m6A RNA 甲基化修饰动态变化对CD8 T细胞功能调控的研究

m6A RNA modification is the most common and abundant messenger RNA modification. However, the physiological function of m6A in immune system is still unknown. We recently found that the deletion of m6A ‘writer’ protein METTL3 in mouse T cells disrupts Naive CD4 T cell homeostasis and differentiation, and also the differentiation of CD8 T cell. In addition, the production of IFN by CD8 T cells were enhanced after deletion of m6A ‘eraser’ protein ALKBH5, which resulted in enhanced tumor rejection. Therefore, we hypothesize that the dynamic m6A RNA modification plays important roles in regulating the function of CD8 T cells. In this proposal, we will study the following scientific questions: 1. how m6A regulates the function of CD8 T cells; 2. What is the molecular mechanism; 3. How to manipulate the m6A system to enhance the tumor killing immunity of CD8 T cells by targeting the m6A demethylase ALKBH5. We will have a better understanding of the roles of m6A in immune system, and provide possible strategy for tumor immunotherapy of CD8 T cells by targeting m6A related proteins.

我们通过对T细胞内特异性m6A甲基化修饰酶（METTL3）敲除小鼠分析，发现m6A修饰参与调控Naive CD4 T细胞的稳态和分化，且该小鼠的CD8 T细胞的分化也受影响。我们还发现，T细胞内特异性敲除m6A去甲基化酶（ALKBH5）导致CD8 T细胞IFN的表达上调，肿瘤杀伤能力增强。因此，我们提出m6A RNA甲基化修饰的动态变化对调控CD8 T细胞的功能十分重要。在本课题我们将对如下科学问题进行研究：1. m6A甲基化修饰的动态变化如何调控CD8 T细胞的功能；2. 其具体分子机制是什么；3. 靶向m6A去甲基化酶ALKBH5能否增强CD8 T细胞的肿瘤免疫活性。对这些问题的回答，将使我们在了解m6A修饰调控CD8 T细胞功能的分子机制的基础上，进一步认识与理解m6A修饰在免疫系统中的作用和意义，及以m6A修饰相关的蛋白分子作为治疗靶点，在抗肿瘤免疫临床应用的可能性与策略。

目前已知RNA含有100多种化学修饰，其中m6A修饰是mRNA内部含量最丰富的化学修饰。申请人研究团队通过构建在免疫细胞内特异性敲除m6A甲基化转移酶和去甲基化酶的条件性敲除小鼠，包括Mettl3-flox、Mettl14-flox、Alkbh5-flox和Fto-flox，首次对m6A在各主要免疫细胞中的功能进行了系统深入地研究。我们的前期研究发现m6A修饰可以调控CD4 T细胞的稳态及分化。在此基础上和该基金的资助下，我们团队进一步研究了m6A分别在Treg细胞、γδT细胞、Teff细胞以及巨噬细胞中的功能，以期发现m6A作用的普遍规律，为m6A作为成药靶点提供免疫治疗的理论基础。..我们的实验结果发现：（1）m6A缺失导致调节性Treg细胞功能的丧失，表明m6A有可能作为抗炎的靶点；（2）在T细胞发育早期特异性敲除m6A去甲基化酶ALKBH5，前体T细胞向γδT细胞分化及增殖变强，小鼠肠道抗细菌感染的能力增强；（3）在CD4 T细胞中分别特异性敲除m6A去甲基化酶ALKBH5和FTO，发现FTO不影响T细胞功能，而ALKBH5影响Th1细胞的功能以及其介导的实验性变态反应性脑脊髓炎；（4）在巨噬细胞中敲除m6A甲基化酶METTL3，发现巨噬细胞向M2方向极化，从而促进肿瘤生长；（5）初步探讨了几种主要RNA修饰在结直肠癌中的可能协同作用规律。上述五项研究成果目前在各主要高水平杂志上审稿，同时，和国内外合作的两篇相关研究论文也已发表在Immunity和PNAS上。..通过上述对m6A在免疫系统的不同细胞以及T细胞发育的不同阶段所发挥的功能进行的系统研究，我们发现了m6A的作用规律，结合领域内其它研究组的发现，对这一规律进行了理论总结和归纳，发表了一系列的特邀综述以及评论文章，为m6A领域的提供了免疫细胞角度的视角，为炎症和肿瘤的免疫治疗论证了m6A作为药物靶点的可能性。