综述：癌症中的非典型R环：解码分子混沌以获得治疗增益

这篇综述系统阐述了非典型R环（R-loops）在肿瘤发生发展中的关键作用，聚焦端粒（ALT）、核仁、着丝粒、环状RNA（circRNA）和线粒体等位点特异性R环的分子机制。作者揭示了这些DNA-RNA杂交结构通过调控端粒替代延长（ALT）、核糖体生物合成、染色体不稳定性（CIN）等过程影响肿瘤细胞命运，并详细梳理了METTL3、EHMT2、SETX等关键靶点的调控网络，为开发针对神经母细胞瘤、骨肉瘤等ALT阳性肿瘤的精准疗法提供了新思路。

　　

背景

R环是由RNA与其模板DNA链杂交形成的特殊三链核酸结构，伴随非模板DNA链的释放。这种结构最初在共转录过程中被发现（顺式R环），参与转录调控等生理过程，但异常积累会导致基因组不稳定，与神经退行性疾病和癌症密切相关。近年来研究发现，通过不同机制形成的非经典R环（反式R环）广泛存在于端粒、核仁、着丝粒等基因组特定位点，在肿瘤细胞中呈现差异化积累，为癌症治疗提供了新靶点。

非典型R环的类型与功能

端粒R环

端粒替代延长（ALT）是15%肿瘤维持端粒长度的关键机制，与不良预后显著相关。端粒R环通过TERRA lncRNA与端粒区反式退火形成，在ALT阳性细胞中水平显著升高。它们通过三种途径促进ALT进程：

1. 1.

   作为复制压力源诱导双链断裂（DSB）

2. 2.

   作为支架招募RAD51/RAD52促进D环形成

3. 3.

   通过G四链体（G4）稳定拓扑异构酶捕获

核仁R环

RNA聚合酶I（Pol I）驱动的rDNA转录占细胞总转录量的70%，形成的核仁R环通过抑制47S前体rRNA加工触发核仁应激。值得注意的是，Pol II在rDNA间隔区（IGS）产生的反义R环（如sincRNA）与Pol I R环形成功能拮抗，这种平衡破坏会导致EWing肉瘤等肿瘤的核仁解体。

着丝粒R环

由α-卫星重复序列转录形成，通过激活ATR-CHK1-Aurora B通路和招募RNF20/SMARCA5维持着丝粒稳定性。在前列腺癌中，CUL3介导的EHMT2降解会导致着丝粒R环异常积累，引发染色体错误分离。

环状R环

circRNA与基因组DNA杂交形成的特殊结构具有基因特异性调控功能。例如：

• •

  circDMD通过结合VEGFR3启动子促进宫颈癌血管生成

• •

  circPOLR2B以m⁶A依赖方式被YTHDC1转运出核，促进胶质瘤进展

• •

  circSMARCA5在肝癌中作为抑癌因子终止母基因转录

线粒体R环

由轻链控制区RNA（LC-RNA）与mtDNA形成的杂交体占线粒体DNA总量的50%，通过调控复制起始和子代DNA分离维持线粒体基因组稳定性。其异常积累会损害DNA聚合酶γ活性，导致氧化应激和能量代谢障碍，但直接证据仍待验证。

分子调控机制

广谱调控因子

RNase H1和RNA-DNA解旋酶（如SETX、DHX9）具有跨位点调控能力。ILF3通过与DHX9协同维持端粒R环稳态，而RPA通过招募SETX清除核仁R环。

位点特异性调控

端粒区：

• •

  TRF2通过B结构域促进TERRA退火，而TRF1通过酸性域拮抗该过程

• •

  METTL3介导的TERRA m⁶A修饰通过hnRNPA2B1结合稳定R环

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  LSD1通过相分离招募RAD51AP1，其活性不依赖去甲基化功能

核仁区：

• •

  DDX47/48通过解旋活性抑制Pol I/II R环

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  NAT10通过乙酰化DDX21 K236/K573位点调控核仁R环

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  METTL8是唯一已知的核仁R环稳定因子

着丝粒区：

• •

  BRCA1屏蔽着丝粒免受R环破坏

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  DAXX/SETDB1复合物以ATRX非依赖方式分解R环

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  EHMT2通过表观遗传修饰促进R环积累

突变驱动的调控机制

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  ATRX-DAXX突变导致H3.3沉积缺陷，引发ALT通路激活

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  BRCA2突变通过抑制PRC2招募促进APB形成

• •

  SF3B1突变通过异常剪接SERBP1导致着丝粒R环积累

治疗策略

端粒R环靶向

CX-5461等G4稳定剂通过诱导端粒脆弱性治疗ALT阳性肿瘤，已完成I期临床试验。PARP抑制剂与伊立替康联用可协同诱导端粒损伤。METTL3抑制剂STM2457通过抑制PPP通路和增强T细胞毒性，在神经母细胞瘤中显示双重疗效。

核仁R环调控

TOP1抑制剂通过双相调控——短期增加R环，长期导致核仁解体。NAT10抑制剂Remodelin通过抑制HIF表达阻断肿瘤血管生成。

着丝粒R环干预

EHMT2抑制剂BIX-01294通过降低R环水平诱导CIN，克服卡非佐米耐药。SETDB1 Tudor结构域抑制剂正在开发中。

挑战与展望

当前面临靶点抑制剂缺乏、生物标志物开发困难等挑战。建议采用多组学方法鉴定R-loop特征谱，结合ATRX突变状态、C-circle水平等现有标志物进行患者分层。未来需重点开发线粒体R-loop检测技术和circRNA精准递送系统，推动空间组学技术在R-loop动态监测中的应用。