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香港中文大学于君/黄子隽团队长期致力于消化系统肿瘤（尤其结直肠癌）的分子机理研究，近期其团队发表了名为“ADAT2-mediated A-to-I tRNA modification promotes oncogenic translation and colorectal cancer progression and chemoresistance”的研究性论文。该研究发现，A-to-I修饰及修饰酶ADAT2在CRC中升高，ADAT2高表达与患者预后差密切相关。功能上，ADAT2过表达敲除影响CRC细胞、类器官、小鼠模型的恶性表型。通过RNA-seq、tRNA-seq和Ribo-seq的整合分析发现，ADAT2提高了A-to-I密码子的基因的翻译效率，影响下游靶点HDAC7的翻译及WNT/β-catenin信号通路激活。在转化价值方面，ADAT2促进了CRC的化疗耐药，干扰ADAT2增强了奥沙利铂和5-氟尿嘧啶抑制CRC生长的疗效。
该研究成果于2026年3月发表在学术期刊Nature Cancer (IF: 33.9)上（数谱生物提供了tRNA-seq技术服务）。
研究背景
结直肠癌（CRC）是全球发病率第三、死亡率第二的恶性肿瘤。尽管遗传和表观遗传变化已被广泛研究，但表观转录组在癌症中的作用才刚刚引起关注。tRNA是蛋白质合成的关键“搬运工”，其上的化学修饰直接影响tRNA结构、折叠、稳定性和解码准确性，从而影响翻译效率和整体细胞功能。然而，tRNA修饰在结直肠肿瘤发生中的潜在作用尚未得到全面研究。
本研究发现tRNA A-to-I修饰在CRC组织富集，修饰酶ADAT2在CRC中表达升高，ADAT2高表达与不良预后相关。通过细胞、类器官及肠道特异性基因敲除小鼠模型，证实ADAT2能驱动CRC恶性进展。机制上，ADAT2通过A-to-I修饰高效翻译HDAC7蛋白，进而激活WNT/β-catenin信号通路，增强肿瘤干性和化疗耐药。这项研究首次揭示tRNA A-to-I修饰是结直肠癌发生发展的新型推手，ADAT2有望成为CRC诊疗和逆转耐药的新靶点。
研究内容和结果展示
前期实验：A-to-I tRNA修饰及其催化酶ADAT2在CRC中上调，并预示较差的患者生存期
为评估结直肠癌（CRC）发生过程中失调的tRNA修饰谱，文章采用LC-MS对tRNA修饰进行分析，发现肌苷（I）在CRC肿瘤中上调显著（图1A），表明tRNA A-to-I修饰在CRC中富集。tRNA的A-to-I脱氨反应发生在第34、37和57位，最常见的是第34位肌苷（I34），它能增加反密码子的摆动配对灵活性，使携带I34的tRNA能够有效识别以A、C或U结尾的同义密码子。ADAT2可以催化A34转化为肌苷I34。临床样本验证ADAT2在CRC中显著上调（图1B）。升高的ADAT2与结肠癌患者较差的总生存期显著相关（图1C）。
图1. A. A-to-I tRNA修饰在CRC中上调。B. ADAT2在CRC中上调。C. ADAT2高表达与预后差密切相关。
功能实验：ADAT2敲除/过表达影响CRC进展
在ADAT2高表达的HCT116和LOVO细胞中敲除ADAT2抑制了CRC细胞的生长，促进了细胞凋亡并导致细胞周期阻滞（图2A）。在DLD1和SW480细胞中过表达ADAT2（而非ADAT2脱氨酶活性位点突变的ADAT2）促进细胞生长，抑制凋亡，G1-S细胞周期进程加快（图2B）。
皮下成瘤实验表明，敲除ADAT2显著降低了肿瘤体积和重量，抑制了细胞增殖并诱导了凋亡。在原代CRC来源的类器官（PDO-74）中敲除ADAT2抑制了其生长（图2C）。结肠特异性ADAT2条件性敲除（cKO）小鼠肿瘤数量和负荷均减少（图2E）。ADAT2过表达则增加了原代CRC类器官（PDO-828）（图2D），DLD1异种移植瘤（图2F）生长。这些结果表明ADAT2影响CRC进展，且ADAT2脱氨酶结构域对其促进结直肠癌生长的功能至关重要。
图2. AB. ADAT2敲除/过表达影响CRC细胞增殖和凋亡；CD. ADAT2敲除/过表达影响CRC类器官生长；EF. ADAT2敲除/过表达影响CRC小鼠模型肿瘤生长。
高通量筛选：tRNA-seq、RNA-seq和Ribo-seq鉴定出HDAC7是ADAT2的靶标
为了研究ADAT2如何调节A-to-I tRNA修饰及翻译，文章评估了ADAT2对CRC细胞中A-to-I转换的影响。LC-MS证明，ADAT2过表达或敲除影响I/A的比值（图6A）。多聚核糖体实验显示ADAT2正向调控蛋白质翻译。Ribo-seq通路富集分析显示，WNT信号通路和多能性干细胞通路是最主要的通路，它们的翻译在ADAT2过表达时上调，而在ADAT2敲除时下调（图6C）。tRNA-seq证实，ADAT2催化人类tRNA中8个反密码子的A-to-I转换，其中对AGA（Ser）、AAG（Leu）和ACG（Arg）tRNA上的A-to-I修饰影响最为显著（图6D）。这表明ADAT2可能优先影响那些具有偏向使用相应密码子（TCC、CTC和CGC）的基因的翻译（图6E）。
tRNA-seq、Ribo-seq和RNA-seq联合分析筛选出28个候选基因，进一步结合密码子使用偏好和CRC表达特征，最终锁定7个候选基因（图6F）。其中，HDAC7的翻译受ADAT2影响最大（图6G）。RNC-qPCR验证趋势相符（图6H）。荧光素酶报告基因实验证实，ADAT2过表达增强HDAC7报告基因的荧光素酶活性，而催化失活的突变体或A-to-I密码子同义替换组则没有相同效果（图6JK）。这说明ADAT2在CRC细胞中介导依赖于A-to-I修饰的翻译，其中HDAC7是一个关键靶标。
图3. A.LC-MS证明ADAT2影响I-to-A比例；B. tRNA-seq证明ADAT2敲除/过表达影响A-to-I修饰tRNA表达；CD. Ribo-seq证明ADAT2敲除/过表达影响Wnt信号通路及HDAC7基因翻译；E. RNC-qPCR验证ADAT2敲除/过表达影响HDAC7翻译。
机制实验：ADAT2激活HDAC7-β-catenin信号通路
在ADAT2过表达的细胞中敲除HDAC7，消除了ADAT2诱导的细胞增殖；在ADAT2敲除的细胞中过表达HDAC7，则挽救了细胞生长。HDAC7 co-IP-WB实验鉴定了HDAC7与β-catenin结合。ADAT2过表达或敲除影响两者之间的相互作用及WNT/β-catenin通路激活（图4AB）。
临床应用：靶向ADAT2使CRC对化疗增敏，协同抑制CRC生长
WNT/β-catenin是驱动CRC中癌症干细胞性的关键通路。细胞、类器官和小鼠模型实验证明，ADAT2过表达诱导CRC对5-FU和OXA的耐药性；ADAT2敲除增加了它们对化疗的敏感性。研究构建了用于体内递送靶向ADAT2的siRNA的VNPs。VNP-siADAT2联合化疗抑制肿瘤生长（图4C）。安全性评估显示，VNP-siADAT2在体内具有良好的耐受性。
图4. A. co-IP-WB证明HDAC7结合β-catenin；B. WB证明ADAT2影响HDAC7-WNT/β-catenin信号通路激活；C. VNP-siADAT2联合化疗抑制肿瘤生长。
技术路线
研究意义
该研究首次揭示了ADAT2介导的tRNA A-to-I编辑作为致癌翻译调控新机制在结直肠癌（CRC）进展及化疗耐药中的关键作用。通过tRNA-seq、Ribo-seq、RNA-seq联合分析阐明ADAT2缺失导致A-to-I修饰 tRNA改变，进而影响HDAC7等致癌基因的翻译效率，和下游的WNT/β-catenin信号通路激活，促进结直肠肿瘤的发生和化疗耐药。本研究为理解表观转录组调控肿瘤可塑性提供了新维度。ADAT2 可作为结直肠癌治疗的潜在靶点及预后生物标志物，靶向tRNA修饰通路有望逆转耐药，为临床开发基于RNA修饰的预后标志物和精准治疗策略提供了理论依据与干预新靶点。
文章原文
https://link.springer.com/article/10.1186/s12943-026-02618-5
康成生物丨数谱生物可提供的相关技术服务
Ribo-seq
