CMTR2突变驱动肺腺癌RNA剪接异常并揭示磺胺类药物及免疫检查点阻断治疗新策略

《Nature Communications》：Mutation of CMTR2 in Lung Adenocarcinoma Alters RNA Alternative Splicing and Reveals Therapeutic Vulnerabilities

本研究针对肺腺癌(LADC)中RNA剪接异常机制不明的科学问题，系统绘制了LADC的可变剪接(AS)全景图谱，发现CMTR2功能缺失突变通过破坏剪接体复合物稳定性诱导全局性剪接紊乱，并证实CMTR2缺陷肿瘤对RBM39降解剂（如磺胺类药物indisulam）和PD-1抑制剂具有显著敏感性。该研究首次揭示CMTR2作为剪接调控新型肿瘤抑制基因的功能，为肺腺癌精准治疗提供新靶点。

　　

在肿瘤生物学领域，RNA剪接异常已成为癌症的重要标志之一。尽管血液系统恶性肿瘤中剪接因子突变的研究已较为深入，但在实体瘤尤其是肺腺癌（LADC）中，剪接异常的全局图谱及其治疗意义仍不甚清晰。传统研究多聚焦于SF3B1、U2AF1等经典剪接因子，而对其他潜在调控基因的关注相对不足。更为关键的是，如何将剪接异常转化为有效的治疗策略，仍是当前研究的难点。

针对这一科学瓶颈，日本国立癌症研究中心（NCC）联合京都大学等机构在《Nature Communications》发表的最新研究，通过对1270例LADC样本（含NCC队列751例和TCGA队列519例）进行系统性RNA测序分析，首次发现CMTR2（Cap-specific mRNA (nucleoside-2'-O-)-methyltransferase 2）功能缺失突变可驱动独特的剪接亚型，并揭示其治疗脆弱性。研究人员采用t-SNE（t-distributed stochastic neighbor embedding）对外显子跳跃（SE）事件的PSI（percent spliced-in）值矩阵进行降维可视化，成功将LADC分为不同分子亚型，其中CMTR2突变集群（占3.8%）呈现明显孤立分布。

为解析CMTR2的生物学功能，研究团队整合了全外显子测序、CRISPR-Cas9基因编辑、分子动力学模拟等多维度技术。特别值得一提的是，他们利用超级计算机“富岳”进行的分子动力学（MD）模拟显示，CMTR2催化结构域K117N和K275N突变会破坏K-D-K三联体与RNA底物的相互作用网络，从原子层面解释其功能丧失机制。蛋白质相互作用实验进一步证实，CMTR2与U1 snRNP等剪接体组分存在直接结合，而突变体则丧失此能力。

CMTR2突变诱导全局性剪接紊乱

研究人员发现，CMTR2缺陷（包括肿瘤内在突变和CRISPR-Cas9工程化敲除）可导致数千个差异剪接事件，其中外显子跳跃（SE）事件最为显著。在A549和NCI-H3122细胞系中建立的CMTR2敲除模型，通过PCA（principal component analysis）分析可明显与对照细胞分离。进一步验证显示，SPPL2A和SMARCA1等基因的剪接变化在肿瘤样本和细胞模型中高度一致，表明CMTR2缺失可引发特异性剪接模式。

剪接机制交互作用的发现

通过免疫共沉淀-质谱联用技术，研究证实CMTR2与剪接体组分（特别是U1 snRNP）存在物理相互作用。FLAG标记的野生型CMTR2可富集SNRNP70等U1 snRNP蛋白，而K117N突变体则丧失该能力。转录组分析显示，CMTR2敲除细胞中剪接体核心基因（包括snRNP亚基、SR蛋白等）显著上调，提示细胞通过反馈调节应对剪接压力。

治疗脆弱性的验证

基于DepMap数据库筛选，研究发现CMTR2缺陷的NSCLC细胞系（如NCI-H1373、NCI-H1915）对磺胺类药物indisulam异常敏感。机制上，indisulam通过降解RBM39加剧剪接紊乱，而CMTR2缺陷细胞本就存在的剪接异常使其对该效应更为敏感。在患者来源类器官（PDO）模型和异种移植小鼠模型中，CMTR2突变肿瘤对indisulam的响应均得到证实。更引人注目的是，在LLC同系小鼠模型中，CMTR2敲除使得原本抗PD-1治疗的肿瘤产生显著应答，回顾性临床数据分析也显示CMTR2突变患者接受免疫检查点阻断（ICB）治疗的无进展生存期（PFS）延长（9.2月 vs 5.1月）。

本研究首次阐明CMTR2作为剪接调控新型肿瘤抑制基因在LADC中的作用机制，不仅拓展了对RNA修饰与剪接偶联的认知，更重要的在于揭示了CMTR2突变可作为磺胺类药物和免疫治疗的生物标志物。尽管研究在剪接衍生新抗原验证等方面存在局限，但为CMTR2靶向疗法（如临床阶段的AT1965抑制剂）联合免疫治疗提供了理论依据，对推进肺癌精准治疗具有重要意义。

关键技术方法概述

研究整合了1270例LADC样本（NCC队列751例+TCGA队列519例）的RNA测序数据，采用rMATS进行可变剪接分析，t-SNE进行聚类可视化。通过CRISPR-Cas9构建CMTR2敲除细胞模型，利用纳米孔长读长测序验证剪接事件。蛋白质相互作用采用免疫共沉淀-质谱联用技术，药物敏感性通过类器官模型和小鼠异种移植模型评估，临床疗效基于多中心回顾性队列分析。