蛋白质组学在甲状腺癌诊断中的应用

导读目前人们已经从DNA和RNA水平对甲状腺肿瘤开展了广泛研究，但基因的功能最终需要通过相应的蛋白质发挥作用。蛋白质作为基因的表达产物，生理活动的执行者，有必要从蛋白质整体水平揭示甲状腺癌的发生发展，阐述其癌变本质

甲状腺癌是内分泌系统最常见的恶性肿瘤，发病率日益增加，现已成为全球第八位最常见癌症。甲状腺癌按组织学类型分为乳头状甲状腺癌（papillary thyroid carcinoma,PTC)、滤泡型甲状腺癌（follicular thyroid cancer,FTC)、甲状腺髓样癌（medullary thyroid cancer,MTC)和未分化癌（anaplastic thyroid cancer,ATC),其中PTC和FTC又称为分化型甲状腺癌（differentiated thyroid cancer,DTC)。目前，全球范围内广泛使用的术前诊断甲状腺癌方法为甲状腺超声引导下细针穿刺细胞学（fine needle aspiration cytology,FNAC)检查，但仍有20%~30%甲状腺结节无法得到准确诊断。因此许多患者最终选择了外科诊断性手术，但术后病理大多数是良性的。不必要的手术通常造成患者需要终身的甲状腺素替代治疗和承受相应的手术后并发症，也在一定程度上造成了医疗资源的浪费。近十余年来，分子检测越来越多地被运用到甲状腺癌的诊断中。从BRAF V600E单基因到基因 panel、多基因分类器虽然诊断的敏感性有所提高，但阳性预测值和特异性较低。目前人们已经从DNA和RNA水平对甲状腺肿瘤开展了广泛研究，但基因的功能最终需要通过相应的蛋白质发挥作用。蛋白质作为基因的表达产物，生理活动的执行者，有必要从蛋白质整体水平揭示甲状腺癌的发生发展，阐述其癌变本质。

（一）蛋白质组学在PTC诊断中的应用

PTC是最常见的甲状腺癌，国内外学者许多发表的甲状腺蛋白质组学研究着眼于将PTC蛋白质谱与健康或良性甲状腺组织进行比较，从而筛选出特异性分子标志物。国内学者筛选出潜在蛋白质标志物载脂蛋白C-I、载脂蛋白C-III、α-珠蛋白和β-珠蛋白，发现该标志物组合区别PTC和非PTC的特异度为88.0%,灵敏度为92.5%.许多学者研究发现钙结合蛋白在不同类型甲状腺癌中表达不一，其中S100蛋白亚型S100A6、S100A11蛋白在PTC中表达明显增加。膜联蛋白属于钙依赖性磷脂结合蛋白家族，与磷脂酶A2活性、细胞分裂、分化及凋亡密切相关。研究显示，PTC中膜联蛋白A3表达减少，膜联蛋白A1、A2表达增加。膜联蛋白表达模式的不一致可能表明其在甲状腺癌中存在一定的抑制或促进肿瘤的功能，可能是PTC的有效标志物。Guo等利用独特的PCT-SWATH技术结合人工智能分析了近千例甲状腺结节组织标本，分离出含有14种蛋白质的panel，该panel诊断甲状腺良恶性结节的临床准确率可高达90%。由于尿液的特殊性质，尿液中的蛋白质组成和浓度极不稳定，因此从尿液中寻

找出稳定尿蛋白生物标志物困难重重。但 Jayapalan等发现，与健康对照组相比，PTC患者尿液中多功能肌动蛋白调节蛋白 gelsolin 表达增加，为PTC尿蛋白质组学提供了新的视角。

gelsolin参与细胞形态、运动和生长过程，并且在不同肿瘤中表达模式不同，尚有待进一步研究。

另外有学者发现不同PTC亚型间蛋白质组学表达同样存在差异。IQGAP1蛋白在经典型PTC(classica1PTC,CPTC)中显著增加，而IQGAP2蛋白在滤泡亚型PTC（follicular variant PTC,FVPTC)中高表达。这表明IQGAP蛋白在甲状腺癌病理学中的作用不同。随后该团队利用

MALDI-MS技术检测21例甲状腺癌发现，FVPTC中检测到高信号强度的S100A6、波形蛋白和细胞质肌动蛋白1,CPTC中检测到前膜蛋白A/C,具有乳头状核特点的非浸润性甲状腺滤泡性肿瘤（non-invasive follicular thyroid neoplasms with papillary-like nuclear features,NIFTP)组织中检测到60S核糖体蛋白L6和L8。分层聚类分析示其蛋白质组学可鉴别CPTC与FVPTC/NIFTP,但后两者间无法区分。Ciregia等发现膜联蛋白A1在术前诊断CPTC的灵敏度和特异度分别为87%和94%,诊断TCVPTC的灵敏度和特异度分别为85%和100%.证实膜联蛋白A1可能是术前PTC亚型诊断的潜在标志物。

（二）蛋白质组学在FTC诊断中的应用

具有滤泡生长模式的甲状腺肿瘤通常较难在细胞学上区分，甚至在组织学标本也具有一定难度，这些病变包含良性滤泡性腺瘤（follicular adenoma,FA),FVPTC和FTC,人们一直试图利用高通量组学办法寻找到新型生物标志物，能够辅助鉴别这些肿瘤，蛋白质组学应用更是广泛。Lai等利用LC-MS研究FA和FTC蛋白质组学谱，想寻找到能鉴别两者的特异性蛋白质，结果发现FTC潜在生物标志物包含多种线粒体蛋白（CHCHD2、SUCLG2、STOML2等）、琥珀酰辅酶A连接酶、ES1蛋白同源物、电子转移黄蛋白亚单位β(ETFB)等，其中SUCLG2区分FTC和FA的灵敏度为75%,特异性为80%.Gawin等根据LC-MS/MS方法分别在CPTC、FVPTC、FTC、FA中发现4256、4025、2346和2079个蛋白质。FA和FTC中重复表达蛋白质约为90%;FA与PTC的两种亚型共表达约为40%;而FTC与PTC两种亚型相比，共有约80%的蛋白质具有相同丰度；PTC两种亚型总体相似性最高，约有95%的蛋白质重复表达，证实了蛋白质组学

在甲状腺肿瘤分类中的潜力。Guo等同样发现PTC组织蛋白质组学与FA、FTC相差较大，但是FA、FVPTC、FTC的蛋白质组学高度接近，区分两者较困难。而Uyy和其同事们认为内质网介导甲状腺激素合成的CANX、GPX3、HSP90B1、HSPAS、PDIA4和TG这6种蛋白可以用于区分FA和FVPTC亚型。高通量蛋白质组学方法可协助增强对于甲状腺癌组织病理学变异的特征了解，辅助分类。

（三）蛋白质组学在MTC/ATC诊断中的应用

MTC较PTC、FTC少见，但生物学行为常常更具侵袭性。Zhan等利用LC-MS对散发性MTC中差异表达蛋白进行鉴定和分析，鉴定出388种差异表达蛋白，主要参与细胞外基质、细胞骨架重塑或氧化还原酶活性。其中THBS1、MMP9、FN1、RPS6KA3、SYT1和癌胚抗原均被免疫印迹（Western blot)成功验证。此外，他们发现FN1和RPS6KA3可用于鉴别散发性MTC与配对正常甲状腺组织，且临床降钙素水平与肿瘤组织中的FN1和RPS6KA3水平正相关。进一步分析发现MTC中FN1低表达是无进展生存的独立不良预后因素，提示FN1可能是散发型MTC的新型生物标志物。Gawin等利用LC-MALDI-MS/MS分别在CPTC、FVPTC、FTC、MTC、ATC中检测到3189、1447、2 787、3022、2225种蛋白质，他们观察到来源于上皮细胞的甲状腺癌和来源于C细胞的MTC之间存在着巨大的蛋白表达差异：在DTC中有约30%的蛋白表达在MTC中缺失，而MTC中有15%的蛋白表达在PTC和FTC中均未检测到。此外，ATC和DTC间也存在显著的蛋白表达差异：DTC中45%的蛋白在ATC中表达缺失，而约9%的ATC表达蛋白在DTC未见。在DTC中与肌动蛋白细胞骨架和肌动球蛋白（肌肉）功能、脂质和碳水化合物代谢以及糖基化相关的基因／蛋白质表达占优势，MTC中与神经元和突触功能相关的基因／蛋白质（包含G蛋白偶联信号、线粒体翻译等）占主导地位，如降钙素（CALC和CALCB),神经肽（NPV、VGF),CRTC1、FMR1、SNCA等，ATC中过度表达蛋白质多与免疫应答、细胞迁移、运动和黏附以及形态发生和发育调节相关，如AZU1、DEFA1、DEFA3、

ELANE,IFI16、IFITM1、IFITM3、LTF、MPO、MX1、MX2、SAAI等蛋白。Pietrowska等利用MALDI-MS技术检测甲状腺癌蛋白质组学也得出同样的结论，MTC与起源于上皮的甲状腺肿瘤以及ATC与DTC间有着不同的蛋白质表达谱。

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