寶藤生物與泉州市第一醫院共同發表甲狀腺癌外泌體最新研究成果

20 December 2019

[寶藤生物]

近期,寶藤生物與福建省泉州市第一醫院腫瘤外科合作,通過血漿外泌體中Small RNA高通量測序及生物信息分析用于甲狀腺結節良惡性的輔助鑒別診斷,相關研究成果Exosomal miRNAs are potential diagnostic biomarkers between malignant and benign thyroid nodules based on next-generation sequencing發表于著名腫瘤學研究雜志《Carcinogenesis》。


研究背景

臨床中,約10%-30%的甲狀腺結節在通過細針穿刺(FNA)細胞學檢查后給出的結果是無法明確判斷良惡性。其中大約20%-25%的患者術后病理診斷為甲狀腺癌,而另外75%-80%的甲狀腺結節患者則接受了非必須的手術治療。所以,尋找精確的分子標志物用于FNA結果不明確的甲狀腺結節輔助診斷在臨床上至關重要。

針對這一臨床問題國際與國內已經開展了多項研究,而絕大多數僅是針對甲狀腺腫瘤組織進行的分子標志物研究。然而臨床實踐中,FNA可獲取的樣本極其少量,在經過細胞學分析后,很難獲得足夠量的剩余樣本用于后續分析;而且,由于腫瘤組織存在異質性,極少量的樣本檢測結果難以覆蓋腫瘤全貌。液態活檢技術的發展在很大程度上突破了以上兩點局限性,其主要技術包括循環腫瘤細胞、循環腫瘤DNA、外泌體等。腫瘤來源的外泌體包含RNA、DNA、蛋白質等組分,可以在細胞間傳遞,其中miRNA是一類長度約為19-25nt的非編碼RNA,其功能是在基因轉錄后進一步調節基因表達水平。外泌體miRNA由于其結構穩定、通量較高等優勢,在腫瘤的篩查領域受到了研究者極大的青睞。

本研究通過高通量測序技術及生物信息分析,繪制了乳頭狀甲狀腺癌和結節性甲狀腺腫患者血漿外泌體中的miRNA表達差異圖譜,鑒定并篩選獲得了多個具有甲狀腺結節良惡性鑒別診斷潛力的血漿外泌體miRNAs。

研究方法

項目入組了于泉州市第一醫院腫瘤外科就診的甲狀腺腫瘤患者,在接受治療和侵入性檢查前,采集外周血樣本并分離血漿。以患者的術后病理結果為依據,將入組的患者分為:乳頭狀腺癌患者(PTC,13例)組和結節性甲狀腺腫患者(NG,7例)組。

血漿外泌體的分離采用超速離心法,對分離獲得的外泌體抽提總RNA,采用Small RNA建庫測序的方法進行上機測序,并對下機的原始數據進行生物信息學分析。

主要結果

血漿外泌體miRNA差異表達圖譜(PTC vs NG)

在全部20例樣本中共檢測到1629個miRNAs的表達,以NG組為對照,在PTC組中鑒定并獲得了129個差異表達miRNAs,其中49個miRNAs表達上調、80個miRNAs表達下調。差異基因表達熱圖中的聚類分析,可以將PTC組和NG組樣本較好的進行分離。其中10個miRNAs僅在PTC患者血漿外泌體中檢測到,而有15個miRNAs僅在NG患者血漿外泌體中被檢測到。

圖1(A)差異表達miRNAs火山圖;(B)差異表達水平分別排前5位的上下調miRNAs;(C)PTC和NG組的差異表達聚類熱圖

差異表達miRNAs的靶基因分析

進一步分析發現共有103個miRNAs鑒別到了靶基因,其中miRNA的靶基因數目中位數為18。為了更好地理解差異表達miRNAs的功能,本研究對所有的靶基因進行了KEGG富集分析,所有靶基因被富集到了27條信號通路上;其中7條信號通路是已經明確報道的癌癥相關信號通路(圖2)。

圖2 差異表達miRNAs靶基因的信號通路富集分析結果



差異表達miRNAs用于PTC和NG患者的鑒別診斷

我們在兩組患者中,對每一個差異表達miRNA水平繪制ROC曲線,獲得AUC值。圖3A展示了所有miRNAs的AUC分布范圍(0.571-0.951)。其中有11個miRNAs的AUC值在0.9以上,miR-5189-3p獲得最優的AUC值0.951,miR-5189-3p在PTC患者血漿外泌體中上調。

圖3 (A)差異表達miRNAs用于PTC和NG鑒別診斷的AUC分布圖;(B)miR-5189-3p的ROC曲線圖

結論

本研究首次繪制了乳頭狀甲狀腺癌和結節性甲狀腺腫患者血漿外泌體中miRNAs差異表達譜,并發現多個具有鑒別診斷潛力的血漿外泌體miRNAs。在未來的研究工作中,我們將在更大的臨床樣本隊列中對候選的miRNAs進行驗證,同時我們將進一步研究各miRNA調控甲狀腺癌發生發展的分子機制。

參考文獻:Exosomal miRNAs are potential diagnostic biomarkers between malignant and benign thyroid nodules based on next-generation sequencing. Carcinogenesis. 2019 Sep 27. pii: bgz160. doi: 10.1093/carcin/bgz160.