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近日，《Experimental Hematology & Oncology》期刊發(fā)表了題為“NAT10-mediated lipid metabolic reprogramming drives EGFR-TKI resistance in non-small cell lung cancer via ac4C-dependent mRNA stabilization”的研究論文。研究聚焦非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）中表皮生長(zhǎng)因子受體酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKI）耐藥這一重大臨床難題，系統(tǒng)揭示了N-乙酰轉(zhuǎn)移酶10（NAT10）通過催化RNA的N4-乙酰胞苷（ac4C）修飾，穩(wěn)定脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（FATP4）和肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1A（CPT1A）mRNA，從而重編程脂質(zhì)代謝、驅(qū)動(dòng)EGFR-TKI耐藥的全新分子機(jī)制。

研究還發(fā)現(xiàn)p300介導(dǎo)的H3K27ac組蛋白乙?；荖AT10轉(zhuǎn)錄激活的上游關(guān)鍵調(diào)控因子，并證實(shí)NAT10抑制劑Remodelin與EGFR-TKI聯(lián)用干預(yù)可顯著增強(qiáng)抗腫瘤效果。該研究構(gòu)建了“p300-H3K27ac-NAT10-ac4C-FATP4/CPT1A-脂質(zhì)代謝-EGFR-TKI耐藥”的全新調(diào)控軸，為克服NSCLC靶向治療耐藥提供了新的潛在靶點(diǎn)和聯(lián)合治療策略。

英文標(biāo)題：NAT10-mediated lipid metabolic reprogramming drives EGFR-TKI resistance in non-small cell lung cancer via ac4C-dependent mRNA stabilization

譯文標(biāo)題：NAT10介導(dǎo)的脂質(zhì)代謝重編程通過ac4C依賴性mRNA穩(wěn)定，驅(qū)動(dòng)非小細(xì)胞肺癌中EGFR-TKI耐藥

發(fā)表時(shí)間：2025年11月27日

發(fā)表期刊：Exp Hematol Oncol

影響因子：IF13.5/Q1

技術(shù)平臺(tái)：acRIP-seq、RNA-seq

作者單位：寧波大學(xué)附屬第一醫(yī)院、廈門大學(xué)第一附屬醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)中山醫(yī)院

DOI：10.1186/S40164-025-00721-9

易小結(jié)

本研究將RNA ac4C修飾與靶向治療耐藥及代謝重編程三大領(lǐng)域整合，確立了ac4C修飾作為連接基因表達(dá)調(diào)控與代謝重編程的關(guān)鍵分子橋梁，為開發(fā)“表觀遺傳-代謝”雙靶點(diǎn)聯(lián)合干預(yù)策略奠定理論基礎(chǔ)，具有重要的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)價(jià)值。

本研究acRIP-seq不僅繪制了NAT10依賴的ac4C修飾圖譜，更通過與RNA-seq聯(lián)合分析鑒定出FATP4和CPT1A等關(guān)鍵代謝酶mRNA上的功能性修飾位點(diǎn)，為后續(xù)機(jī)制驗(yàn)證提供精確分子坐標(biāo)。未來acRIP-seq技術(shù)應(yīng)用可進(jìn)一步拓展至其他癌癥類型及耐藥模型，系統(tǒng)解析ac4C修飾介導(dǎo)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

研究方法

（1）藥物篩選與模型構(gòu)建

使用168種表觀遺傳因子抑制劑庫聯(lián)合吉非替尼進(jìn)行高通量篩選，鑒定出增敏劑Remodelin；構(gòu)建EGFR-TKI耐藥的NSCLC細(xì)胞系（H1975、H1650）及患者來源類器官（PDO）模型。

（2）臨床樣本與分析

收集138對(duì)NSCLC及癌旁組織，通過qRT-PCR、免疫組化分析NAT10表達(dá)；利用TCGA、GEO公共數(shù)據(jù)庫驗(yàn)證NAT10表達(dá)與患者預(yù)后關(guān)聯(lián)。

（3）基因表達(dá)調(diào)控分析

采用shRNA敲低或過表達(dá)質(zhì)粒，在細(xì)胞中調(diào)控NAT10、FATP4、CPT1A、p300等基因表達(dá)，并通過CCK-8、克隆形成、流式細(xì)胞術(shù)（凋亡檢測(cè)）評(píng)估其對(duì)增殖、凋亡及EGFR-TKI敏感性的影響。

（4）動(dòng)物模型

構(gòu)建裸鼠皮下移植瘤模型，體內(nèi)驗(yàn)證NAT10敲低或Remodelin聯(lián)合吉非替尼的治療效果。

（5）代謝組學(xué)與功能分析

LC-MS/MS非靶向代謝組學(xué)分析，檢測(cè)細(xì)胞氧消耗率（OCR）、脂滴積累等。

（6）分子機(jī)制探索

RNA-seq測(cè)序：分析NAT10敲低后的差異表達(dá)基因及KEGG、GSEA通路富集。

染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）：驗(yàn)證p300結(jié)合及H3K27ac修飾在NAT10啟動(dòng)子區(qū)的富集。

乙?；疪NA免疫沉淀測(cè)序（acRIP-seq）：在全轉(zhuǎn)錄組范圍內(nèi)鑒定NAT10依賴的ac4C修飾位點(diǎn)及靶基因。

（7）功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

acRIP-qPCR：驗(yàn)證特定靶標(biāo)（FATP4、CPT1A）mRNA上的ac4C修飾及其對(duì)mRNA穩(wěn)定性和翻譯效率的影響。

報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)：評(píng)估m(xù)RNA半衰期、構(gòu)建野生型與ac4C位點(diǎn)突變型熒光素酶報(bào)告基因驗(yàn)證修飾功能。

Western Blot：檢測(cè)目標(biāo)蛋白表達(dá)變化。

結(jié)果圖形

（1）從表觀遺傳藥物庫中篩選并驗(yàn)證Remodelin可增強(qiáng)NSCLC對(duì)EGFR-TKI治療的敏感性

研究首先通過對(duì)EGFR-TKI天然耐藥的NSCLC細(xì)胞系（H1975， H1650）進(jìn)行表觀遺傳藥物庫（168種抑制劑）與吉非替尼的聯(lián)合篩選，研究者鑒定出包括Remodelin在內(nèi)的四種化合物能顯著增敏耐藥細(xì)胞對(duì)吉非替尼的反應(yīng)（圖1B）。在患者來源的NSCLC類器官模型中進(jìn)行驗(yàn)證，同樣證實(shí)Remodelin能有效恢復(fù)類器官對(duì)吉非替尼和奧希替尼的敏感性，抑制其腫瘤進(jìn)展（圖1C-F）。進(jìn)一步克隆形成實(shí)驗(yàn)和流式細(xì)胞分析表明，Remodelin與EGFR-TKI聯(lián)用能協(xié)同抑制HCC2279、PC-9/GR耐藥細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其凋亡（圖1G-H）。

圖1：Remodelin是非小細(xì)胞肺癌EGFR-TKI治療的表觀遺傳增敏因子

（2）NAT10上調(diào)與NSCLC惡性表征及不良預(yù)后密切相關(guān)

既往研究報(bào)道Remodelin作為NAT10抑制劑可增強(qiáng)癌細(xì)胞對(duì)治療的敏感性，研究靶向NAT10。研究團(tuán)隊(duì)檢測(cè)了耐藥與敏感細(xì)胞系及患者組織中NAT10的表達(dá)水平。結(jié)果顯示，耐藥NSCLC細(xì)胞系中NAT10 mRNA和蛋白水平均顯著高于敏感細(xì)胞系，提示NAT10表達(dá)與耐藥發(fā)生相關(guān)。進(jìn)一步對(duì)138對(duì)NSCLC及癌旁正常組織樣本進(jìn)行qRT-PCR分析，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中NAT10的mRNA和蛋白水平均顯著高于癌旁組織（圖2A、E）。TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫分析也一致支持NAT10在NSCLC中高表達(dá)（圖2B-D）。生存分析表明，高表達(dá)NAT10的患者總生存期（OS）和無病生存期（DFS）更短，是多變量Cox回歸分析中NSCLC不良臨床結(jié)局的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子（圖2F-G）。此外，對(duì)吉非替尼或奧希替尼獲得性耐藥患者的組織樣本顯示，其NAT10表達(dá)水平顯著高于藥物敏感患者（圖2H）。綜上所述，NAT10表達(dá)與NSCLC耐藥發(fā)生及不良臨床結(jié)局（包括晚期腫瘤分期和預(yù)后不良）顯著相關(guān)。

圖2：NAT10在非小細(xì)胞肺癌組織中的表達(dá)及其臨床預(yù)后價(jià)值

（3）NAT10敲低可抑制細(xì)胞增殖并增強(qiáng)EGFR-TKI治療敏感性

為探究NAT10對(duì)NSCLC細(xì)胞EGFR-TKI耐藥的作用，研究團(tuán)隊(duì)在兩種耐藥細(xì)胞系H1650和H1975中靶向敲低NAT10。CCK-8實(shí)驗(yàn)和克隆形成實(shí)驗(yàn)證明，NAT10敲低聯(lián)合EGFR-TKI處理，能更強(qiáng)抑制細(xì)胞活力和長(zhǎng)期增殖能力（圖3A-B）。流式細(xì)胞術(shù)和Western blot評(píng)估NAT10敲低后H1975和H1650細(xì)胞在奧希替尼或吉非替尼處理下的凋亡率（圖3C），結(jié)果表明NAT10敲低顯著提高NSCLC細(xì)胞對(duì)吉非替尼和奧希替尼的敏感性。為評(píng)估體內(nèi)效應(yīng)，建立皮下移植瘤模型，注射對(duì)照或shNAT10處理的NSCLC細(xì)胞，待腫瘤生長(zhǎng)后口服給予吉非替尼或奧希替尼治療并定期監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示吉非替尼和奧希替尼顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)（圖3D-F）。腫瘤組織H&E染色和Ki-67免疫組化分析表明，NAT10敲低顯著增強(qiáng)吉非替尼和奧希替尼的治療效果（圖3G），表現(xiàn)為腫瘤體積和重量減小，Ki-67陽性增殖細(xì)胞減少。上述發(fā)現(xiàn)表明NAT10是EGFR-TKI耐藥的主要驅(qū)動(dòng)因子，靶向NAT10可增強(qiáng)NSCLC中EGFR-TKI治療效果。

圖3：NAT10敲低可抑制細(xì)胞增殖并增強(qiáng)對(duì)EGFR-TKI治療敏感性

（4）NAT10調(diào)控NSCLC中的脂質(zhì)代謝重編程

為闡明NAT10在NSCLC發(fā)病和進(jìn)展中的作用，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)NAT10敲低的NSCLC細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-seq），發(fā)現(xiàn)差異下調(diào)基因顯著富集于脂質(zhì)代謝相關(guān)通路（圖4A-D）。qRT-PCR驗(yàn)證NAT10過表達(dá)介導(dǎo)脂質(zhì)代謝基因上調(diào)（圖4E）。

具體而言，NAT10敲低顯著降低H1650和H1975細(xì)胞的耗氧率（OCR）、基礎(chǔ)呼吸、ATP生成、最大呼吸和備用呼吸能力，提示線粒體功能和整體細(xì)胞代謝受損（圖4F-G）。此外，H1650細(xì)胞的代謝組學(xué)分析顯示多種代謝產(chǎn)物水平改變，進(jìn)一步證實(shí)NAT10在調(diào)控代謝過程中的功能（圖4H-I）。上述研究結(jié)果表明NAT10是維持NSCLC細(xì)胞脂質(zhì)代謝和能量穩(wěn)態(tài)的核心調(diào)控因子。

圖4：NAT10調(diào)控非小細(xì)胞肺癌中的脂質(zhì)代謝重編程

（5）NAT10通過ac4C修飾調(diào)控FATP4和CPT1A mRNA穩(wěn)定性

為探究NAT10是否通過ac4C修飾調(diào)控下游基因，研究者對(duì)對(duì)照和NAT10敲低的H1975細(xì)胞進(jìn)行了acRIP-seq分析（圖5A）,成功繪制NAT10依賴的ac4C修飾圖譜。通過與RNA-seq數(shù)據(jù)交叉比對(duì)，并結(jié)合脂代謝通路富集信息，鎖定了兩個(gè)關(guān)鍵靶基因：負(fù)責(zé)脂肪酸攝取的FATP4和負(fù)責(zé)脂肪酸β-氧化的限速酶CPT1A（圖5C）。NAT10過表達(dá)后脂肪酸氧化（FAO）和脂質(zhì)攝取相關(guān)基因顯著上調(diào)（圖5D）。IGV可視化顯示，在FATP4 mRNA的CDS區(qū)和CPT1A mRNA的3'UTR區(qū)存在明顯的ac4C修飾峰，且該修飾在NAT10敲低后顯著減弱（圖5H）。acRIP-qPCR直接證實(shí)這兩個(gè)轉(zhuǎn)錄本上ac4C修飾的富集依賴于NAT10（圖5I）。放線菌素D追蹤實(shí)驗(yàn)表明，NAT10敲低會(huì)加速FATP4和CPT1A mRNA的降解（圖5J）。雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)顯示，NAT10過表達(dá)僅能增強(qiáng)野生型（含ac4C位點(diǎn)）報(bào)告基因的活性。

此外，過表達(dá)催化失活的NAT10 G641E突變體未能穩(wěn)定FATP4和CPT1A mRNA或增強(qiáng)ac4C富集（圖5K-L），證明ac4C修飾在這些轉(zhuǎn)錄本穩(wěn)定性中的關(guān)鍵作用。綜合而言，這些發(fā)現(xiàn)明確表明NAT10通過ac4C修飾提高FATP4和CPT1A mRNA的穩(wěn)定性，增加編碼蛋白的翻譯和表達(dá)，從而增強(qiáng)脂質(zhì)代謝。

圖5：NAT10介導(dǎo)的ac4C修飾維持FATP4與CPT1A mRNA穩(wěn)定性

（6）NAT10通過調(diào)控FATP4和CPT1A促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的EGFR-TKI耐藥

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析NAT10如何通過調(diào)控關(guān)鍵代謝酶FATP4和CPT1A促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的EGFR-TKI耐藥。在H1650細(xì)胞中敲低FATP4和CPT1A，qRT-PCR和Western blot確認(rèn)其表達(dá)降低（圖6A-B）。隨后CCK-8、克隆形成實(shí)驗(yàn)和流式細(xì)胞術(shù)顯示，F(xiàn)ATP4或CPT1A敲低顯著增強(qiáng)NSCLC細(xì)胞對(duì)奧希替尼和吉非替尼的敏感性（圖6C-E）。功能挽救實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證NAT10的調(diào)控作用：在NAT10敲低細(xì)胞中過表達(dá)FATP4或CPT1A可逆轉(zhuǎn)TKI增敏；而在TKI敏感的PC9細(xì)胞中過表達(dá)NAT10增加其對(duì)TKI藥物耐藥性，但該效應(yīng)可被FATP4或CPT1A敲低抑制，表明NAT10至少部分通過這些酶促進(jìn)TKI耐藥（圖6F）。

體內(nèi)皮下移植瘤模型研究顯示，NAT10敲低細(xì)胞并過表達(dá)FATP4或CPT1A的腫瘤生長(zhǎng)速度顯著快于僅NAT10敲低腫瘤（圖6G-I）。H&E染色和免疫組化分析進(jìn)一步證實(shí)FATP4和CPT1A在體內(nèi)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，與分子生物學(xué)結(jié)果一致（圖6J）。這些結(jié)果表明NAT10通過調(diào)控FATP4和CPT1A增強(qiáng)NSCLC細(xì)胞EGFR-TKI耐藥。

圖6：NAT10介導(dǎo)的FATP4/CPT1A調(diào)控驅(qū)動(dòng)非小細(xì)胞肺癌EGFR-TKI耐藥?

（7）p300介導(dǎo)的H3K27ac激活NSCLC中的NAT10轉(zhuǎn)錄

研究進(jìn)一步分析NAT10在腫瘤中高表達(dá)的上游機(jī)制。生物信息學(xué)分析和ChIP實(shí)驗(yàn)表明，組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶p300催化產(chǎn)生的H3K27ac修飾，在NAT10啟動(dòng)子區(qū)高度富集（圖7A、H-I）。使用p300抑制劑C646或shRNA敲低p300，均能劑量和時(shí)序依賴性降低H3K27ac水平和NAT10的mRNA及蛋白表達(dá)（圖7B-G）。

值得注意的是，p300敲低顯著降低了NAT10啟動(dòng)子內(nèi)H3K27ac的富集（圖7H-I），表明p300介導(dǎo)的H3K27ac在激活NAT10轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮關(guān)鍵作用。上述研究結(jié)果提示p300介導(dǎo)的H3K27ac是NSCLC中NAT10轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子（圖7J）。

圖7：p300介導(dǎo)H3K27ac激活非小細(xì)胞肺癌中的NAT10轉(zhuǎn)錄

（8）Remodelin在體外和體內(nèi)均能增強(qiáng)NSCLC對(duì)吉非替尼的敏感性

基于上述機(jī)制，研究者評(píng)估了靶向NAT10的治療潛力。體外實(shí)驗(yàn)表明，Remodelin與吉非替尼聯(lián)用，表現(xiàn)出協(xié)同的抗增殖效果（圖8A-C）。該組合聯(lián)用還能更有效抑制細(xì)胞的脂質(zhì)攝取和線粒體呼吸功能。在動(dòng)物模型中，Remodelin聯(lián)合吉非替尼治療，比單藥治療更能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)（圖8D-F）。腫瘤組織的H&E染色和免疫組化分析顯示聯(lián)合治療組增殖減少，進(jìn)一步支持Remodelin聯(lián)合吉非替尼的增強(qiáng)治療效果（圖8G-H）。

為探究該協(xié)同效應(yīng)的機(jī)制并評(píng)估線粒體功能，進(jìn)行了耗氧率（OCR）測(cè)定，結(jié)果提示Remodelin通過干擾線粒體和脂質(zhì)代謝增強(qiáng)NSCLC細(xì)胞對(duì)吉非替尼的敏感性（圖8I）。該研究表明，Remodelin聯(lián)合吉非替尼通過同時(shí)靶向脂質(zhì)代謝和線粒體功能，可能為克服NSCLC的EGFR-TKI耐藥提供可行性治療策略。

圖8：Remodelin在體內(nèi)和體外均協(xié)同增強(qiáng)吉非替尼治療非小細(xì)胞肺癌效果

結(jié)論和啟示

本研究通過acRIP-seq等分析揭示NAT10是NSCLC脂質(zhì)代謝重編程和EGFR-TKI耐藥的主要調(diào)控因子。NAT10通過ac4C修飾增強(qiáng)FATP4和CPT1A mRNA的穩(wěn)定性，上調(diào)其蛋白表達(dá)，從而促進(jìn)脂肪酸攝取和氧化，維持腫瘤細(xì)胞能量代謝和存活，最終導(dǎo)致EGFR-TKI耐藥。p300介導(dǎo)的H3K27ac組蛋白乙?；荖AT10轉(zhuǎn)錄激活的關(guān)鍵上游機(jī)制。NAT10抑制劑Remodelin聯(lián)合EGFR-TKI（吉非替尼或奧希替尼）在體內(nèi)外均顯著增強(qiáng)抗腫瘤療效，通過協(xié)同抑制脂質(zhì)代謝和線粒體功能克服EGFR-TKI耐藥，為臨床轉(zhuǎn)化提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

acRIP-seq在本研究中的重要作用

（1)?[endif]在NSCLC耐藥模型中系統(tǒng)繪制NAT10依賴的ac4C修飾全轉(zhuǎn)錄組圖譜，為后續(xù)靶點(diǎn)篩選提供全局視角；

（2)?[endif]在FATP4 mRNA的CDS區(qū)和CPT1A mRNA的3'UTR區(qū)鑒定差異ac4C修飾峰，結(jié)合IGV可視化分析明確修飾位點(diǎn)的精確坐標(biāo)，為后續(xù)定點(diǎn)突變和功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)提供直接靶點(diǎn)；

（3)?[endif]將acRIP-seq數(shù)據(jù)與RNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行交集分析，篩選出既受ac4C修飾調(diào)控又發(fā)生表達(dá)變化的候選基因FATP4和CPT1A，顯著提高了從海量測(cè)序數(shù)據(jù)中挖掘功能性靶標(biāo)的效率。

參考文獻(xiàn)：Fang S, Zhu Y, Chen W, Mao W, Fang Y, Chen Z, Hong Z, Zhao X, Su W, Pan Y, Yao G, Wang J, Zhou C. NAT10-mediated lipid metabolic reprogramming drives EGFR-TKI resistance in non-small cell lung cancer via ac4C-dependent mRNA stabilization. Exp Hematol Oncol. 2025 Nov 27;14(1):134. doi: 10.1186/s40164-025-00721-9.