METTL3通过激活PI3K/AKT/mTOR通路促进非小细胞肺癌有氧糖酵解的机制研究及治疗意义

本研究针对非小细胞肺癌(NSCLC)治疗靶点匮乏的临床难题，揭示了METTL3通过PI3K/AKT/mTOR信号轴调控肿瘤有氧糖酵解（Warburg效应）的新机制。研究人员通过生物信息学分析和细胞实验证实，METTL3高表达显著促进NSCLC细胞葡萄糖摄取（GLUT1）、乳酸生成（LDHA）和能量代谢（ATP/ADP），使用740Y-P（PI3K激活剂）和2-脱氧-D-葡萄糖（糖酵解抑制剂）验证了该通路的调控作用，为靶向肿瘤代谢的NSCLC治疗提供了新策略。

　　

肺癌长期占据全球癌症死亡率榜首，其中非小细胞肺癌(NSCLC)占比高达85%。尽管靶向治疗取得进展，但患者五年生存率仍不理想。肿瘤细胞独特的"瓦氏效应"（Warburg effect）——即在氧气充足条件下仍优先进行糖酵解的现象，近年被证实与肿瘤进展密切相关。这种代谢重编程不仅为癌细胞提供快速增殖所需的能量和生物合成原料，其产生的乳酸还塑造了促转移的酸性微环境。PI3K/AKT/mTOR作为调控糖酵解的关键通路，其异常激活与NSCLC不良预后显著相关。与此同时，RNA表观遗传修饰尤其是m⁶A甲基化在肿瘤中的作用日益受到关注，甲基转移酶METTL3已被发现可促进多种肿瘤进展，但其是否通过代谢重编程影响NSCLC尚不清楚。

浙江省医学卫生科研项目资助团队通过整合生物信息学与分子细胞生物学方法，首次系统阐明了METTL3-PI3K/AKT/mTOR轴调控NSCLC有氧糖酵解的分子机制。研究发现METTL3不仅通过表观遗传调控激活PI3K/AKT/mTOR信号通路，还直接促进糖酵解关键酶（HK2、PKM2、LDHA）表达，双重作用推动NSCLC恶性进展。该成果发表于《Biochemical Engineering Journal》，为开发靶向肿瘤代谢的表观遗传疗法提供了理论依据。

研究采用TCGA和GEPIA数据库分析临床样本中METTL3与PI3KCB表达谱及相关性；通过shRNA敲降和过表达构建NSCLC细胞模型；采用CCK-8、Transwell和流式细胞术评估细胞恶性表型；使用葡萄糖检测试剂盒、乳酸测定试剂盒和ATP/ADP检测试剂盒量化糖酵解活性；Western blot分析PI3K/AKT/mTOR通路磷酸化水平及糖酵解相关蛋白表达；应用740Y-P（PI3K激活剂）和2-脱氧-D-葡萄糖（糖酵解抑制剂）进行功能回复实验。

【METTL3和PI3KCB在NSCLC中高表达】

TCGA数据分析显示，METTL3在NSCLC组织中的表达量显著高于正常组织（P<0.01），且与肿瘤分期呈正相关。PI3K催化亚基PIK3CB同样呈现癌组织高表达特征。基因共表达分析揭示METTL3与AKT、mTOR表达存在显著正相关性（r>0.4，P<0.001），提示三者可能存在功能关联。

【METTL3调控NSCLC细胞恶性行为】

METTL3敲除使A549和H1299细胞的增殖活力下降40%-60%（P<0.01），迁移侵袭能力降低2-3倍，同时凋亡率增加3.5倍。相反，METTL3过表达使这些恶性表型增强。值得注意的是，PI3K激活剂740Y-P可部分逆转METTL3敲除带来的抑制效应，而糖酵解抑制剂2-脱氧-D-葡萄糖能抵消740Y-P的作用，证实METTL3通过代谢重编程影响肿瘤进展。

【METTL3促进有氧糖酵解】

代谢检测显示，METTL3敲除使葡萄糖摄取量减少58%、乳酸产量下降62%、ATP/ADP比值降低45%（均P<0.01）。Western blot证实糖酵解限速酶GLUT1、HK2、PKM2和LDHA表达同步下调。机制研究发现METTL3缺失导致PI3K p110β亚基表达降低，进而抑制AKT Ser⁴⁷³和mTOR Ser²⁴⁴⁸位点磷酸化，最终减弱糖酵解通量。

【讨论与结论】

该研究首次揭示METTL3通过表观遗传调控PI3K/AKT/mTOR轴激活NSCLC有氧糖酵解的双重机制：一方面直接上调糖酵解酶转录水平，另一方面通过PI3K p110β亚基增强信号通路活性。这种"表观遗传-代谢"交叉调控网络为理解NSCLC进展提供了新视角。特别值得注意的是，临床样本中METTL3与PI3K/AKT/mTOR通路成分的共表达特征，使其成为潜在的治疗靶标。研究提出的METTL3抑制剂联合糖酵解阻断剂的"双靶向"策略，可能为克服NSCLC治疗耐药提供新思路。该成果不仅拓展了对m⁶A甲基化在肿瘤代谢中作用的认识，也为开发基于表观遗传调控的肿瘤代谢干预手段奠定了理论基础。