综述：正常与恶性造血中的表观转录组学进展

这篇综述深入探讨了RNA修饰（表观转录组）在正常和恶性造血中的核心作用，重点介绍了m6A、m5C、m7G、ac4C、Ψ、A-to-I编辑及糖基化等多种修饰的动态调控机制。文章系统阐述了这些修饰通过调控RNA剪接、稳定性、定位和翻译，影响造血干细胞（HSC）命运、谱系分化及免疫监视，其失调会促进白血病干细胞（LSC）程序、免疫逃逸和治疗抵抗。随着首个METTL3抑制剂（STC-15）进入临床试验，靶向RNA修饰酶为血液肿瘤提供了新的治疗策略，其整合基因组风险框架也有望改善疾病分层和微小残留病（MRD）监测。

　　

转录控制与信号转导，细胞周期

正常与恶性造血中的表观转录组学进展

RNA修饰，统称为表观转录组，构成了一个动态的转录后调控层，调控RNA剪接、稳定性、定位、翻译和衰变。在造血系统中，这些化学标记通过上下文依赖性地调控mRNA、tRNA、rRNA和非编码RNA，影响干细胞命运、谱系规范、免疫监视和恶性转化。本文重点关注在正常和恶性造血中具有新兴机制和转化相关性的RNA修饰和编辑事件，特别强调那些与干细胞动态、白血病进展和治疗抵抗相关的修饰。具体而言，我们讨论了N⁶-甲基腺苷（m⁶A）、5-甲基胞嘧啶（m⁵C）、N⁷-甲基鸟苷（m⁷G）、N⁴-乙酰胞苷（ac⁴C）、假尿苷（Ψ）、腺苷到肌苷（A-to-I）编辑和RNA糖基化。特别关注了如METTL3、METTL1、ADAR1和NAT10等酶，它们的失调维持了白血病干细胞程序、促进免疫逃逸并赋予治疗抵抗性。随着首个METTL3抑制剂STC-15目前在实体瘤早期临床试验中（NCT05584111, NCT06975293），以及其他RNA修饰酶抑制剂在临床前进展，这些通路正成为治疗上可操作的靶点，包括在血液癌症中。此外，将表观转录组谱整合到基因组风险框架中也可能改善疾病分层、微小残留病（MRD）监测和可靶向脆弱性的识别。这些见解共同将RNA修饰置于血癌生物学的中心，并支持其整合到下一代诊断、预后和治疗策略中。

引言

DNA、RNA和蛋白质的化学修饰是哺乳动物发育和疾病过程中基因表达的基本调控因子。尽管RNA修饰在1950年代首次被描述，但其功能相关性直到最近才成为焦点。统称为表观转录组，这些修饰构成了一个动态的调控层，通过控制剪接、稳定性、翻译和定位来影响RNA的命运。在研究的RNA修饰中，N⁶-甲基腺苷（m⁶A）、5-甲基胞嘧啶（m⁵C）、假尿苷（Ψ）、N⁷-甲基鸟苷（m⁷G）和N⁴-乙酰胞苷（ac⁴C）在转录后基因调控中扮演重要角色。RNA编辑，特别是腺苷到肌苷（A-to-I）转换，进一步促进了转录本多样性和适应性细胞反应。

表观转录组修饰是造血干细胞命运的关键调控因子，调节自我更新、分化和谱系规范。其中，m⁶A是最丰富、特征最明确的内部mRNA修饰，也是在造血中研究最广泛的。它由精心编排的书写器（writer）、读取器（reader）和擦除器（eraser）蛋白动态安装、解释和移除，共同调控造血干细胞和祖细胞（HSPC）的功能。在恶性背景下，此类表观转录组通路的失调扰乱了基因表达程序，促进了致癌转化、免疫逃逸和白血病进展。

新一代测序和多组学分析的最新进展加深了我们对血液恶性肿瘤中表观转录组的理解。单核苷酸分辨率的全转录组图谱揭示了正常HSPC和白血病细胞中上下文特异性的修饰景观。功能研究进一步证明m⁶A调控因子对于维持白血病自我更新至关重要，激发了人们对靶向RNA修饰酶的治疗兴趣，首批小分子抑制剂正进入血液学研发管线。

在本综述中，我们总结了关于RNA修饰在正常和恶性造血中作用的新兴见解，重点强调机制通路和潜在的治疗机会（图1）。

M6A在正常和恶性造血中的作用

N⁶-甲基腺苷（m⁶A）是哺乳动物中最丰富的RNA修饰之一。它由N⁶-腺苷甲基转移酶复合物（METTL3-METTL14）在腺苷残基的氮-6位添加，作用于多种RNA组分，但主要是在mRNA上。m⁶A标记调控转录本稳定性、剪接和翻译，并在正常造血和白血病发生中起重要作用。跨造血阶段的表观转录组分析显示，m⁶A在早期发育过程中富集，同时它稳定了造血干细胞（HSC）维持所需的转录本。这些发现将m⁶A定位为HSC转录状态的关键调控因子，特别是在响应环境刺激时。

多项研究支持m⁶A在平衡HSC自我更新和分化中的作用。一项研究将MYC确定为m⁶A修饰的转录本，其甲基化增强了其在HSC中的稳定性和翻译，从而维持了MYC驱动的程序，促进自我更新并抑制过早分化。另一项研究确定了SON是一个m⁶A修饰的转录本，它在炎症条件下支持HSC自我更新和对称定型。m⁶A的缺失 destabilizes SON mRNA，导致炎症信号上调、过早分化和不对称分裂的破坏。

m⁶A RNA修饰在内皮向造血转化（EHT）过程中也至关重要。在Mettl3缺陷的胚胎中，全局m⁶A水平降低，损害了HSPC的发育和分化。在胎儿肝脏中条件性删除Mettl3会导致造血衰竭和围产期死亡。从机制上讲，Mettl3缺失会激活异常的内源性双链RNA（dsRNA）积累触发的先天免疫反应，通常与病毒模拟相关。这些发现表明，m⁶A在造血过程中抑制不适当的dsRNA积累并保持免疫静息。

M6A的调控因子：书写器、擦除器和翻译控制

m⁶A甲基转移酶复合物METTL3-METTL14作为异源二聚体功能，在多聚A富集的RNA上安装m⁶A，其中METTL3是催化活性亚基。酶ALKBH5和FTO通过Fe(II)/α-酮戊二酸依赖的双加氧酶活性移除m⁶A。去甲基化酶ALKBH5直接催化m⁶A移除，将其转化为腺苷，而羟化酶FTO依次将m⁶A氧化为羟甲基腺苷（hm⁶A）和甲酰腺苷（f⁶A），说明了不同的酶通路和潜在的独特细胞功能。METTL3通过甲基化依赖和非依赖机制参与翻译调控；值得注意的是，它可以独立于m⁶A增强特定靶标mRNA的翻译。

m⁶A机制的核心组件，包括METTL3、METTL14、FTO和ALKBH5，已被牵涉到急性髓系白血病（AML）的发病机制中。AML的特征是HSC和HSPC的克隆扩增、髓系分化受损以及自我更新的白血病干细胞（LSC）的出现。METTL14的敲低促进了正常HSPC的髓系分化，并在体外和体内损害了AML细胞的生长和自我更新。这些效应部分是由关键m⁶A修饰转录本如MYB和MYC的去稳定化介导的。METTL14敲低可能次要地降低METTL3表达，破坏METTL3-METTL14书写器复合物的稳定性和功能。

METTL3在全基因组CRISPR-Cas9筛选中被确定为AML细胞存活的关键基因。启动子结合的METTL3在致癌转录本的编码区域内催化m⁶A沉积，增强其翻译。这些靶标对于白血病维持至关重要，将METTL3定位为AML中一个有吸引力的治疗靶点。此外，METTL3在化疗耐药AML细胞中上调，它通过上调ITGA4促进骨髓归巢和植入，从而促进耐药性。在具有DDX41突变的骨髓增生异常肿瘤（MDS）中，核m⁶A读取器YTHDC1与METTL3-METTL14复合物相互作用以维持基因组稳定性。RNA相关的稳定性是由R环引起的，最近的研究表明m⁶A修饰存在于R环上并发挥维持稳定性的作用。在DDX41突变的背景下，YTHDC1与METTL3-METTL14的结合受损，导致R环积累、基因组不稳定和疾病进展。

除了METTL3和METTL14，METTL16是一种主要修饰非编码RNA（ncRNA）的m⁶A甲基转移酶。METTL16在全基因组CRISPR-Cas9筛选中也被确定为AML细胞存活所必需的。体外和体内研究表明，METTL16敲低损害了AML的起始和进展，并限制了白血病对骨髓、脾脏、肝脏和外周血的浸润。从机制上讲，METTL16在人AML细胞中甲基化编码支链氨基酸（BCAA）代谢酶BCAT1和BCAT2的mRNA，但在正常HSPC中不这样。这促进了BCAA分解代谢，这对AML细胞存活至关重要。YTHDC1结合m⁶A标记的BCAT1和BCAT2转录本，增强其稳定性和表达。这些发现表明了一种协作机制，其中METTL16安装m⁶A，而YTHDC1则维持代谢转录本的输出。

擦除器FTO和ALKBH5在AML中经常上调，并通过去甲基化致癌转录本促进白血病发生。ALKBH5在原代AML患者样本中过表达，其敲低或抑制增加了全局m⁶A水平，抑制增殖并诱导凋亡。ALKBH5使AXL mRNA去甲基化，稳定它并增强翻译，从而支持LSC存活。FTO在具有KMT2A（原MLL）重排的AML病例中高表达，并可能作为KMT2A融合蛋白的下游靶标。此外，FTO过表达导致体外和体内的致癌转化，并通过减少ASB2和RARA转录本上的m⁶A来抑制全反式维甲酸（ATRA）诱导的分化，导致它们的下调和ATRA反应性减弱。

M6A的调控因子：读取器

YTHDC1是一种核m⁶A读取器，调控mRNA剪接和核输出。最近的一项全基因组CRISPR-Cas9筛选将YTHDC1确定为AML模型中排名最高的m⁶A读取器。功能研究证实YTHDC1是白血病维持和LSC自我更新所必需的。YTHDC1耗竭的AML细胞的RNA测序显示多个转录本下调，包括核心DNA复制因子MCM4（微小染色体维持复合物4）。YTHDC1以m⁶A依赖的方式稳定MCM4 mRNA，MCM4耗竭导致DNA损伤和基因组不稳定，而在YTHDC1缺陷细胞中强制表达MCM4可恢复增殖。除了转录本稳定化，m⁶A是YTHDC1进行液-液相分离并形成核YTHDC1-m⁶A凝聚体（nYACs）所必需的。这些凝聚体在AML细胞中比在正常HSC和HSPC群体中更丰富，并通过保护m⁶A修饰的转录本免受PAXT复合体和RNA外切体的降解来维持白血病细胞存活。重要的是，在原代AML细胞中YTHDC1敲低（KD）引起了生长抑制，而不影响健康CD34+细胞的生长。

YTHDF1和YTHDF3是细胞质m⁶A读取器，促进靶标mRNA的翻译。相反，YTHDF2促进m⁶A修饰转录本的降解。YTHDF2在多种AML亚型中高表达，并通过调节m⁶A标记转录本的周转来促进LSC维持。它在CD34+ AML组分中特别富集，条件性敲除损害了连续再接种时的集落形成能力。YTHDF2敲低也在AML模型中减少增殖并诱导凋亡，而不影响髓系分化。YTHDF2在多发性骨髓瘤（MM）中也高表达，它通过m⁶A依赖性降解EGR1 mRNA来促进增殖，从而破坏EGR1/p21^cip1/waf1/CDK2-Cyclin E1轴。它也是MM中的一个独立预后标志物，高表达与晚期、复发、治疗抵抗和总生存期差相关。小鼠Ythdf2缺失不会显著破坏稳态造血，HSPC群体 largely preserved。在二次移植试验中评估了YTHDF2缺失的长期效应，使用了来自原代小鼠受体的CD45.2+Lin-Sca-1+c-Kit+（LSK）细胞；YTHDF2缺陷细胞未能维持多系造血并表现出髓系偏倚。YTHDF2缺陷细胞的转录组分析揭示了炎症基因程序的上调，包括I型和II型干扰素反应，以及更广泛的促炎信号。这些发现表明，YTHDF2介导的、m⁶A依赖的RNA降解通过限制炎症信号和保存正常HSC功能作为一种保护机制。最近的研究显示了m⁶A读取器YTHDF1-3之间相当大的功能重叠，表明存在冗余和特化角色，取决于细胞上下文。然而，这些发现在正常和疾病状态中的意义仍是一个持续研究的领域。

胰岛素样生长因子结合蛋白（IGF2BPs）是细胞质m⁶A读取器，增强mRNA稳定性和翻译。IGF2BP3在AML中过表达并与不良临床结果相关。IGF2BP3缺失通过稳定m⁶A修饰的RCC2 mRNA（编码细胞周期进程的关键调控因子）来抑制增殖、诱导凋亡并损害AML细胞的体外和体内白血病生成能力。IGF2BP2也有助于AML维持，并已被确定为HSC功能的调控因子，通过结合m⁶A修饰的转录本并促进其稳定性和翻译。IGF2BP2敲低降低了AML祖细胞的集落形成潜力，并且Igf2bp2缺失在二次移植模型中延迟了疾病进展，这与在LSC维持中的功能作用一致。蛋白质精氨酸甲基转移酶6（PRMT6）已被提议为IGF2BP2的下游效应器。PRMT6的缺失选择性地损害LSC功能而不破坏正常造血。PRMT家族酶催化组蛋白和其他蛋白质的精氨酸甲基化，几个成员已被牵涉到血液恶性肿瘤中。使用EPZ020411药理学抑制PRMT6通过m⁶A依赖机制抑制AML进展并损害LSC功能。IGF2BPs也被显示与RNA结合蛋白YBX1合作，IGF2BP1或IGF2BP3的缺失破坏了YBX1与m⁶A标记mRNA（包括MYC和BCL2）的结合，导致转录本去稳定化和AML细胞存活受损。

RBFOX2最近被确定为一种核m⁶A读取器，在AML中结合染色质相关RNA（caRNA）。它识别m⁶A修饰的caRNA并招募适配蛋白RBM15，这促进了在启动子相关RNA上进一步的m⁶A沉积。这些RNA随后与YTHDC1结合，使得能够招募多梳抑制复合体2（PRC2）以介导转录沉默并支持LSC维持。总的来说，这些发现将RBFOX2定位为一个功能独特的m⁶A读取器，在AML中具有新兴的治疗相关性。

AML中M6A RNA修饰剂的治疗靶向

在过去十年中，参与m⁶A调控的基因已成为血液学和实体恶性肿瘤中有前景的治疗靶点。最近的研究探索了开发阻断METTL3催化活性的小分子。然而，表观转录组学领域的一个重大治疗进展是开发了首个RNA甲基转移酶抑制剂STM2457，它是一种强效、选择性和生物可利用的METTL3抑制剂。STM2457靶向METTL3-METTL14复合物并抑制METTL3的催化活性，这在治疗后全局m⁶A水平降低中 evident。在AML模型中，STM2457损害了白血病细胞生长，并在体外和体内促进了分化和凋亡。从机制上讲，它减少了对关键白血病生成转录本的m⁶A沉积，从而损害了它们的翻译而不影响转录本丰度。这些发现为药理学抑制RNA修饰酶作为AML中可行治疗策略提供了首个概念验证。后续研究显示，METTL3抑制也影响正常造血。用STM2457处理 destabilized 造血干细胞中的谱系决定转录本，损害了红系分化，并突出了贫血作为一种潜在的靶向效应。一个后续化合物STC15目前正在1a期（NCT05584111）和1b/2期（NCT06975293）临床试验中进行评估，已显示出早期的耐受性和抗癌疗效迹象。

另一个转化进展是开发了两种小分子FTO抑制剂FB23和FB23-2，它们阻断了其去甲基酶活性，并在体外和体内抑制了AML细胞生长，同时促进了分化和凋亡。随后使用这些小分子的实验证明，FTO抑制可以增强常规化疗在AML模型中的疗效。然而，这些小分子表现出低特异性和选择性。最近，开发了另外两种FTO抑制剂CS1和CS2，它们具有增加的效力和抗白血病活性。在这项研究中，FTO的药理学和遗传抑制都减少了LSC自我更新，并下调了AML样本中的免疫检查点表达。FTO抑制也使AML细胞对T细胞介导的细胞毒性敏感，并逆转了低甲基化剂诱导的免疫逃逸。尽管在临床前模型中有鼓舞人心的抗白血病活性，但FTO抑制的治疗影响仍有待在临床试验中研究。

5-甲基胞嘧啶（M5C）RNA修饰

5-甲基胞嘧啶（m⁵C）是一种广泛的表观转录组标记，调控RNA代谢，包括转录本稳定性、翻译和核输出。其沉积由NSUN RNA甲基转移酶家族催化，包括七个成员（NSUN1-NSUN7）。其中，NSUN2主要作用于tRNA，在反密码子和可变环上安装m⁵C，以保护免受内切核酸酶切割成tRNA衍生片段（tRF），从而在细胞应激下维持全局翻译。NSUN2也甲基化mRNA，其中m⁵C稳定了编码关键代谢酶（包括PHGDH和SHMT2）的转录本，这些酶对丝氨酸/甘氨酸生物合成至关重要，并与急性髓系白血病（AML）进展和白血病干细胞（LSC）自我更新有关。相比之下，NSUN5修饰rRNA以调控核糖体功能和翻译选择性。m⁵C通过十一位易位（TET）家族双加氧酶逐步氧化去甲基化从mRNA中移除。

除了NSUN2，其他m⁵C相关蛋白（包括书写器、擦除器和推定的读取器）的破坏也被牵涉到血液恶性肿瘤中。在B细胞淋巴瘤中，一个整合了选定mRNA上m⁵C特征的预后模型描绘了具有不同m⁵C景观、肿瘤微环境特征和临床结果的分子亚型。

在AML和MDS中，RNA甲基转移酶NSUN3和DNMT2使恶性细胞对5-氮杂胞苷（5-Aza）敏感，5-Aza是一种广泛用于临床实践的低甲基化剂。从机制上讲，这些酶与hnRNPK相互作用，hnRNPK是一种RNA结合蛋白，招募转录因子以重塑染色质并增强5-Aza可及性。相反，NSUN1通过支持BRD4和RNA聚合酶II招募以形成转录活跃、耐药染色质状态来促进对5-Aza的抵抗。这些发现表明，靶向特定的m⁵C甲基转移酶可以增强对低甲基化剂的治疗反应。

SRSF2突变在AML、MDS和慢性粒单核细胞白血病（CMML）中常见。最常见的变体是第95密码子的脯氨酸到组氨酸替换（P95H）。除了其在RNA剪接中的作用，SRSF2还作为m⁵C修饰转录本的读取器功能。P95H突变损害了这种结合，特别是对涉及白血病生成通路的转录本，导致剪接模式改变。在AML中观察到SRSF2 P95H突变、NSUN2表达降低和不良预后之间的强关联。在NSUN2缺陷的K562细胞中，全局m⁵C水平下降，并且突变SRSF2表现出对m⁵C标记转录本的结合减少。这些发现强调了m⁵C与剪接因子之间相互作用的复杂功能和临床意义在AML发病机制中。

TET2在AML中经常突变或下调，它在造血和白血病发生中起关键作用。除了其在DNA去甲基化中的典型作用，TET2还作为RNA去甲基酶，氧化移除m⁵C标记。TET2缺失增加了mRNA上的m⁵C水平，并与血液恶性肿瘤中较差的生存相关。在HSPC中，TET2缺陷诱导染色质解压缩和基因组不稳定，促进髓系转化。Tet2缺陷AML小鼠模型的转录组分析揭示了与造血干细胞程序相关基因的上调。集落形成单位（CFU）试验显示，Tet2缺陷的 pre-LSC 在体外形成更大、更增殖的集落。在体内，Tet2缺失增强了LSC向基质生态位的归巢和迁移，这促进了自我更新并加速了白血病发生。从机制上讲，m⁵C修饰的转录本Tspan13已被确定为TET2的直接下游靶标。在TET2缺陷细胞中，m⁵C在Tspan13 mRNA上积累，被m⁵C结合蛋白YBX1识别，导致转录本稳定化和表达增加。上调的Tspan13在骨髓微环境中激活CXCR4-CXCL12轴，增强AML细胞归巢、植入和疾病进展。

除了转录本水平效应，m⁵C标记也出现在染色质相关RNA（caRNA）上，它们影响染色质结构和RNA代谢，特别是在胶质瘤中。基于这些发现，在AML模型中检查了TET2介导的caRNA m⁵C氧化，其中TET2缺陷导致caRNA m⁵C水平升高、全局转录增加和染色质可及性增强，这与在疾病进展中的作用一致。相反，NSUN2耗竭降低了caRNA m⁵C水平并促进了染色质浓缩。这些抑制域与TET2缺陷细胞中的开放染色质区域重叠并呈负相关，强调了m⁵C动态与染色质状态之间的调控相互作用。在分子水平上，caRNA上TET2依赖的m⁵C氧化损害了MBD6的招募并减少了H2AK119ub（在赖氨酸119处泛素化的组蛋白H2A）的局部富集，这是一种抑制性组蛋白标记