32種癌癥類型中m6A調(diào)節(jié)因子和交互編碼及非編碼RNA的綜合分析

N6-甲基腺苷（m6A）是一種真核mRNA修飾，通過改變mRNA穩(wěn)定性、剪接、運輸、定位、翻譯、微RNA（miRNA）處理和RNA-蛋白質(zhì)相互作用來調(diào)節(jié)基因表達(dá)，并改變修飾RNA分子的命運。新的證據(jù)表明m6A修飾與腫瘤增殖、分化、腫瘤發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)，并在癌癥發(fā)展中發(fā)揮重要作用。此外，m6A修飾還受許多蛋白質(zhì)編碼基因調(diào)控，非編碼RNA（如miRNAs、lncRNAs）通過相互作用控制切割、定位、運輸、穩(wěn)定性和降解以及影響腫瘤細(xì)胞的增殖、浸潤和轉(zhuǎn)移等生物過程。

今天我們來講一篇關(guān)于泛癌m6A相互作用的RNA的文章，文章題名為：Comprehensive analyses of m6A regulators and interactive coding and non-coding RNAs across 32 cancer types，是南京醫(yī)科大學(xué)實驗團(tuán)隊發(fā)表在Molecular cancer（IF=27.4）期刊的文章。該文章在泛癌環(huán)境中全面評估編碼和非編碼 RNA 的 m6A 相互作用基因。

TCGA 泛癌中的 m6A概況

為了表征m6A模式和篩選潛在靶點，在TCGA中的9804個泛癌樣本中開發(fā)了一個四步計算框架。經(jīng)過質(zhì)量控制后，共有23個m6A調(diào)節(jié)因子、56個m6A交互蛋白編碼基因、10個lncRNAs和17個miRNAs被納入本研究。106個基因有密切的共表達(dá)關(guān)系（Pearson r>?0.3）。在共表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，大多數(shù)m6A調(diào)節(jié)因子和一些蛋白質(zhì)編碼基因是與其他基因相互作用的樞紐基因。

在不同癌癥類型癌旁組織的差異表達(dá)比較中，許多基因在腫瘤組織中的表達(dá)水平較高，而一些蛋白質(zhì)編碼基因則表現(xiàn)出相反的關(guān)系。這些基因包括ASB2、P2RX6、AXL、ID2和SOCS2；miR-143、miR-29a、miR-125b-1和miR-145等4種miRNA在腫瘤組織中表達(dá)較低。所有lncRNAs在腫瘤組織中均有較高的表達(dá)。利用腫瘤和正常組織的前兩個主成分（PC），我們發(fā)現(xiàn)m6A模式具有良好的鑒別診斷價值。曲線下面積（AUC）在大多數(shù)癌癥中超過90%。 

這些基因的體細(xì)胞突變狀態(tài)如圖所示。平均突變頻率最高的基因是TP53（31.4%）、PTEN（5.7%）、NOTCH1（3.6%）、CTNNB1（3.6%）、XIST（3.4%）和MALAT1（3.4%）。還觀察到在子宮內(nèi)膜體癌（UCEC）中有相對較高的突變頻率（7.6%）。

在泛癌中構(gòu)建 m6A 亞型和特征

我們使用K-means算法分別將患者分為不同的m6A亞型。Elbow法確定了三種亞型。對數(shù)秩檢驗發(fā)現(xiàn)，在排除死亡比例的癌癥后，27種癌癥中有24種癌癥的定義亞型與總生存率顯著相關(guān)?<?10%。具體來說，我們定義了按中位生存時間（MST）排序的聚類。MST最長的組定義為第1組，MST最短的組定義為第3組，中間組定義為第2組。與第1組相比，第2組和第3組在27種癌癥中有22種的生存率顯著降低。此外，當(dāng)臨床結(jié)果為無進(jìn)展間期（PFI）時，分類在大多數(shù)癌癥類型中仍然顯著（16/26）或疾病特異性生存率（DSS）（18/26）。在總體人群的KM生存率分析中，m6A亞型在調(diào)整癌癥類型后可顯著分層患者的生存率。四個體細(xì)胞突變在不同m6A亞型中的分布有顯著性差異，包括TP53、NOTCH1、CTNNB1和PTEN。

在腫瘤微環(huán)境（TME）細(xì)胞浸潤的單樣本基因集富集分析（ssGSEA）中，亞型2和亞型3的β系數(shù)（95%順式），亞型1作為對照組。FDR校正后，28種免疫類型中有27種在m6A亞型之間存在顯著差異，但記憶CD8 T細(xì)胞類型除外。亞型3的TME入滲程度最低，亞型1的TME入滲程度最高。因此，我們將亞型1定義為免疫亞型，亞型2定義為中間亞型，亞型3定義為腫瘤增殖亞型。

PCA生成的m6A信號在不同的m6A亞型中顯著不同。在校正年齡、性別、分期、癌癥類型和可能的表達(dá)殘差（PEER）因素估計后，m6A信號水平越高，總體人群的總體生存率越差。此外，臨床晚期疾?。?/span>Ptrend）患者的m6A特征明顯更高或腫瘤高分級。在不同的癌癥類型中，較高的m6A信號與較短的MST顯著相關(guān)。我們檢查了在整個泛癌人群中m6A信號與腫瘤突變負(fù)荷（TMB）評分之間的關(guān)聯(lián)。不出所料，它們與皮爾遜r=?總?cè)丝跒?/span>0.53。m6A信號正相關(guān)，16種癌癥類型的TMB評分。

應(yīng)用ssGSEA計算了2236條典型路徑在基因組中的富集分?jǐn)?shù)。FDR校正后，共有949條通路（42.4%）與m6A信號顯著相關(guān)，表明m6A修飾與廣泛的生物學(xué)過程相關(guān)，大多數(shù)癌癥類型的結(jié)果一致。還發(fā)現(xiàn)了一些與癌癥治療相關(guān)的經(jīng)典途徑，如FOXM1途徑、細(xì)胞周期調(diào)控、polo樣激酶1（PLK1）相關(guān)途徑和Aurora A/B途徑。

與m6A修飾相互作用的潛在靶點

我們在至少10種PFDR癌癥亞型中鑒定出114個與該特征相關(guān)的新基因<?0.05。在105個有可用腫瘤評分的基因中，78個基因（74.3%）通過了建議的閾值（腫瘤評分>?21.09），明顯高于腫瘤評分系統(tǒng)中隨機(jī)選擇癌基因的比例（35%）。

在所有癌癥中具有最高顯著性頻率的基因是蛋白質(zhì)編碼基因BCL9L。 BCL9L在10種癌癥類型的腫瘤組織中顯著上調(diào)。其表達(dá)水平與m6A信號呈正相關(guān)（r=?0.35）和m6A亞型在總?cè)丝谥?。在泛癌薈萃分析（HR）中，BCL9L的高表達(dá)與總體生存率降低顯著相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)在6個外部驗證數(shù)據(jù)集中得到證實，包括肺癌，胃癌，乳腺癌，肝癌和卵巢癌，乳腺癌。BCL9L是Wnt信號通路的重要成員，與Wnt信號通路的ssGSEA富集分?jǐn)?shù)顯著相關(guān)。在參與Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的5個m6A互作基因（MYC、LEF1、WIF1、CTNNB1和SOX2）中，BCL9L與MYC有很強的相關(guān)性（r=?0.34）和CTNNB1（r=?0.36）。

此外，我們驗證了外部數(shù)據(jù)集中的109個蛋白質(zhì)編碼基因。在PFDR的meta分析中，40個基因（37.7%）與生存率相關(guān)<?0.05，表明它們在癌癥中起重要作用。

總之，這項研究表明m6A調(diào)節(jié)因子和相互作用基因可能在癌癥預(yù)后中起重要作用。我們對m6A模式的系統(tǒng)評價提高了對腫瘤微環(huán)境中RNA甲基化失調(diào)的理解。預(yù)測的相互作用靶基因可能為臨床治療靶點提供更多的信息。