乳头状甲状腺癌代谢组学、自身免疫及靶向基因测序研究与相关生物标志物的发现

发布时间：2020-09-16 18:25

　　第一部分远处转移性乳头状甲状腺癌的血清代谢组学研究目的远处转移是分化型甲状腺癌最重要的预后因素之一,但远处转移的发生机制及远处转移肿瘤细胞的代谢特点并未清晰阐明。本研究的目的是利用血清代谢组学研究技术分析远处转移性乳头状甲状腺癌(Papillary Thyroid Carcinoma,PTC)的血清代谢组学特征及发现相关代谢生物标志物。方法本研究共纳入了77例PTC患者(其中远处转移患者37例,无局部及远处转移“清甲”患者40例);利用GC-TOF-MS方法分析了所纳入患者血清中代谢相关指标的差异;并用PCA和OPLS-DA对所得数据进行了分析。结果合并两组患者的血清标本检测数据,经过内参标准化处理后进行数据分析,共提取到346个特征峰。PCA分析即主成分分析,结果清晰显示两组患者的分离(R2X=0.710);进一步使用OPLS-DA模型分析后两组患者分离更加明显(R2X=0.555,R2Y=0.976,Q2=0.915);使用permutation方法对模型性能进行考察后显示模型可信(R2=0.659,Q2=-0.338)。物质差异分析共发现31个相关代谢物(氨基酸、脂质、糖和维生素代谢相关的指标及肠道微生物相关的指标)在两组患者血清中的表达丰度存在差异;进一步代谢通路分析显示丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸及磷酸肌醇代谢通路在两组患者中的差异最明显。结论本研究初步表明远处转移性PTC患者与非远处转移性PTC患者存在血清代谢组学差异。此外,远处转移PTC患者的血清学代谢物的异常可从增殖、侵袭与转移、免疫逃逸等多个方面反应PTC细胞生物学行为,且肠道微生物代谢产物可能显著影响上述过程。本研究可为PTC远处转移发生的机制提供新的研究思路,为甲状腺癌核医学代谢功能显像提供理论依据,也可为干预或治疗PTC远处转移提供潜在靶点。第二部分甲状腺自身抗体与乳头状甲状腺癌患者疾病状态之间的联系目的甲状腺自身免疫对分化型甲状腺癌发生发展的影响至今尚存争议。本研究的目的是系统性分析甲状腺自身抗体TgAb和TPOAb与乳头状甲状腺癌(PTC)不同疾病状态之间的关系及TgAb和TPOAb作为生物标志物的潜在临床意义。方法根据碘-131治疗后结果,PTC患者分为远处转移组、颈部淋巴结转移组及无转移“清甲”组。再根据血清甲状腺球蛋白抗体(TgAb)及甲状腺过氧化物酶抗体(TPOAb)滴度分为抗体阳性组(TgAb≥100.0IU/mL或者TPOAb≥35.0IU/mL)和抗体阴性组(TgAb100.0IU/mL且TPOAb35.0IU/mL)。抗体阳性组再分为三个亚组即:TgAb单阳性组、TPOAb单阳性组及TgAb和TPOAb双阳性组。然后比较各组PTC患者的临床病理特征。结果本研究共纳入1126名PTC患者。相比抗体阴性组,阳性组患者年轻女性居多。年龄、性别校正后分析显示抗体阳性组患者颈部中央区淋巴结转移数目较多,但远处转移发生较低。抗体阳性率在远处转移组最低。多因素分析显示抗体阳性是远处转移的保护因素,OR值为0.403(95%CI:0.216-0.622,p0.001)。进一步亚组分析结果显示,TgAb单阳性及TgAb和TPOAb双阳性与低远处转移率相关。结论甲状腺自身抗体阳性是PTC患者颈部淋巴结转移的危险因素但同时却是远处转移的保护因素。甲状腺自身抗体与PTC之间的联系具有疾病状态特异性以及抗体特异性。第三部分HABP2等相关基因种系变异(germline variant)与乳头状甲状腺癌发生发展的关系目的本研究旨在探索14个肿瘤、炎症相关基因(BRAF、KRAS、NRAS、HRAS、TERT、HABP2、EIF1AX、PPM1D、CHEK2、S100A7、NLRP6、NUP93、GAS8-AS1和LPAR4)与PTC发病风险以及疾病进展之间的联系,并发现具有潜在临床价值的相关生物标志物。方法本研究为一项单中心病例对照研究。2014年1月至2015年12月期间,共收集416例散发性PTC患者以及100例健康对照研究对象。根据最终诊断,PTC患者被分为远处转移组以及非远处转移组,其中远处转移组又进一步分为碘-131难治性组与碘-131非难治性组。每位入选者抽取至少2mL外周血用于基因组DNA的抽提;用MiSeq Benchtop Sequencer(Illumina,Inc,San Diego,CA)进行测序分析。结果逻辑回归分析显示rs11246050(NLRP6)(显性遗传模型,OR/95%CI:2.028/1.091-3.769,p=0.025),rs2286742以及rs3740530(HABP2)(隐性遗传模型,OR/95%CI:9.644/1.307-71.16,p=0.026;3.989/1.413-11.26,p=0.009),rs2736098(TERT)(隐性遗传模型,OR/95%CI:2.322/1.028-5.242,p=0.042)和rs62054619(GAS8-AS1)(隐性遗传模型,OR/95%CI:2.219/1.067-4.617,p=0.033)可能与PTC的易感性相关;rs1137282(KRAS)(显性遗传模型,OR/95%CI:0.5430/0.3192-0.9236,p=0.024),rs1347591以及rs4461062(NUP93)(显性遗传模型,OR/95%CI:0.6121/0.4128-0.9076,p=0.015;0.6156/0.4157-0.9117,p=0.015)可能与PTC较低远处转移风险相关;rs33954691(TERT)(显性遗传模型,OR/95%CI:3.161/1.596-6.262,p=0.001)可能与PTC碘-131难治性相关。结论本研究结果显示,相关基因的种系变异(germline variant)可与乳头状甲状腺癌的易感性以及疾病进展状态(包括远处转移以及碘-131难治性)有关。本研究结果有助于更好地理解乳头状甲状腺癌的发生发展以及指导PTC患者治疗的临床决策判断。但是,这些基因变异的潜在生物学功能及其在PTC发病机制中的具体作用有待进一步深入研究。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R736.1
【部分图文】：

离子色谱,远处转移,离子色谱

14图 1 远处转移组与“清甲”组典型离子色谱图Figure 1 Typical total ion chromatogram (TIC) spectra from distant metastasis group and ablationgroup.

分析结果图,代谢组学,患者

图 2 两组患者的典型碘-131 全身扫描图以及代谢组学分析结果Figure 2 Representative patients from different groups and serum untargeted metabolomicsanalysis. A, a 42-year old male PTC patient received 150 mCi radioiodine for treatment and131Iwhole body scan showed diffused lung metastases. TSH >100.0 mIU/l; Tg 2625.00 ng/mL. B, a32-year old female PTC patient received 100 mCi radioiodine for treatment and131I whole bodyscan showed remnant thyroid tissue. TSH >100.0 mIU/l; Tg 0.46 ng/mL. C, PCA scores plotdemonstrated an evident trend of separation between 40 serum samples from the ablation groupand 37 samples from distant metastasis group (R2X = 0.710 and Q2 = 0.512). A, ablation group;DM, distant metastasis group. D, OPLS-DA scores plot demonstrated a definite separation ofsamples between the two groups with no overlap (R2X = 0.555, R2X = 0.976 and Q2= 0.915). A,ablation group; DM, distant metastasis group. E, a 999-time permutation test was performed tovalidate the OPLS-DA model and the R2and Q2intercept values were 0.659 and -0.338,respectively.

远处转移,代谢物,热图,血清

图 3 远处转移组与“清甲”组之间 31 个血清差异代谢物的热图分析Figure 3 Heatmap of the 31 differently expressed serum metabolites in ablation group and distantmetastasis group using normalized data after ln(x) transformation.4. 代谢通路分析根据 Human Metabolome Database (HMDB, http://www.hmdb.ca/),Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI, http://www.ebi.ac.uk/chebi/init.do),KEGG pathway database (http://www.genome.jp/kegg/pathway.html), KEGGCompound (http://www.genome.jp/kegg/compound/), PubChem(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/) and Wikipedia(https://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page)等数据库，31 种差异代谢物可分为 6 组，即：氨基酸类、脂类、核算类、糖类、维生素类及其它（表 5）。

【相似文献】