甲狀腺乳頭狀癌中差異甲基化基因位點篩選及其在疾病發生中的作用

甲狀腺乳頭狀癌（PTC），作為甲狀腺癌中最為常見的分類，占據了所有甲狀腺癌病例的85%比例。盡管大部分PTC患者預后趨向樂觀，但不可忽視的是，一部分患者仍面臨病情進展、轉移及術后復發等嚴峻挑戰。現有國內外研究資料指出，PTC的發病與發展過程與若干關鍵基因的特異性甲基化異常緊密相關，這一系列發現為深入理解PTC的病理機制開啟了新的視角。近年來，表觀遺傳學領域的研究成果特別強調了DNA甲基化在癌癥進程中的核心作用，尤其是它如何通過調控基因表達機制來影響腫瘤的起始與演變。當DNA甲基化模式出現異常時，會直接干擾基因的正常表達水平，或增或減，從而在根本上調節著腫瘤的發生和發展動態。本項研究的核心目標，在于從PTC患者群體中鑒別出那些與疾病進程緊密相連的差異化甲基化基因位點，通過剖析這些位點在疾病狀態中的具體功能角色，并進一步評估它們作為早期診斷標識物的可行性和科學價值。

一、研究方法

本研究采納了病例對照的研究設計，搜集了20余例初次確診的甲狀腺乳頭狀癌（PTC）病患的腫瘤組織與毗鄰正常組織樣本。這些樣本源于未經任何預處理、確診為PTC的患者，并經手術后病理學檢查進一步確證。研究選取了18份樣本，運用Illumina HumanMethylation450 BeadChip技術平臺進行了全基因組范圍的DNA甲基化狀態分析，旨在獲取詳盡的甲基化數據。初期步驟涉及對甲基化數據分析的標準化處理，并借由R軟件環境中的隨機森林分類方法，辨識出差異顯著的甲基化位點，標準設定為統計學意義P值低于0.05及甲基化水平變化幅度不小于0.2。接著，我們對相同批次的樣本執行了全基因組RNA表達水平的芯片檢測，以發掘表達有顯著差異的基因群。通過整合Gene Ontology（GO）及KEGG途徑富集分析，我們深入探討了在PTC疾病進程中起到核心作用的基因與信號傳導路徑。對于浮現出的潛在目標基因，我們實施了實時熒光定量PCR與蛋白質印跡法，分別在信使RNA及蛋白質層面上予以驗證。利用受試者工作特征（ROC）曲線分析，我們系統評估了這些差異甲基化基因作為PTC早期診斷生物標志物的鑒別能力。

二、結果

依據表1所示數據，我們通過全基因組范圍內的甲基化芯片技術鑒定了4995個差異顯著的甲基化位點，其中占比88%的位點分布于非啟動子序列之外。為進一步探究這些位點的功能意義，我們實施了全基因組水平的RNA表達譜分析，甄別出185個與甲基化程度呈現負相關的基因及38個正相關的基因。在此基礎上，我們深化了對若干關鍵基因的甲基化狀況與其表達異常之間關聯的驗證工作。細致分析揭示，諸如ERBB3、FGF1、HMGA2、GABRB2及FGFR2等基因，在甲基化水平變化（分別記為0.35、0.40、0.28的ΔBeta值）及基因表達層面均展現出顯著變異。這些變化在實時熒光定量PCR與蛋白質印跡實驗中得到了實證。此外，通過接受者操作特征（ROC）曲線評估，上述基因的區分辨別能力（以曲線下面積AUC衡量）分別為0.91、0.93、0.89、0.88及0.92，有力地證明了它們作為甲狀腺乳頭狀癌早期診斷生物標志物的高潛力和臨床價值。綜合表1所列信息，可以明確指出這些關鍵基因在甲狀腺乳頭狀癌的發展進程中扮演著核心調控角色，并有望成為該病早期識別的重要靶標。

三、討論

本項研究工作聚焦于甲狀腺乳頭狀癌（PTC）的遺傳學特征，通過實施全面的全基因組甲基化狀態評估與RNA表達模式剖析，我們有效地辨認出了4995個差異顯著的甲基化位點，大部分這些位點分布于基因的非啟動序列之中。研究揭示了185個基因的甲基化程度與基因表達呈現強烈負相關，而38個基因則顯示出正相關，這一發現深化了我們對PTC病理機制的認知。特別地，諸如ERBB3、FGF1、HMGA2、GABRB2及FGFR2等核心基因，其在甲基化及表達量上的顯著變異，強烈暗示它們在PTC的病發與演進進程中扮演著關鍵角色。我們利用實時熒光定量PCR與蛋白質免疫印跡技術，進一步確認了這些基因在轉錄與翻譯水平上的顯著異常，增強了在甲狀腺癌背景下這些發現的可靠性。此外，受試者工作特征（ROC）曲線分析揭示，這些基因展現出了高面積下曲線值（AUC），例如，ERBB3達到0.91、FGF1達到0.93，有力證明它們作為探查PTC的早期生物標志物具有高度的診斷敏感性和特異性。綜合上述實驗數據，我們有理由推測，ERBB3、FGF1等相關基因有望成為PTC早期診斷與治療干預中的重要分子靶標。

本研究透過精確實證與PTC關聯的DNA甲基化現象，為探究其病理機制開辟了新視野。此舉不僅深化了對PTC病理機制的理解，亦有望發掘出新穎的分子診斷指標，為PTC的早診與治療策略提供新靶標，進而提升治療成效及患者存活率。此外，研究揭示的部分差異甲基化基因，其潛力不僅局限于PTC，也可能為其他腫瘤類型的研究提供參考與啟示。然則，受限于當前樣本容量較小，未來研究擴大樣本規模以強化這些標志物臨床效用的驗證顯得尤為重要。此外，深入的功能性研究將有助于闡明這些基因在PTC病理進程中的具體功能途徑，為構建更為高效的治療方案打下堅實的理論與實踐根基。

基金項目：山西省大健康產業高質量發展科研專項課題（編號：DJKZXKT2023033）。

（作者單位：山西白求恩醫院）