32种癌症类型中m6A调节因子和交互编码及非编码RNA的综合分析

N6-甲基腺苷（m6A）是一种真核mRNA修饰，通过改变mRNA稳定性、剪接、运输、定位、翻译、微RNA（miRNA）处理和RNA-蛋白质相互作用来调节基因表达，并改变修饰RNA分子的命运。新的证据表明m6A修饰与肿瘤增殖、分化、肿瘤发生、侵袭和转移相关，并在癌症发展中发挥重要作用。此外，m6A修饰还受许多蛋白质编码基因调控，非编码RNA（如miRNAs、lncRNAs）通过相互作用控制切割、定位、运输、稳定性和降解以及影响肿瘤细胞的增殖、浸润和转移等生物过程。

今天我们来讲一篇关于泛癌m6A相互作用的RNA的文章，文章题名为：Comprehensive analyses of m6A regulators and interactive coding and non-coding RNAs across 32 cancer types，是南京医科大学实验团队发表在Molecular cancer（IF=27.4）期刊的文章。该文章在泛癌环境中全面评估编码和非编码 RNA 的 m6A 相互作用基因。

TCGA 泛癌中的 m6A概况

为了表征m6A模式和筛选潜在靶点，在TCGA中的9804个泛癌样本中开发了一个四步计算框架。经过质量控制后，共有23个m6A调节因子、56个m6A交互蛋白编码基因、10个lncRNAs和17个miRNAs被纳入本研究。106个基因有密切的共表达关系（Pearson r> 0.3）。在共表达调控网络中，大多数m6A调节因子和一些蛋白质编码基因是与其他基因相互作用的枢纽基因。

在不同癌症类型癌旁组织的差异表达比较中，许多基因在肿瘤组织中的表达水平较高，而一些蛋白质编码基因则表现出相反的关系。这些基因包括ASB2、P2RX6、AXL、ID2和SOCS2；miR-143、miR-29a、miR-125b-1和miR-145等4种miRNA在肿瘤组织中表达较低。所有lncRNAs在肿瘤组织中均有较高的表达。利用肿瘤和正常组织的前两个主成分（PC），我们发现m6A模式具有良好的鉴别诊断价值。曲线下面积（AUC）在大多数癌症中超过90%。 

这些基因的体细胞突变状态如图所示。平均突变频率最高的基因是TP53（31.4%）、PTEN（5.7%）、NOTCH1（3.6%）、CTNNB1（3.6%）、XIST（3.4%）和MALAT1（3.4%）。还观察到在子宫内膜体癌（UCEC）中有相对较高的突变频率（7.6%）。

在泛癌中构建 m6A 亚型和特征

我们使用K-means算法分别将患者分为不同的m6A亚型。Elbow法确定了三种亚型。对数秩检验发现，在排除死亡比例的癌症后，27种癌症中有24种癌症的定义亚型与总生存率显著相关 < 10%。具体来说，我们定义了按中位生存时间（MST）排序的聚类。MST最长的组定义为第1组，MST最短的组定义为第3组，中间组定义为第2组。与第1组相比，第2组和第3组在27种癌症中有22种的生存率显著降低。此外，当临床结果为无进展间期（PFI）时，分类在大多数癌症类型中仍然显著（16/26）或疾病特异性生存率（DSS）（18/26）。在总体人群的KM生存率分析中，m6A亚型在调整癌症类型后可显著分层患者的生存率。四个体细胞突变在不同m6A亚型中的分布有显著性差异，包括TP53、NOTCH1、CTNNB1和PTEN。

在肿瘤微环境（TME）细胞浸润的单样本基因集富集分析（ssGSEA）中，亚型2和亚型3的β系数（95%顺式），亚型1作为对照组。FDR校正后，28种免疫类型中有27种在m6A亚型之间存在显著差异，但记忆CD8 T细胞类型除外。亚型3的TME入渗程度最低，亚型1的TME入渗程度最高。因此，我们将亚型1定义为免疫亚型，亚型2定义为中间亚型，亚型3定义为肿瘤增殖亚型。

PCA生成的m6A信号在不同的m6A亚型中显著不同。在校正年龄、性别、分期、癌症类型和可能的表达残差（PEER）因素估计后，m6A信号水平越高，总体人群的总体生存率越差。此外，临床晚期疾病（Ptrend）患者的m6A特征明显更高或肿瘤高分级。在不同的癌症类型中，较高的m6A信号与较短的MST显著相关。我们检查了在整个泛癌人群中m6A信号与肿瘤突变负荷（TMB）评分之间的关联。不出所料，它们与皮尔逊r= 总人口为0.53。m6A信号正相关，16种癌症类型的TMB评分。

应用ssGSEA计算了2236条典型路径在基因组中的富集分数。FDR校正后，共有949条通路（42.4%）与m6A信号显著相关，表明m6A修饰与广泛的生物学过程相关，大多数癌症类型的结果一致。还发现了一些与癌症治疗相关的经典途径，如FOXM1途径、细胞周期调控、polo样激酶1（PLK1）相关途径和Aurora A/B途径。

与m6A修饰相互作用的潜在靶点

我们在至少10种PFDR癌症亚型中鉴定出114个与该特征相关的新基因< 0.05。在105个有可用肿瘤评分的基因中，78个基因（74.3%）通过了建议的阈值（肿瘤评分> 21.09），明显高于肿瘤评分系统中随机选择癌基因的比例（35%）。

在所有癌症中具有最高显著性频率的基因是蛋白质编码基因BCL9L。 BCL9L在10种癌症类型的肿瘤组织中显著上调。其表达水平与m6A信号呈正相关（r= 0.35）和m6A亚型在总人口中。在泛癌荟萃分析（HR）中，BCL9L的高表达与总体生存率降低显著相关。这一发现在6个外部验证数据集中得到证实，包括肺癌，胃癌，乳腺癌，肝癌和卵巢癌，乳腺癌。BCL9L是Wnt信号通路的重要成员，与Wnt信号通路的ssGSEA富集分数显著相关。在参与Wnt信号转导的5个m6A互作基因（MYC、LEF1、WIF1、CTNNB1和SOX2）中，BCL9L与MYC有很强的相关性（r= 0.34）和CTNNB1（r= 0.36）。

此外，我们验证了外部数据集中的109个蛋白质编码基因。在PFDR的meta分析中，40个基因（37.7%）与生存率相关< 0.05，表明它们在癌症中起重要作用。

总之，这项研究表明m6A调节因子和相互作用基因可能在癌症预后中起重要作用。我们对m6A模式的系统评价提高了对肿瘤微环境中RNA甲基化失调的理解。预测的相互作用靶基因可能为临床治疗靶点提供更多的信息。