EMBO Rep丨m⁶A测序应用：膀胱癌m⁶A密码——全局甲基化水平稀释与局灶性3' UTR高甲基化

N⁶-甲基腺苷（m⁶A）是真核生物信使RNA（mRNA）中最常见且丰度最高的内部修饰，在RNA的整个生命周期中发挥关键调控作用。该修饰由METTL3–VIRMA甲基转移酶复合体催化沉积，并经阅读蛋白调控转录本剪接、转运、稳定性及翻译。

已有大量研究表明m⁶A修饰系统的失衡与人类恶性肿瘤的恶性演进密切相关。膀胱尿路上皮癌（UCB）是全球高发的泌尿系统恶性肿瘤，晚期患者预后较差且长期缺乏可靠的早期无创诊断标志物。

然而，以往针对肿瘤组织m⁶A修饰的描绘主要依赖抗体免疫共沉淀等定性方法，受到分辨率不足、特异性有限以及无法进行绝对定量等技术瓶颈的制约。因此，采用高灵敏度、单碱基绝对定量测序技术绘制肿瘤真实的m⁶A表观转录组图谱，对于阐明肿瘤发病机制及挖掘潜在临床干预靶点至关重要。

近日，德国癌症研究中心Frank Lyko团队在EMBO reports上发表了题为“The bladder cancer m⁶A landscape is defined by global methylation dilution and focal 3'-UTR hypermethylation”的研究论文。本研究用GLORI-seq首次绘制膀胱癌单核苷酸分辨率m⁶A图谱，发现高丰度非甲基化转录本上调所致全局"甲基化稀释"与VIRMA过表达驱动的终止密码子邻近3' UTR局灶性高甲基化，共同通过调控mRNA翻译塑造膀胱癌表型。

文章索引

【标题】The bladder cancer m⁶A landscape is defined by global methylation dilution and focal 3'-UTR hypermethylation

【发表期刊】EMBO reports

【发表日期】2026年3月23日

【作者及团队】德国癌症研究中心Frank Lyko团队

【IF】6.0

研究结果

一、建立高精度单碱基分辨率的m⁶A甲基化分析流程

研究团队首先在HEK293T和T24细胞系中建立了基于化学脱氨反应的GLORI-seq技术流程，获得了高达99%以上的A-to-G转化率，并在T24细胞中高置信度鉴定了超过95,000个m⁶A位点。

基序分析表明这些位点高度富集于经典的DRAC(H)共有序列，且利用METTL3小分子抑制剂STM2457处理细胞可引起全转录组范围及特异性转录本上m⁶A修饰的显著下调。

二、膀胱癌与对照组织表现出系统性的m⁶A表观转录组差异

对9例临床膀胱癌组织及9例独立配对对照组织进行GLORI-seq，作者发现两组样本中m⁶A位点的DRAC(H)序列特异性和在编码区（CDS）及3' UTR的拓扑分布均高度保守。

尽管整体特征相似，但主成分分析（PCA）能够依据全转录组m⁶A特征将膀胱癌样本与正常对照清晰区分，证实膀胱癌中存在肿瘤特异性的表观转录组重排。

三、肿瘤相关差异甲基化转录本显著富集于致癌信号通路

作者通过差异分析鉴定了1921个高甲基化位点和1238个低甲基化位点，其分别对应1186个高甲基化转录本和902个低甲基化转录本。

基因本体与信号通路富集分析表明，差异甲基化转录本显著聚集于TNFα、NOTCH、p53、TGFβ以及上皮-间质转化等经典致癌通路，且MYC、SMAD3等关键原癌基因呈现出明显的3' UTR及CDS高甲基化修饰。

四、转录本丰度的重排造成膀胱癌全局m⁶A的稀释性降低

整合RNA测序（RNA-seq）测定的转录本丰度与GLORI-seq甲基化绝对水平进行加权分析，证实膀胱癌组织在整体分子水平上存在显著的m⁶A下调。

深入挖掘显示，这种低甲基化主要由转录本表达丰度变化所驱动：在肿瘤组织中，大量未被甲基化的高丰度转录本（如S100家族基因）表达上调，而原本处于高甲基化状态的高丰度转录本（如EGR1、JUN等）表达下调，从而导致了全转录组层面的"甲基化稀释"。

五、局灶性3' UTR高甲基化与选择性多聚腺苷酸化改变及VIRMA过表达密切相关

序列拓扑分析发现高甲基化事件局灶性聚集在终止密码子周边的3' UTR，并伴随全转录组范围的选择性多聚腺苷酸化（APA）导致的3' UTR缩短，而METTL3敲除或抑制则促进3' UTR延长。

临床大样本与生物信息学分析表明，负责招募复合体至3' UTR的组分VIRMA在膀胱癌中发生高频率的基因拷贝数扩增和mRNA表达上调，且VIRMA的高表达与患者不良预后显著相关。

六、敲低VIRMA导致m⁶A水平下降并阻遏膀胱癌细胞恶性表型

在UM-UC-3和RT4膀胱癌细胞系中利用短发夹RNA（shRNA）敲低VIRMA后，GLORI-seq检测证实全转录组m⁶A水平显著降低，且低甲基化位点紧密围绕终止密码子富集，伴随着APA介导的转录本延长。

功能表型实验表明，VIRMA表达下调可显著抑制膀胱癌细胞的体外增殖和克隆形成活性，并诱发Caspase-3/7依赖的细胞凋亡，证实VIRMA在维持膀胱癌恶性表型中发挥关键促癌作用。

总结

本研究利用高精度的GLORI-seq技术，首次在单碱基水平上揭示了膀胱癌m6A表观转录组图谱的两大核心特征：全局甲基化稀释和3’UTR局灶性高甲基化。这些发现不仅为理解癌症m6A修饰的复杂调控机制提供了新视角，也提示了VIRMA等分子可作为膀胱癌诊断和治疗的潜在靶点。

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