【學術前沿】翁桁遊陳建軍黃慧琳魏敏傑合作揭示mA閱讀器IGF2BP2在急性髓系白血病中的分…

RNA m6A（N6-methyladenosine）甲基化作為真核生物信使RNA（mRNA）上丰度最高的表觀修飾，已被證實在腫瘤中發揮關鍵作用。RNA m6A主要由核心甲基轉移酶METTL3、METTL14及WTAP組成的甲基轉移酶複合物（m6A methyltransferase complex）催化產生，在細胞內可被去甲基化酶FTO或ALKBH5可逆地移除。細胞內動態的m6A修飾可被m6A閱讀器蛋白識別，從而決定RNA的命運。

美國希望之城陳建軍教授研究組早前的研究發現FTO和METTL14均在急性隨性白血病（Acute Myeloid Leukemia，AML）中發揮重要的促癌作用【1，2】。然而，m6A測序資料表明，不管是由於FTO過表達還是METTL14敲低所造成的m6A丰度下降的轉錄本中，均有很大一部分轉錄本的水平發生顯著下調，這與先前報道的m6A促進mRNA降解的觀點相悖。基於此現象，陳建軍研究組的黃慧琳及翁桁遊等鑑定出了一類新的m6A閱讀器蛋白，即IGF2BP家族蛋白 （IGF2BP1/2/3） ，這類蛋白與YTHDF2相反，可促進m6A修飾的mRNA的穩定及翻譯【3】。然而，對於這類蛋白是否在AML中發揮功能、以及其功能實現是否依賴於其m6A識別能力則仍不清楚。

2022年10月27日，廣州實驗室的翁桁遊（中國細胞生物學學會第十期細胞黃浦研修班學員）研究員與美國希望之城的陳建軍教授、中山大學腫瘤防治中心的黃慧琳（中國細胞生物學學會第十期細胞黃浦研修班學員）研究員、以及中國醫科大學的魏敏傑教授合作在Cancer Cell上發表了文章The m6A Reader IGF2BP2 Regulates Glutamine Metabolism and Represents a Therapeutic Target in Acute Myeloid Leukemia，報道了IGF2BP2蛋白作為m6A閱讀器在AML中透過調控谷氨醯胺代謝促進AML的發生、發展及維持，以及白血病幹細胞的自我更新，並進一步開發了靶向IGF2BP2的小分子抑制劑（CWI-2）並在小鼠模型中證實了靶向IGF2BP2作為AML治療策略的可行性。

研究者首先發現IGF2BP2在AML中的表達高於其他多種腫瘤，進一步分析發現IGF2BP2在白血病幹細胞/起始細胞（LSC/LIC）中高表達，並可作為獨立的預後指標。透過小鼠骨髓移植等一系列實驗證實，過表達野生型而非KH3-4功能域突變型（已被證實喪失m6A結合能力）的IGF2BP2可以促進AML的發生；與之相反，敲低或敲除IGF2BP2均可抑制AML的發生和進展，延長小鼠的存活時間。值得注意的是，IGF2BP2促進AML發生的能力依賴於細胞中m6A修飾的存在，當METTL14被敲除時該能力則被顯著抑制。這些證據共同提示IGF2BP2在AML中的促癌功能依賴於其識別m6A修飾的能力。

轉錄組測序提示IGF2BP2主要調控了細胞中的代謝通路，進一步的代謝組學分析表明谷氨醯胺代謝以及三羧酸迴圈通路中的中間代謝物在IGF2BP2敲低後顯著下降。透過一系列體外及細胞內實驗，研究者證實IGF2BP2可直接結合谷氨醯胺代謝通路中的關鍵轉錄本MYC、SLC1A5、GPT2的m6A修飾，並招募PABP1、eIF4E等因子促進靶基因的穩定性和翻譯水平，從而滿足AML細胞對於谷氨醯胺代謝的高需求，促進AML細胞的生長、擴增及乾性，並抑制細胞分化和凋亡。值得一提的是，雖然長期以來認為癌細胞採用糖酵解方式低效率地消耗大量葡萄糖以維持自身的快速擴張（Warburg effect），但去年發表在Nature雜誌上的一個研究發現真正大量消耗葡萄糖的其實是腫瘤微環境中的免疫細胞，而癌細胞則以谷氨醯胺作為主要的營養來源【4】。因此，本研究發現的IGF2BP2透過識別m6A修飾調控AML細胞的谷氨醯胺攝入及代謝過程提示靶向IGF2BP2具有潛在的抗白血病效果。

基於上述發現，研究者進一步利用虛擬篩選進行IGF2BP2小分子抑制劑的開發，最終發現一個化合物並命名為CWI1-2。體外和細胞內實驗提示CWI1-2可直接結合IGF2BP2的KH4結構域，競爭性抑制IGF2BP2與m6A修飾的靶RNA的結合。在細胞水平上，CWI1-2可有效抑制IGF2BP2高表達的白血病細胞系和原代白血病病人細胞的生長，而在同一濃度下不影響或僅輕微影響IGF2BP2低表達的白血病細胞系及正常造血幹細胞的生長。研究者進一步在小鼠模型中證實了以CWI1-2靶向IGF2BP2作為AML治療策略的可行性，並基於細胞實驗提出以CWI1-2聯合化療藥物作為AML治療手段的設想。

廣州實驗室的翁桁遊研究員、黃鳳副研究員、中國醫科大學的於兆進教授、美國希望之城的陳振華博士為本文的共同第一作者；陳建軍教授、黃慧琳研究員（中國細胞生物學學會第十期細胞黃浦研修班學員）、魏敏傑教授、翁桁遊研究員為本文的共同通訊作者。

廣州實驗室翁桁遊課題組聚焦於腫瘤表觀修飾的基礎及轉化研究，尤其關注白血病和肺癌，現已聯合廣州醫科大學呼吸病國家重點實驗室進行肺癌的表觀遺傳機制和靶向研究。課題組常年招聘具有相關研究經驗（腫瘤學、免疫學、生物資訊學等）的博士後、實習研究員等，經費充足，待遇優厚，歡迎感興趣的研究人員加入我們。詳見課題組網頁：wenglab。cn

原文連結：

https：//doi。org/10。1016/j。ccell。2022。10。004

參考文獻

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3。 Huang， H。， Weng， H。， Sun， W。， Qin， X。， Shi， H。， Wu， H。， Zhao， B。S。， Mesquita， A。， Liu， C。， Yuan， C。L。， et al。 （2018）。 Recognition of RNA N（6）-methyladenosine by IGF2BP proteins enhances mRNA stability and translation。 Nat Cell Biol 20， 285-295。 10。1038/s41556-018-0045-z。

4。 Reinfeld， B。I。， Madden， M。Z。， Wolf， M。M。， Chytil， A。， Bader， J。E。， Patterson， A。R。， Sugiura， A。， Cohen， A。S。， Ali， A。， Do， B。T。， et al。 （2021）。 Cell-programmed nutrient partitioning in the tumour microenvironment。 Nature 593， 282-288。 10。1038/s41586-021-03442-1。

原標題：《【學術前沿】翁桁遊/陳建軍/黃慧琳/魏敏傑合作揭示mA閱讀器IGF2BP2在急性髓系白血病中的分子機制》