基于生物信息学的甲状腺癌生物标志物的筛选及验证

发布时间：2018-08-07 12:17

【摘要】：目的：甲状腺癌是最常见的内分泌恶性肿瘤，其发病率逐年增加，甲状腺乳头状癌（PTC）约占全部甲状腺癌病理类型的80%。目前许多方法用于诊断甲状腺癌包括血清甲状腺激素测定，超声诊断检查，细针穿刺（FNA）等。在临床实践中，约20%的FNA细胞学报告显示为“不确定性”或滤泡结节。因此，辅助诊断方法和分子诊断的方法成为术前鉴别的必要手段。并且甲状腺是辐射敏感器官，辐射是目前唯一确定的甲状腺癌危险因素，辐射致甲状腺癌的机制目前尚不清楚。本研究通过对大样本基因芯片数据分析甲状腺癌相关的基因，探讨相关基因与甲状腺癌病理过程之间的相关性以及影响甲状腺癌辐射敏感的相关基因，寻找肿瘤诊断标志物和影响甲状腺癌病理进程和辐射敏感的分子靶点。方法：本研究通过对499例甲状腺癌组织基因芯片进行分析，其中455例为甲状腺乳头状癌，包括58对配对甲状腺癌组织和正常组织样本，筛选甲状腺乳头状癌差异表达miRNA，利用生物信息学预测潜在靶基因的方法筛选差异表达基因，分析差异表达miRNA和基因与病理资料之间的关系，通过是否辐射暴露史对甲状腺癌患者进行分组，筛选甲状腺癌患者中差异表达的miRNA，利用Real-timePCR方法将筛选出的差异表达基因在202例组织和214例外周血（肿瘤患者181例，健康对照33例）中进行验证，并利用ROC曲线分析发现合适的肿瘤标志物。结果： 1.差异表达miRNA （1）hsa-miR-21在甲状腺乳头状癌中高表达，与肿瘤外浸润，肿瘤大小，淋巴结转移，远端转移，残余肿瘤相关（P＜0.05）， ROC曲线下面积AUC为0.859，灵敏度69.0%，特异度93.1%，约登指数0.621。（2）hsa-miR-34a在甲状腺乳头状癌中高表达，与肿瘤的大小，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.944，灵敏度91.4%，特异度94.8%，约登指数0.862。（3）hsa-miR-181a在甲状腺乳头状癌中高表达，与肿瘤外浸润，远端转移，辐射暴露史有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.845，灵敏度89.7%，特异度72.4%，约登指数0.621。（4）hsa-miR-221在甲状腺乳头状癌中高表达，与肿瘤外浸润，肿瘤大小，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.961，灵敏度91.4%，特异度96.6%，约登指数0.880。（5）hsa-miR-139在甲状腺乳头状癌中低表达，与肿瘤外浸润，肿瘤大小，淋巴结转移，残余肿瘤，复发有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.900，灵敏度82.8%，特异度82.8%，约登指数0.656。（6）hsa-miR-144在甲状腺乳头状癌中低表达，与肿瘤外浸润，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.924，灵敏度94.8%，特异度81.0%，约登指数0.758。（7）hsa-miR-152在甲状腺乳头状癌中低表达，与肿瘤外浸润，淋巴结转移，远端转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.892，灵敏度86.2%，特异度91.2%，约登指数0.776。（8）hsa-miR-199a在甲状腺乳头状癌中低表达，与外部浸润，淋巴结转移，远端转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.861，灵敏度84.5%，特异度84.5%，约登指数0.690。 2.差异表达基因（1）AGRN在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中高表达，与肿瘤外浸润，远端转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.911，灵敏度81.0%，特异度100.0%，约登指数0.81。（2）GALNT7在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中高表达，与单双侧发病，甲状腺外浸润，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.931，灵敏度91.4%，特异度98.3%，约登指数0.897。（3）MGAT4B在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中高表达，与甲状腺外浸润，残余肿瘤，肿瘤大小，淋巴结转移，，远端转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.955，灵敏度82.8%，特异度96.6%，约登指数0.794。（4）RAB34在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中高表达，与甲状腺外浸润，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.96，灵敏度84.5%，特异度96.6%，约登指数0.811。（5）RAD23B在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中高表达，与甲状腺外浸润，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.902，灵敏度86.2%，特异度96.6%，约登指数0.828。（6）TMSB10在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中高表达，与甲状腺外浸润，肿瘤大小，淋巴结转移，远处转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.823，灵敏度75.9%，特异度91.4%，约登指数0.673。（7）ANK3在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，单多灶，甲状腺外浸润，肿瘤大小，远处转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.91，灵敏度91.4%，特异度91.4%，约登指数0.828。（8）NR4A3在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与性别，存活，单双侧发病，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.753，灵敏度81.0%，特异度56.9%，约登指数0.379。（9）CCDC85A在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与甲状腺外浸润，残余肿瘤，肿瘤大小有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.899，灵敏度75.9%，特异度94.8%，约登指数0.707。（10）AXIN2在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与单双侧发病，单多灶发病，甲状腺外浸润，淋巴结转移，肿瘤大小有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.836，灵敏度70.7%，特异度91.4%，约登指数0.621。（11）BCL2L11在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与肿瘤大小有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.956，灵敏度94.8%，特异度89.7%，约登指数0.845。（12）MLLT3在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，单多灶，甲状腺外浸润，肿瘤大小，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.952，灵敏度89.7%，特异度94.8%，约登指数0.845。（13）FBXO30在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与单多灶，甲状腺外浸润，残余肿瘤，肿瘤大小有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.876，灵敏度86.2%，特异度84.5%，约登指数0.707。（14）PKIA在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与肿瘤复发，单多灶，甲状腺外浸润，残余肿瘤，肿瘤大小，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.862，灵敏度75.9%，特异度85.7%，约登指数0.656。（15）ARHGAP24在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与甲状腺外浸润，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.938，灵敏度87.9%，特异度较高94.8%，约登指数0.827。（16）TBC1D4在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与甲状腺外浸润，肿瘤大小，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.966，灵敏度87.9%，特异度96.6%，约登指数0.845。（17）BCL2在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与单双侧发病，肿瘤外浸润，残余肿瘤，肿瘤大小，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.942，灵敏度84.5%，特异度93.1%，约登指数0.776。（18）TNFRSF11B在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与甲状腺外浸润，残余肿瘤，肿瘤大小，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.921，灵敏度84.5%，特异度93.1%，约登指数0.776。（19）TNS1在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与单双侧发病，甲状腺外浸润，肿瘤大小，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.916，灵敏度93.1%，特异度84.5%，约登指数0.776。（20）MATN2在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与甲状腺外浸润，残余肿瘤，肿瘤大小，淋巴结转移有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.963，灵敏度89.7%，特异度94.8%，约登指数0.845。（21）FOS在甲状腺乳头状癌肿瘤组织中低表达，与甲状腺外浸润有关（P＜0.05），ROC曲线下面积AUC为0.805，灵敏度72.4%，特异度81%，约登指数0.534。 3. miRNA及靶基因预测通过生物信息学预测以及miRNA和靶基因之间表达量的相关性分析，初步筛选出hsa-miR-21（靶基因：ARHGAP24和MATN2）；hsa-miR-34a （靶基因：ANK3，FBXO30，MLLT3和PLIA）；hsa-miR-181a（靶基因：TBC1D4和TNS1）；hsa-miR-221（靶基因：AXIN2和BCL2L11）；hsa-miR-139（靶基因：GALNT7）；hsa-miR-152（靶基因：TMSB10和RAB34）。 4.辐射敏感miRNA筛选有辐射接触史与无辐射接触史的患者之间hsa-miR-146b、hsa-miR-181a、hsa-miR-181b、 hsa-miR-3065、 hsa-miR-342、 hsa-miR-34a、 hsa-miR-10a、hsa-miR-150、 hsa-miR-152、 hsa-miR-153、 hsa-miR-195、 hsa-miR-199a、hsa-miR-199b、 hsa-miR-214、 hsa-miR-215、 hsa-miR-3607、 hsa-miR-3652、hsa-miR-365差异表达，具有显著统计学意义（P＜0.05）。是否有辐射接触史与甲状腺癌病理特征进行相关性分析，均无显著相关性（P＞0.05）。 5.Real-time PCR验证AXIN2在组织和外周血中的表达 AXIN2在甲状腺乳头状癌肿瘤组织及外周血中均低表达（P＜0.05），组织和血液中AXIN2的表达不具有显著的相关性（P=0.06），对外周血中AXIN2进行ROC分析，曲线下面积为0.958，灵敏度90.7%，特异度93.6%，约登指数0.843。 6.组合标志物筛选检测TP53INP1，TP53INP2和ITGA3在甲状腺乳头状癌患者外周血的表达同时进行ROC分析，TP53INP1高表达，TP53INP2高表达，ITGA3低表达，差异均具有统计学意义（P＜0.05）。TP53INP1曲线下面积为0.783，灵敏度75.4%，特异度73.1%，约登指数0.485， TP53INP2曲线下面积为0.864，灵敏度90.7%，特异度77.3%，约登指数0.680，ITGA3曲线下面积为0.881，其灵敏度96.5%，特异度77.3%，约登指数0.738，同时进行组合标志物ROC分析，AXIN2/TP53INP1曲线下面积0.991，灵敏度97.0%，特异度95.8%，约登指数0.928， TP53INP2/AXIN2曲线下面积0.969，灵敏度93.7%，特异度93.8%，约登指数0.875。结论： 1、hsa-miR-21，hsa-miR-34a，hsa-miR-181a和hsa-miR-221在甲状腺乳头状癌中高表达，hsa-miR-139，hsa-miR-144，hsa-miR-152和hsa-miR-199a在甲状腺乳头状癌中低表达，差异表达的miRNA均与临床病理过程相关。 2、AGRN，GALNT7，MGAT4B，RAB34，RAD23B和TMSB10在甲状腺乳头状癌中高表达， ANK3，NR4A3，CCDC85A，AXIN2，BCL2L11，MLLT3，FBXO30，PKIA，ARHGAP24，TBC1D4，BCL2，TNFRSF11B，TNS1，MATN2和FOS在甲状腺乳头状癌中低表达，差异表达的基因均与临床病理过程相关。 3、在甲状腺癌中，hsa-miR-146b，hsa-miR-181a，hsa-miR-181b，hsa-miR-3065，hsa-miR-342，hsa-miR-34a，hsa-miR-10a，hsa-miR-150，hsa-miR-152，hsa-miR-153，hsa-miR-195， hsa-miR-199a， hsa-miR-199b， hsa-miR-214， hsa-miR-215，hsa-miR-3607，hsa-miR-3652和hsa-miR-365可能是辐射敏感miRNA。 4、hsa-miR-34a，hsa-miR-221，GALNT7和ANK3在甲状腺乳头状癌中具有诊断价值。 5、在外周血中AXIN2，TP53INP1，TP53INP2和ITGA3差异表达。AXIN2，AXIN2/TP53INP1和TP53INP2/AXIN2的表达量对甲状腺乳头状癌具有诊断价值。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R736.1

【参考文献】