R-loop驱动的分子亚型揭示了子宫体子宫内膜癌的预后和免疫基因组特征

《Computational Biology and Chemistry》：R-loop-Driven Molecular Subtypes Reveal Prognostic and Immunogenomic Features in Uterine Corpus Endometrial Carcinoma

R环活性与CSDE1调控的纤维细胞信号轴在UCEC中驱动基因组不稳定性、免疫抑制及预后分层，多组学整合揭示R环相关基因预后模型及CSDE1在体内外促进肿瘤进展的机制。

　　

刘慧|赖远婷

中国广东省广州市第十二人民医院妇产科，510700

摘要

背景

R-loop是一种三链核酸结构，与基因组不稳定性和癌症进展有关。然而，R-loop在子宫体子宫内膜癌（UCEC）中的预后意义和机制作用仍不清楚。

方法

我们从癌症基因组图谱（TCGA）和公共数据库中获取了UCEC的转录组、临床、突变和空间数据。通过多组学分析，包括预后建模、生存分析、差异表达分析、拷贝数变异（CNV）分析、体细胞突变比较、单细胞转录组学、空间转录组学以及免疫相关通路探索，来阐明R-loop基因、基质特异性CSDE1及其相关SPP1通路的生物学意义。我们还进行了体内和体外功能实验，以评估CSDE1在UCEC中的作用。

结果

R-loop活性升高与UCEC患者的临床分期较晚、肿瘤分级较高和生存预后较差相关。基于R-loop基因的预后模型在多个数据集中表现出较高的预测准确性。低风险患者的肿瘤突变负担较低，突变特征明显，而高风险患者则具有更多的染色体不稳定性和CNV事件。CSDE1作为顶级预测基因被鉴定出来，它表现出成纤维细胞特异性表达，并通过拷贝数驱动上调。单细胞和空间转录组学研究表明，CSDE1?成纤维细胞通过SPP1通路与免疫细胞积极交流，并在恶性、成纤维细胞密集区域空间富集。高CSDE1表达与致癌通路的激活和癌症-免疫循环中多个步骤的抑制相关。此外，CSDE1通过减少R-loop积累和DNA损伤，在体外和体内促进UCEC细胞的增殖和迁移。

结论

R-loop活性和CSDE1表达定义了UCEC中一个具有临床意义的分子程序，该程序整合了基因组不稳定性、免疫抑制和基质重塑。这些发现为子宫内膜癌的分层预后和潜在治疗靶点提供了依据，表明CSDE1可能是未来治疗UCEC的一个有前景的新靶点。

引言

子宫体子宫内膜癌（UCEC）是发达国家中最常见的妇科恶性肿瘤，其发病率和死亡率在全球范围内都在上升（Siegel等人，2025年；Crosbie等人，2022年）。尽管早期UCEC通常对手术干预反应良好，但仍有相当比例的患者进展为晚期或复发性疾病，治疗选择有限且预后较差（Zhao等人，2025年；Kopatsaris等人，2024年）。肿瘤间的分子异质性导致了不同的临床表现，这凸显了需要更精细的生物标志物和分层工具来指导预后评估和治疗决策（Eskander等人，2025年）。

R-loop是在转录过程中形成的三链核酸结构，当新生RNA与DNA模板链杂交时产生，会取代非模板链（Boque-Sastre等人，2017年；Xu等人，2024年）。虽然R-loop参与转录调控、免疫球蛋白类别转换和线粒体DNA复制等生理过程，但其持续积累与基因组不稳定、DNA双链断裂和致癌转化有关（Mackay等人，2020年；García-Muse和Aguilera，2019年）。在多种癌症类型中都报道了R-loop形成的失调，这促进了肿瘤进展和DNA修复通路的改变（Qiu等人，2024年；Elsakrmy和Cui，2023年）。尽管R-loop在各种癌症中都与基因组不稳定有关，但其在UCEC中的预后作用和功能相关性尚未得到系统研究。这一空白突显了需要更详细的研究来了解R-loop在UCEC进展中的作用、与临床结果的潜在关联及其潜在机制。进一步研究UCEC中的R-loop形成可能为肿瘤生物学提供有价值的见解，并识别新的治疗靶点。

高通量测序技术的发展使得能够全面研究肿瘤发展和进展背后的转录组和基因组景观（Wang等人，2022年；Nie等人，2025年；Jiang等人，2024年）。在UCEC背景下，利用批量RNA-seq、体细胞突变谱、单细胞转录组学和空间转录组学的整合生物信息学分析，有助于阐明R-loop相关基因在肿瘤演化和免疫微环境中的作用（Yu等人，2023年；Cai等人，2025年）。值得注意的是，某些R-loop相关基因可能作为谱系特异性标记物或基质介质，既促进肿瘤进展又导致免疫抑制（Zhang等人，2024年）。基于机器学习的建模进一步使得构建可解释的预后特征成为可能，从而根据风险对患者进行分层并发现治疗脆弱性。

在这项研究中，我们结合了单细胞和空间转录组学来研究R-loop活性在子宫颈癌中的预后意义及其与免疫基因组学的关联（表S1-S2）。我们的目标是展示基于R-loop的分层如何比现有模型更好地改善预后。量化UCEC中的R-loop活性并评估其与临床结果的关联。构建和验证基于R-loop相关基因的预后模型。识别并表征CSDE1作为与染色体不稳定性、成纤维细胞激活和抗肿瘤免疫反应抑制相关的潜在基质调节因子。探索CSDE1表达的免疫基因组和空间景观。在体外和体内验证CSDE1的功能作用。我们假设失调的R-loop活性驱动了具有预后和免疫基因组学意义的UCEC不同分子亚型，这部分通过CSDE1驱动的成纤维细胞信号传导来实现。这项研究揭示了一种新的R-loop驱动的分子机制，为UCEC的风险分层和靶向治疗开辟了新途径（图S1）。

数据获取和预处理

子宫体子宫内膜癌（UCEC）的基因表达谱来自癌症基因组图谱（TCGA）数据库（Chang等人，2013年）。本研究共纳入了578个样本，包括543个肿瘤组织和35个正常组织。原始计数数据被标准化为每百万转录本（TPM）以供后续分析使用。还检索了临床数据，包括生存状态、分期和分级，并与表达谱进行匹配以进行综合分析。

R-loop活性升高与UCEC的晚期临床特征和较差的预后相关

总之，我们发现高R-loop活性是侵袭性子宫内膜癌的标志，与疾病进展和患者生存预后较差相关。在包含543个肿瘤样本和35个正常样本的TCGA-UCEC队列中，使用基于1,185个R-loop基因的单样本基因集富集分析（ssGSEA）量化了R-loop活性。R-loop评分在样本间呈连续分布，并与临床变量显著相关

主要发现总结

在这项研究中，我们系统评估了R-loop活性在UCEC中的预后意义和生物学影响，整合了转录组、基因组和空间数据以及实验验证。我们发现R-loop活性升高与晚期肿瘤分期、较高的组织学分级和较差的临床结果密切相关，突显了其作为侵袭性疾病生物标志物的潜力。值得注意的是，我们重点关注了这种特定癌症中R-loop的动态

缩写

5-乙炔基-2’-脱氧尿苷（EdU）；拷贝数变异（CNV）；疾病特异性生存（DSS）；内皮细胞培养基（ECM）；上皮-间质转化（EMT）；胎牛血清（FBS）；基因组改变分数（FGA）；基因组数据共享（GDC）；苏木精和伊红（HE）；人类蛋白质图谱（HPA）；免疫荧光（IF）；免疫组化（IHC）；体内成像系统（IVIS）；兆碱基（Mb）；突变注释格式（MAF）；总生存期（OS）；无进展间隔（PFI）；

伦理批准和参与同意

所有实验均获得了湖北省疾病控制与预防中心机构动物护理和使用委员会的批准。

出版同意

不适用。

资助

不适用。

CRediT作者贡献声明

整个研究的完整性担保人：赖远婷。

研究概念：赖远婷。

研究设计：刘慧，赖远婷。

文献研究：刘慧。

实验研究：刘慧，赖远婷。

数据获取：刘慧。

数据分析：刘慧。

统计分析：刘慧。

手稿准备：刘慧，赖远婷。

手稿审阅：刘慧，赖远婷。

CRediT作者贡献声明

刘慧：写作——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，软件，方法学，调查，正式分析，数据管理。赖远婷：写作——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，监督，资源管理，项目管理，方法学，概念化。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

不适用。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。