，主要是tRNA（主要是線粒體中），同時m1A經過“Dimroth重排”可以轉化為“m6A”，m1A和m6A也有一些共同調控因子，一些病毒RNA的特定區域可以鑒定到m1A；TRMT-YTHDF-ALKBH介導了線粒體RNA中的m1A修飾，其中FTO可以在tRNA中去除m1A。m1A（正電荷）會影響RNA堿基配對，影響RNA結構，進而影響翻譯的起始或延伸過程：其中tRNA、mt-tRNA上的m1A可以促進翻譯，CDS上的m1A抑制翻譯，rRNA中的m1A與翻譯起始有關。
[if !supportLists]4)?[endif]m5C：主要存在于tRNA、rRNA、mRNA、eRNA和miRNA中，m5C修飾在RNA穩定、輸出和翻譯中有著重要的作用，m5C修飾主要存在于不同真核生物受精卵的母體mRNA上，調節小鼠、斑馬魚和果蠅的胚胎發生；NSUN/DNMT-ALYREF/YBX-TET/ALKBH介導了m5C修飾，同時YTHDF2可調節m5C修飾的rRNA的成熟。
[if !supportLists]5)?[endif]ac4C：胞嘧啶N4位置的乙酰化，主要存在于tRNA、rRNA和mRNA上（主要是rRNA），不同RNA中作用不同：rRNA（維持翻譯準確性）、tRNA（熱穩定性）、mRNA-CDS（增強翻譯）；ac4C修飾在細胞周期、炎癥反應和病毒感染中有重要作用；NAT10寫入ac4C修飾，目前還未發現ac4C擦除蛋白（因此尚未確定是否修飾可逆）。
[if !supportLists]6)?[endif]m7G：鳥嘌呤在N7位的RNA甲基化，m7G已在mRNA、tRNA和rRNA的內部位置被發現，可變環區的tRNA的m7G46是最普遍的m7G甲基化位點，METTL/WDR-eIF4E/CBC調控了m7G的修飾調控，擦除蛋白尚未發現，同時對m7G的調節具體是通過調節RNA結構還是募集蛋白來發揮作用尚不明晰。
[if !supportLists]7)?[endif]Ψ：鳥苷的5-核苷異構體，是最早發現且最豐富的RNA修飾，主要存在于tRNA、rRNA和各種snRNA中，物種間高度保守，廣泛的分布決定了它在表達調控、和細胞程序調控等方面具有重要作用，PUS/DKC1調控了假尿苷化，但是讀取蛋白和擦除蛋白尚未發現（推測：C5-C1′鍵使假尿苷化不可逆），因此闡明Ψ是否可逆將是未來的關鍵方向之一。
[if !supportLists]8)?[endif]RNA編輯-A-to-I：是一種RNA編輯（主要是A-to-I，然后被翻譯機制識別成G），從而改變DNA的編碼信息，于1986年首先在錐蟲線粒體mRNA中發現，現在已經在tRNA、rRNA和miRNA均有發現，A-to-I編輯參與干細胞干性調節、神經發育以及免疫反應等，ADAR(AludsRNA)調控A-to-I,A-to-I編輯的結果主要是：選擇性剪切、非同義氨基酸替換、核保留和mRNA降解，同時ADAR1可以通過與Dicer形成復合物來促進miRNA加工和RNA干擾（RNAi）功效；RNA編輯（主要是A-to-I），已成為矯正疾病突變、調節基因表達和蛋白質功能的有力工具，短暫的藥效學反應可以用于治療多種疾病（包括病毒感染、肥胖和炎癥等）。
[if !supportLists]1.3.2?[endif]RNA修飾數據庫
主要包括15個修飾數據庫：其中2個集中在RNA修飾的生化特征上，用于闡明生物學作用；可逆RNA修飾數據庫，進一步分為綜合和類型特異性、以及不可逆RNA修飾數據庫
RNAMDB:提供109種RNA修飾核苷的基本化學特征。
MODOMICS:最全面的RNA修飾途徑資源。
m6A-Atlas:解析m6A表觀轉錄組的綜合知識庫。
m7GHubv2.0:研究mRNA內部m7G修飾的資源。
m5C-Atlas:解碼和注釋m5C表觀轉錄組的數據庫。
MeT-DBv2.0:研究m6A的數據庫。
RMBasev2.0:從表觀轉錄組測序數據中解碼RNA修飾圖譜的數據庫。
REPIC:具有細胞系或組織特異性的m6A甲基組圖譜。
CVm6A:可視化和探索細胞系中全球m6A模式的數據庫。
RMVar:涉及RNA修飾的功能變異數據庫。
RMDisease:揭示疾病相關變異與表觀轉錄組擾動之間關系的數據庫。
REDIdb:專門針對植物細胞器中RNA編輯修飾的數據庫。
RADAR:嚴格注釋的人類、鼠和蠅中的A-to-IRNA編輯數據庫。
DARNED:集中于人類A-to-I編輯的RNA編輯數據庫。
REDIportal:人類組織中A-to-I編輯的最大專門存儲庫。
[if !supportLists]1.3.3?[endif]RNA修飾的測序方法
測序方法主要包括兩類：1.基于抗體或化學標記來捕獲修飾的RNA片段，例如用于m6A分析的meRIP-seq；2.在修飾的堿基上使用酶輔助反應或特異性化學反應，例如Ψ的Pseudo-seq。這些反應導致修飾堿基前后的堿基缺失、替換或截斷。
MeRIP-seq(m6A-seq):基于抗體介導的m6A特異性測序方法。
miCLIP系列:m6A和m6Am的單核苷酸分辨率交聯和免疫沉淀方法。
PA-m6A-seq:光交聯輔助的m6A測序。
m6A-REF-seq:基于m6A敏感RNA核糖核酸內切酶的抗體非依賴性m6A作圖。
DART-seq:針對修飾位點附近脫氨的m6A無抗體方法。
m6ACE-seq:m6A交聯核酸外切酶測序方法。
m6A-SEAL-seq:FTO輔助的m6A選擇性化學標記方法。
m6A-label-seq:一種m6A的代謝標記方法。
m1A-seq:以單核苷酸分辨率定位m1A的方案。
m1A-ID-seq:基于免疫沉淀的m1A分析方法。
m1A-map:一種m1A的摻入錯誤輔助分析方法。
Aza-IP:5-氮雜胞苷介導的RNA免疫沉淀。
亞硫酸氫鹽測序:一種m5C的RNA亞硫酸氫鹽測序方法。
m5C-RIP-seq:使用RNA免疫沉淀進行m5C分析。
Pseudo-seq:一種全基因組、單核苷酸分離的假尿苷方法。
Ψ-seq/Psi-seq:Ψ轉錄組范圍定量定位的方案。
CeU-seq:N3-CMC富集的Ψ測序方法。
m7G-MeRIP-seq:m7G甲基化免疫沉淀測序方法。
m7G-MaP-seq:高通量m7G突變分析測序。
m7G-miCLIP-seq:m7G個體核苷酸分辨率交聯和測序法免疫沉淀。
ac4C-RIP-seq:全轉錄組ac4C靶向RNA免疫沉淀測序。
ac4C-seq:用于ac4C定量單核苷酸分辨率映射的方案。
ICE-seq:采用深度測序法的肌苷化學擦除方法。
[if !upportLists]1.4?[endif]模塊二：RNA修飾和細胞代謝
細胞代謝是一個涉及到多種生化反應的復雜網絡，腫瘤和代謝疾病中中會出現“代謝重編程”的現象，這種代謝適應性是細胞與環境之間的相互作用，在這個過程中，表觀修飾以環境以來性方式來調節細胞-環境關系。針對上述代謝異常的治療主要包括針對核苷酸和不針對核苷酸的藥物治療，臨床實驗中主要是核苷酸類似物進行治療。免疫代謝（免疫細胞在分化和激活過程中的代謝變化）的領域開發，可以為癌癥、自身免疫和代謝疾病提供新的治療策略。惡性細胞中，“代謝重編程”與腫瘤發生、進展、轉移和化療耐藥有關，在這些病理學中，失調的RNA修飾通過靶向代謝酶、轉運蛋白、代謝相關因子或通路參與代謝改變；如下總結了失調的RNA修飾如何影響葡萄糖、脂質、氨基酸和線粒體代謝的過程以及代謝對RNA修飾的影響。
[if !supportLists]1.4.1?[endif]葡萄糖代謝
葡萄糖是細胞的主要能量來源，代謝途徑主要包括有氧氧化、厭氧消化、磷酸戊糖途徑（PPP）、糖原合成和糖異生；糖酵解是生物體中基本的能量產生過程，其中葡萄糖分解成丙酮酸，自由能釋放到ATP中；糖異生是指細胞從乳酸、甘油和氨基酸等非糖前體合成葡萄糖或糖原的過程。RNA修飾已經被證實通過直接或間接作用調節糖酵解相關基因進而調控葡萄糖代謝途徑。
os：關鍵的糖酵解酶（己糖激酶（HK）、烯醇化酶（ENO）、醛縮酶A（ALDOA）、丙酮酸激酶同工酶M1/2（PKM1/2）、丙酮酸脫氫酶激酶（PDK）、乳酸脫氫酶（LDH）和葡萄糖轉運蛋白（GLUT））是RNA修飾因子失調的關鍵靶標，通常在各種病理中上調。
[if !supportLists]1.4.1.1?[endif]糖尿病
2型糖尿病（T2D）的特征是胰島素抵抗和高血糖癥，胰島β細胞的功能完整性對于葡萄糖穩態是必不可少的。高葡萄糖濃度可降低人和小鼠胰島中的m6A水平，m6A修飾在胰腺β細胞中有重要作用（DeJesusDF，2019）；敲除METTL14表現為β細胞增殖減少和胰島素脫顆粒，加速糖尿病的發生；YTHDF2介導的m6A修飾抑制了聚（ADP-核糖）聚合酶1（PARP1）的表達；FOXO1作為糖異生中必需的轉錄因子，已被驗證為FTO的直接底物。潛在的FTO抑制劑恩他卡朋在體內引發降糖功能。
[if !supportLists]1.4.1.2?[endif]癌癥
葡萄糖代謝異常，表現為糖酵解活性增強和乳酸發酵，是腫瘤代謝重編程的基本組成部分。針對癌癥中的表觀修飾異常的研究主要從三大組件（轉移、讀取、擦除）展開，并展開上下游研究。METTL（轉移）中主要研究的是METTL3/METTL14；METTL3誘導的m6A在不同癌癥中直接上調各種糖酵解酶的表達，METTL3還對其他代謝相關靶標施加廣泛調節以激勵糖酵解。METTL3還可以通過Hippo通路下游YAP調節乳腺癌（BRCA）的糖酵解和腫瘤發生。在機制上，YTHDF2加速了m6A修飾的LATS1mRNA的降解，從而減少了YAP/TAZ的磷酸化并激活了它。METTL14對腫瘤葡萄糖代謝產生負面影響；CRC（結直腸癌）中，METTL14通過pri-miR-6769b和pri-miR-499a的YTHDF2依賴性加工抑制糖酵解，分別減弱SLC2A3和PGAM1的表達。GC（胃癌）中，WTAP靶向HK2mRNA的3’UTR，增加其在GC中穩定性；
YTHDF（讀取）中YTHDF1通過穩定轉錄本或啟動多種癌癥中的翻譯來積極控制糖酵解；YTHDF2確實在重編程糖酵解代謝中發揮著多種作用，其基本原理有待進一步闡明；YTHDF3通過提高PFKL表達促進HCC細胞的有氧糖酵解。
FTO和ALKBH5（擦除蛋白）通常在癌癥中具有雙重調節作用：例如ALKBH5增強G6PDmRNA的穩定性，從而激活PPP并促進膠質瘤細胞增殖，但是在HER2耐藥的BRCA細胞中，ALKBH5通過保護GLUT4mRNA免受YTHDF2介導的衰變來刺激糖酵解（LiuH，2022）。
[if !supportLists]1.4.2?[endif]脂類代謝
脂質是生物膜的重要組成部分，是生物合成的組成部分，也是重要的能量儲存，根據綜合分類系統分為：脂肪酰基（FA）、甘油脂（GL）、甘油磷脂（GP）、鞘脂（SP）、甾醇脂質（ST）、異戊烯醇脂質（PR）、糖脂（SL）、聚酮（PK）。對于脂質代謝，FA合成中的關鍵酶（脂肪酸合成酶（FASN）、乙酰輔酶A羧化酶（ACC）、硬脂酰輔酶A去飽和酶1（SCD1）和ACLY），是RNA修飾的重要靶標。
[if !supportLists]1.4.2.1?[endif]肥胖
肥胖是遺傳和環境因素的結果，其中RNA修飾等表觀調控起著重要作用；人脂肪組織的轉錄組表達數據顯示，幾種m6A修飾相關因子（WTAP、VIRMA、ALKBH5和YTHDC1）與肥胖和臨床變量相關，METTL3的SNP多態性與BMI（體重指數）顯著相關；METTL3/m6A/YTHDF2（轉移、讀取）介導細胞周期蛋白D1（CCND1）mRNA的衰變，以阻斷細胞周期進程并抑制脂肪生成。FTO（擦除）在脂肪生成和肥胖易感性中起關鍵作用，同時，鋅指蛋白（ZFP217）通過FTO/m6A/YTHDF2軸調節脂肪生成。
[if !supportLists]1.4.2.2?[endif]非酒精性脂肪肝（NAFLD）
代謝紊亂是NAFLD病理機制的重要組成部分；NAFLD模型中，靶向METTL3/14上調ACLY和SCD1水平，可以促進膽固醇產生和脂滴沉積；過表達FTO可以顯著增強體外脂肪生成和氧化應激。ALKBH5依賴性去甲基化通過穩定LINC01468驅動脂肪生成和NAFLD-HCC進展，從而加速肌醇多磷酸酶樣1（INPPL1，SHIP2）的cullin4A（CUL4A）連接降解。YTHDF3通過以m6A依賴性方式促進過氧化物還原蛋白3（PRDX3）翻譯來抑制肝纖維化和HSC激活。
[if !supportLists]1.4.2.3?[endif]動脈粥硬化（AS）
在AS的發生過程中，RNA修飾在脂質沉淀和纖維帽形成中起關鍵作用；RNA修飾通過調節炎癥細胞浸潤和免疫反應參與AS的發展，包括血管內皮細胞、巨噬細胞核血管平滑肌細胞。METTL14通過修飾lncRNAZFAS1減少膽固醇外流并增強動脈粥樣硬化斑塊炎癥；FTO通過影響脂質代謝對血管穩態特性產生各種影響，FTO通過下調PPARγ表達抑制巨噬細胞脂質內流，并通過AMPK磷酸化促進膽固醇外流，從而改善泡沫細胞的形成和AS的發展。
[if !supportLists]1.4.2.4?[endif]癌癥
脂肪酸的活化從頭合成是一種必需的能量來源，增強的FAO有助于ATP的產生和細胞內ROS的減少；重塑的脂質代謝可以通過調節鐵死亡、實現轉移和侵襲以及與TME（腫瘤微環境）中的其他標志物串聯來促進腫瘤發展。過表達FTO增強肝臟中的脂肪生成和脂滴增大，并通過SREBP1c通路抑制CPT1介導的FAO。FTO依賴性m6A去甲基化間接升高SREBP1c表達，從而激活下游脂肪生成基因。ALKBH5以IGF2BP1依賴性方式減弱SIRT3mRNA的穩定性，進一步降低ACC1水平抑制其脫乙酰化，從而抑制脂肪酸合成以調節CESC脂質代謝。YTHDF2靶向關鍵脂肪生成基因的m6A標記轉錄物以誘導其降解，從而抑制肝脂肪變性。
高豐度m5C修飾的基因在與脂肪生成減少和肌生成改善相關的通路中富集：ALYREF識別了YBX2和SMO上的m5C靶點，并介導了從細胞核到細胞質的穿梭，從而調節脂肪生成和肌生成，暗示了代謝紊亂疾病的新型治療方法；m5C寫入器NSUN2通過靶向CDKN1AmRNA并募集ALYREF以促進其核輸出來促進脂肪生成，從而加速細胞周期進程以促進前脂肪細胞中的脂質積累（Yang，2023）。在HCC中，m1A甲基轉移酶復合物TRMT6/TRMT61A促進PPARδ翻譯，從而增強膽固醇合成以啟動Hedgehog信號傳導，最終驅動肝臟CSCs的自我更新和腫瘤發生。
[if !supportLists]1.4.3?[endif]線粒體代謝
線粒體是細胞的代謝中心，在腫瘤中有著不可或缺的作用，除糖酵解外，OXPHOS和線粒體依賴性能量供應也是維持某些腫瘤細胞干性的關鍵。METTL3/m6A/YTHDF2介導的PGC-1α以及細胞色素c（CYCS）和NADH泛醌氧化還原酶亞基C2（NDUFC2）的降解，誘導線粒體功能障礙和oxLDL誘導的單核細胞炎癥。在成肌細胞分化過程中，FTO根據其m6A去甲基化酶活性正調節mTOR-PGC-1α通路介導的線粒體生物發生。RNA結合蛋白RALY是HNRNPC亞家族的一員，通過METTL3介導的m6A修飾增強了pri-miRNA加工，通過下調CRC細胞中的電子傳遞鏈（ETC）基因進一步重編程線粒體代謝。RALY的耗竭在體內和類器官模型中顯示出對腫瘤生長和發育的有效抑制（sun，2021）。
[if !supportLists]1.4.4?[endif]氨基酸代謝
氨基酸除了合成肽和蛋白外，還通過脫氨或轉氨作用分解以產生合成代謝的部分產物，例如TCA循環中的α-酮酸；谷氨酰胺是腫瘤代謝重塑的一個重要特征。癌癥通常對某些非必需氨基酸具有影響缺陷型，因此針對這些氨基酸的供應控制可以作為一種有效的治療手段。FTO介導的m6A去甲基化上調谷氨酰胺轉運蛋白SLC1A5的表達，FTO抑制僅抑制獨立于HIF的VHL缺陷型ccRCC細胞的增殖和活力。在CRC中，YTHDF1與谷氨酰胺酶（GLS）mRNA的3'UTR結合并誘導翻譯促進，導致谷氨酰胺攝取增強，進一步介導化療耐藥，靶向YTHDF1有效地使CRC細胞對順鉑重新敏感。
綜上所述，許多蛋白質和RNA修飾介導的代謝和各種疾病進展有關；RNA修飾廣泛調節多種疾病中的代謝途徑，包括包括葡萄糖（綠框）、脂質（藍框）、氨基酸和線粒體（黃框）代謝。如圖所示，胃癌（GC）、結直腸癌（CRC）、肝細胞癌（HCC）、急性髓性白血病（AML）和乳腺癌（BRCA）與RNA修飾介導的代謝失調尤其相關。
[if !supportLists]1.5?[endif]模塊三：RNA修飾和免疫代謝
免疫代謝涉及活化免疫細胞（類似于惡性細胞的方式代謝）和靜息免疫細胞（從FAO和Krebs循環中獲得能量）之間的區別；如下描述了不同免疫細胞亞群的相應代謝模式。RNA修飾如何調節免疫代謝的當前發現：一方面，RNA修飾參與免疫細胞的內在代謝適應，進一步影響免疫細胞的功能和狀態。另一方面，RNA修飾可以介導TME中葡萄糖缺乏和高乳酸誘導的免疫細胞的多種表型改變。
[if !supportLists]1.5.1?[endif]抗腫瘤免疫
腫瘤免疫微環境（TIME）概念強調免疫細胞、腫瘤細胞和免疫系統中其他成分之間的相互作用，通過營養消耗和代謝物釋放影響免疫反應為了維持快速增殖，腫瘤細胞消耗大量的葡萄糖、谷氨酰胺和精氨酸等其他氨基酸，通常構成免疫細胞的不利居住環境。普遍認為腫瘤細胞誘導的葡萄糖耗竭會導致免疫抑制TME。METTL3被認為是通過靶向mTOR/NF-κB介導的代謝適應來調節M1巨噬細胞活化的首要候選者。m6A修飾是通過YTHDF2介導的m6A修飾的STAT1mRNA降解來抑制糖酵解和M1巨噬細胞極化，從而進一步減弱糖酵解相關基因的表達。
[if !supportLists]1.5.2?[endif]抗病毒免疫
傳染病的發病機制由免疫系統自身的缺陷和病原體的免疫逃逸兩部分組成。病毒RNA上存在的特異性RNA修飾（主要是m6A、m5Cac4C、Ψ和RNA編輯）會影響病毒的RNA感應和信號傳導；同時RNA修飾通過調節免疫細胞功能來影響宿主對病毒感染的反應。
[if !supportLists]1.5.3?[endif]炎癥和自身免疫性疾病
炎癥反應式通過協調調節的基因表達程序實現的（急性和慢性），機體為了響應內外環境變化（微生物、過敏、自身免疫、代謝失調和物理損傷），會產生不同類型的炎癥（Hawiger，2019）。RNA修飾在炎癥和抗炎基因表達中的調節作用已經得到驗證。m6A修飾參與自身免疫性疾病的發病機制：METTL3在RA患者中顯著上調，并與RA疾病活動的兩個常見標志物CRP和ESR呈正相關；m6A甲基化有助于增強HDGF的表達，從而增加M1中的糖酵解和脂質積累，從而加重動脈粥樣硬化的進展。
[if !supportLists]1.6?[endif]模塊四：RNA修飾的臨床意義
[if !supportLists]1.6.1?[endif]代謝治療的RNA修飾和治療反應
目前的代謝藥物，在臨床上已經產生了化療耐藥性，因此需要采用多途徑阻斷或聯合治療，利用靶向RNA修飾可以提高某些代謝靶向藥物的化療耐藥性。m6A修飾對CRC對5-FU耐藥性的影響：METTL3可通過m6A/DGCR8/miR181d/NCALD軸誘導CRC細胞5-FU耐藥；METTL3通過DBH-AS1/miR-3163/USP44正向調節PC吉西他濱（GEM）敏感性，METTL3的低表達水平與GEM耐藥密切相關。
[if !supportLists]1.6.2?[endif]免疫療法的RNA修飾和治療反應
m6A調節因子顯著影響了對檢查點阻斷的治療反應：METTL3/14的耗竭通過m6A/YTHDF2/STAT1/IRF1軸增強了CTL的浸潤和細胞因子分泌，增強了CRC在體內的抗PD-1治療療；ALKBH5缺陷誘導MCT4表達和腫瘤內乳酸含量下調，對多形核髓系衍生細胞和Tregs產生負面影響。除此之外，靶向m6A修飾在改進過繼細胞療法方面顯示出有前途的潛力：在調節METTL3和YTHDF2以增強體外NK細胞的增殖和細胞毒性方面取得了驚人的進展，這可能會激發未來基于NK細胞的免疫治療的方案。
[if !supportLists]1.6.3?[endif]RNA修飾靶向藥物的開發
RNA修飾靶向藥物開發主要針對腫瘤中失調過表達的m6A調節因子，一些特異性抑制劑已經在臨床上表現出顯著的抗腫瘤作用，其中FTO是最有前途的目標；從天然物質和小分子化合物中篩選出了一系列選擇性抑制劑：天然抑制劑Rhein在白血病小鼠中顯示出治療活性、甲氯芬那酸2（MA2）抑制膠質瘤進展、R-2-羥基戊二酸（R-2HG）發揮抗白血病和抗神經膠質瘤的作用、FB23-2顯著減輕體外和異種移植小鼠中AML的進展。m1A也是一個潛在的治療靶點：m1A甲基轉移酶復合物TRMT6/TRMT61A在HCC中高表達，與不良預后相關。篩選出了三種靶向TRMT6和TRMT61A相互作用的潛在藥物，硫柳汞、乙酸苯汞（PMA）和硫胺。其中，在臨床前模型中，硫侖的給藥顯著減輕了HCC的生長。
[if !supportLists]1.6.4?[endif]基于RNA的治療藥物中的RNA修飾
RNA的化學修飾可以保護RNA免受水解和核酸酶的影響，并減少脫靶細胞毒副作用；RNA修飾（2'-O-甲基、3'-甲基、m7G、5'-5'-三磷酸鹽等）也可用于RNA遞送并增強RNA藥物（ASO、siRNA、適配體和mRNA）活性（Sasso，2022）。堿基修飾已成功用于改善治療RNA的性能：COVID-19疫苗（輝瑞的Comirnaty和Moderna的Spikevac）中用修飾的堿基1-甲基假尿苷（N1-Me）取代尿苷可有效促進翻譯并減少脫靶副作用和治療性mRNA的免疫原性。N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）基團或連接可切割接頭的親脂性部分，包括基于酯、基于肽的可切割基團，可以將治療性RNA定位到靶組織。
[if !supportLists]1.6.5?[endif]靶向RNA修飾和當前療法的結合
m6A調節因子抑制劑已經與當前抗癌療法實現了聯合，m6A修飾在耐藥潛在機制中的參與，強調靶向RNA修飾的綜合效用（規避耐藥性并改善個體化癌癥治療）。METTL3的過表達參與了許多癌癥中各種治療耐藥性的獲得，使用短發夾RNA敲低METTL3提高了胰腺癌（PC）對抗癌試劑（如吉西他濱、5-氟尿嘧啶、順鉑和照射）的敏感性。FTO被發現促進GBM對替莫唑胺（TMZ）的耐藥性，抑制劑R-2HG在抑制FTO高膠質瘤細胞增殖方面表現出與TMZ的協同作用。
m6A調節因子抑制劑提高免疫效果的可行性還需要進一步驗證（存在一定風險）。METTL3/14的耗竭增強了錯配修復熟練或微衛星不穩定性低（pMMR-MSI-L）CRC和黑色素瘤的ICB治療反應（wang，2020）。
[if !supportLists]1.6.6?[endif]靶向RNA修飾的臨床實驗
RNA修飾的最新臨床意義：靶向修飾劑的治療效果、作為預測生物標志物的潛力以及與當前治療的聯合應用。盡管FTO靶向藥物在各種癌癥中取得了令人鼓舞的抗腫瘤效果，但幾乎沒有任何上述特異性抑制劑進入臨床階段（還需要進一步的臨床實驗）。考慮到FTO中的變異與體重高度相關，并且還與大腦中的多巴胺信號相互作用，設計了一項臨床試驗，以開發一種針對FTO（rs8050136）變體（NCT03525002）的肥胖基因型特異性和個體化治療方法。FTO的基因分型也被納入硫唑嘌呤誘導的炎癥性腸病患者骨髓抑制的定制治療模型中（NCT03719118）。
[if !supportLists]1.7?[endif]結論和展望
[if !supportLists]1.7.1?[endif]先進的RNA修飾測序方法
在NGS的基礎上，RNA修飾的測序的精度得以提高，目前主流的方法是meRIP和miCLIP，上述方法存在一定的缺點（抗體方法的分辨率低），因此化學輔助標記未來可能是一種擴展性很高的檢測路徑：生物素-鏈霉素結合的強親合力，m6A密封方法將生物素標簽引入修飾堿基，顯著提高了富集效率（wang，2020）。m6A-LAIC-seq（MeRIP-seq的A級和亞型表征測序）可以通過分離m6A陽性和m6A陰性的RIP后組分和對全長轉錄本進行測序來定量每個基因的所有轉錄本的所有亞型的m6A水平。單個細胞中的m6A修飾的異質性：DART-seq可以檢測單細胞的m6A水平，并識別整個細胞周期中的差異化mRNA。
[if !supportLists]1.7.2?[endif]RNA修飾數據庫的進展
對RNA修飾的鑒定完全依賴于當前的數據庫；專注于結構生物學的研究人員可以利用RNAMDB和MODOMICS等綜合數據庫；計算生物學家可以基于MetDBv2.0、m6A-Atlas、RMBasev3.0等關系數據庫進行研究；m6A-Atlas、RMVar和RMDisease等提供了有關疾病相關變體與RNA修飾之間關系的信息；MODOMICS的最新更新中可以展示表觀轉錄組學和疾病的聯系。后續的發展中，應通過區分物種、細胞類型和組織來考慮RNA修飾的環境異質性。
[if !supportLists]1.7.3?[endif]RNA修飾和免疫學
免疫細胞的分化發育過程中的基因簇會受到RNA修飾的調控，當務之急是根據經典免疫系統的框架區分不同的靶向轉錄本，同時，RNA修飾還可能通過重塑免疫細胞的染色質環境來控制對環境刺激的免疫反應。
腫瘤和免疫細胞之間的表觀差異是抗腫瘤免疫反應的重要影響因素，因此需要嚴格剖析腫瘤細胞和免疫細胞中的RNA修飾標記和調節因子以開發出有效干預措施（Shi，2024）。靶向m6A甲基化在免疫治療中的應用前景：1.規避TME中代謝拮抗介導的治療耐藥性；2.增強免疫細胞的增殖效率和效應功能，用于過繼細胞治療。最近有一些潛在的策略：1.可編程的m6A編輯機制，以最小的脫靶改變微調基因的RNA修飾；2.體外操控m6A系統以優化NK細胞和T細胞的生成；3.將m6A編輯器高效靶向遞送到細胞中；4.針對m6A調節因子的抑制劑，具有調節抗腫瘤免疫的潛力。
[if !supportLists]1.7.4?[endif]RNA修飾與癌癥代謝和代謝性疾病
代謝表型隨著癌癥從癌前病變、局部侵襲性惡性腫瘤發展到轉移性癌癥，甚至到藥物抵抗階段，動態RNA修飾以及進化過程中新出現的代謝可變性提供了一些臨床治療方向。過度活躍的代謝途徑導致對營養匱乏的快速適應，導致對抗磷酸鹽等抗代謝化療藥物產生耐藥性。以分解代謝物轉移為特征的代謝偶聯在腫瘤中很常見，用于克服營養缺乏。因此，靶向糖酵解和OXPHOS的組合被認為是一種很有前途的策略。考慮到潛在的毒性，替代方案是抑制功能失調的信號以間接靶向糖酵解，同時直接靶向OXPHOS。
目前還沒有一種表觀遺傳藥物被批準用于代謝性疾病，因此需要研究抑制RNA修飾的化學劑是否可用于治療代謝性疾病。
[if !supportLists]1.7.5?[endif]靶向RNA修飾的優勢和挑戰
廣泛存在的RNA修飾是一把雙刃劍：耐藥性和瘤內異質性、靶向RNA修飾有利于覆蓋靶標網絡。這些RNA修飾在癌組織中往往更活躍。對于目前開發的靶向RNA修飾酶的藥物，特異性和選擇性差異仍然是其進入臨床研究的主要障礙。這種障礙有可能通過優化的生物信息學預測模型和高通量酶測序得到改善。
鑒于RNA修飾劑往往在腫瘤組織中過表達，但仍存在于正常組織中，因此在某種治療環境中可能需要適當的治療窗口；RNA修飾也可用來提高RNA療法的穩定性、有效性和靶標特異性。
RNA修飾的表觀遺傳調控在各種生理和病理情況下的細胞代謝中有非常重要的作用；不斷更新的研究也表明，代謝-表觀遺傳相互作用可以通過調節免疫細胞的生物活性和重塑免疫環境來顯著影響免疫反應；因此，描繪不斷發展的遺傳、表觀遺傳、免疫代謝景觀對于設計有效的策略以排除發病機制（包括各種代謝紊亂、免疫相關疾病和癌癥）是非常必要的。近年來，檢測和分析RNA修飾的方法取得了顯著進步，伴隨著一系列可用的數據庫和工具的涌現。目前，靶向RNA修飾以改進當前療法的嘗試已經取得了一些鼓舞人心的進展，但相關研究仍處于起步階段。我們可以依靠進一步的深入探索來加速RNA修飾靶向治療、代謝靶向治療和免疫治療的發展。
[if !supportLists]2?[endif]參考文獻
Liu,Wei-Wei,etal.“RNAModificationsinCellularMetabolism:ImplicationsforMetabolism-TargetedTherapyandImmunotherapy.”SignalTransductionandTargetedTherapy,vol.9,no.1,Mar.2024,pp.1–30.www.nature.com,https://doi.org/10.1038/s41392-024-01777-5.
注：篇幅有限，主要闡述了表觀修飾的特征以及調控因子三組件（轉移、讀取、擦除）在各種疾病及體征中的作用，只展示了部分案例（用于展示組件可能起到的作用），文中展示了所有的分類，有感興趣的分類可以直接回溯到原文中查看文中展示的所有案例。
其他參考文獻
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