METTL3能否掀起“风暴”

RNA甲基化是调节特定序列转录和翻译或在RNA成熟过程中消除不必要序列的关键机制。METTL3，一种RNA甲基转移酶，催化甲基转移到RNA的N6 -腺苷，是这一过程的关键介质之一。METTL3失调可能导致多种疾病的出现，从癌症到心血管和神经系统疾病等。因此，METTL3抑制剂的发现可能有助于进一步了解这种酶的生物学作用，并有助于开发新的治疗方法。

在过去的几年里，许多研究都集中在RNA修饰上。RNA是已知的细胞活动的关键，无论是在转录和转录后水平。从生理病理的角度来看，阐明调控RNA修饰的机制对于理解许多疾病的发生和发展可能是至关重要的。

图1  m6A发现的时间线

N6-甲基腺苷（m6A）是信使RNA最常见且最丰富的共价修饰，如图1，早在1958年就首次在细菌和真核生物的RNA中发现。所有mRNA腺苷中大约0.1%至0.5%被m6A修饰。体外数据显示，m6A影响mRNA生物学的基本方面，主要是mRNA的表达、剪接、定位和翻译。m6A修饰具有组织特异性，在非患病组织和患病组织中，其发生率有显著差异。

RNA甲基转移酶METTL3是催化RNA的m6A修饰的主要酶，但不是唯一的酶。如图2，它与METTL14和肾母细胞瘤相关蛋白（WTAP）以异三聚体复合物的形式存在。催化活性存在于METTL3中，它将一个甲基基团从辅助因子S-腺苷甲硫氨酸转移到底物RNA，METTL14促进底物的RNA结合。WTAP将复合物定位在特定的核区域，还将RNA底物定位到复合物上。

METTL3在癌症的发展的许多方面发挥作用。肺癌细胞系和Hela细胞中METTL3的基因敲除导致人类肺癌细胞的生长、存活和侵袭能力下降。METTL3在人膀胱中显著上调。敲除METTL3显著降低了膀胱癌细胞的增殖、侵袭、体外存活和体内致瘤性。

图2  METTL3-METTL14-WTAP甲基转移酶复合物参与甲基转移过程

STM2457为首个METTL3类药小分子抑制剂，由英国制药公司STORM THERAPEUTICS开发。STM2457对METTL3具有高度特异性（IC50=51.7 μM），对其他RNA甲基转移酶没有抑制作用；可诱导AML患者和小鼠AML模型中细胞的凋亡，但不诱导正常非白血病造血细胞的凋亡；治疗后小鼠骨髓和脾脏中人CD45细胞的减少。STORM 公司A轮融资3000万英镑，于2022年11月15日针对最新一代METTL3抑制剂STC-15开展了人体临床研究，目前开展的适应症为晚期实体瘤。

图3  针对METTL3的代表性小分子的结构和分类

这项第一阶段、多中心、开放标签、首次在人体中进行的研究采用3+3队列设计，预期入组人数为66人，旨在评估Q3W治疗周期中多次递增的每日口服STC-15剂量，剂量水平由改进的斐波那契算法确定。该研究旨在系统评估STC-15在成人晚期恶性肿瘤患者中的安全性和耐受性、药代动力学、药效学。扩大队列中进一步评估的剂量水平将基于所有可用的PK、药效学、靶点作用、疗效、安全性和耐受性数据，包括超出剂量限制毒性(dlt)的长期安全性数据来选择。

资本市场火热

同领域内成立于 2017 年的 Accent Therapeutics 也受到了诸多资本的青睐，近年来的发展势头十分强劲。2020年4月，Accent 宣布完成6300万美元的B轮融资，以推进包括 METTL3和ADAR1在内针对RNA修饰蛋白的新型精准癌症疗法。目前，该公司已经获得超过1亿美元融资。同年 6月份，Accent 宣布与制药大厂阿斯利康达成合作。

METTL3的小分子抑制剂

在新药情报库中输入关键词Mettl3，进入临床的分子搜索到STC-15。除此之外，还有一批分子处于临床前研究阶段，这些小分子SAM包括结合口袋抑制剂和变构抑制剂、天然产物、腺嘌呤类似物等。从尤启冬教授最近发表在Drug Discovery Today的综述上的总结来看，其结合模式分为3部分。如图3，A部分是芳香环，B部分是连接链，C部分是氨基疏水链。并且METTL3-METTL14与其抑制剂结合的可用共晶结构将有助于合理设计新分子。为了实现这一目标，解析与变构抑制剂结合的METTL3−METTL14的共晶结构将为开发新工具和潜在药物开辟新的途径。

总结

虽然m6A修饰已经被发现了大约50年，但在过去的几年中，我们看到了对外延转录组学研究越来越多的报道。特别是在过去的五年里，大量的研究揭示了RNA修饰的生理和病理功能。一些疾病与异常的m6A甲基化模式有关，外延转录组学已经从一个小众主题发展成为一个活跃和快速发展的研究领域。然而，仍然需要做出许多努力来理解阅读器、写入器和擦除器对动态和可逆RNA修饰的复杂相互作用。

METTL3抑制可能有助于理解其在细胞稳态和病理中的含义，并可能有助于创新药物的开发。因此，近年来METTL3抑制剂开始大量出现在文献中。

因为METTL3是SAM依赖的甲基转移酶，所以最早的METTL3抑制剂原型是SAM结构类似物。目前仍处于强效和选择性METTL3抑制剂发现的早期阶段，许多关于METTL3-METTL14复合物的机制和功能的生物学问题仍未得到解答，也仅有STC-15进入临床一期阶段。METTL3-METTL14活性的中断可能潜在地导致基本生理过程的损害，从而导致有害的结果。仍然需要多学科的方法来进一步阐明METTL3−METTL14在更广泛的外延转录组学背景下的生物学功能，以充分验证其作为可管理的药物靶点。我们很快就会看到外延转录组学研究的激增，不仅关注生物学方面，还关注潜在的治疗途径。

参考文献：

1.Yang Shi et.al, RNA m6A methylation across the transcriptome.Molecular Cell 83, February 2, 2023.

2.Matthias David Erlacheri et.al, Translating the epitranscriptome.WIREs RNA 2017, 8:e1375. doi: 10.1002/wrna.1375.

3.Xiaoke Guo et.al, The development of small molecules targeting methyltransferase-like 3.Drug Discovery Today d Volume 28, Number 4 d April 2023.

4.CN113905787A.

5.智慧芽新药情报库.