研究背景
甲状腺癌是全球第九大常见恶性肿瘤，近年来甲状腺癌的发病率不断上升。甲状腺乳头状癌（PTC）是甲状腺癌中最常见的一种，主要通过超声影像学检查和细针穿刺活检（FNAB）来进行诊断，但是对甲状腺结节的良恶性鉴别仍然存在一定的局限性。如何判断结节的性质，提高诊断准确性并避免过度治疗带来的潜在风险与副作用仍是当前面临的重要挑战。另外，由于血清甲状腺球蛋白（Tg）检测的局限性，目前亟需开发一种经济、简便、非侵入性的潜在生物标志物。
2023年5月8日，浙江省肿瘤医院钱旭和国家蛋白质科学中心于晓波、朱云平团队在BMC Cancer（IF：3.4）杂志上发表了“Integrated analysis of circulating and tissue proteomes reveals that fibronectin 1 is a potential biomarker in papillary thyroid cancer”研究论文，该研究通过抗体芯片联合数据独立采集质谱技术（DIA-MS），发现了PTC患者血清-肿瘤蛋白质组谱图共有的表达特征并筛选出PTC潜在的生物标志物。
主要成果
4.ELISA验证了FN1可以用于区分甲状腺良恶性结节，敏感性为96.89% ,特异性为91.67%。
研究设计
图1 研究流程
研究结果
抗体芯片联合DIA-MS用于PTC患者血液蛋白质组分析
抗体芯片技术和DIA-MS质谱检测总共鉴定出1091个蛋白，其中抗体芯片技术检测到637个蛋白质，DIA-MS检测到613个蛋白质，两个平台上有159个蛋白质重叠，对血液中的蛋白质检测范围可达10-12个数量级。从抗体芯片和DIA-MS获得的蛋白质属于相同的细胞成分。其中，一系列蛋白与信号通路相关，如整合素信号通路、血管生成、凝血、糖酵解、炎症介导通路、白介素和cckr通路等。
图2 PTC患者血液蛋白质组分析
图3 健康对照（HCs）和PTC患者的血清蛋白质组检测
图4 PTC患者手术前后血清蛋白质组检测
临床数据与生物标志物的相关性分析
图5 血清蛋白质组与临床数据的相关网络
PTC肿瘤组织与癌旁正常组织的蛋白质组学与转录组学特征
图7 癌组织与NATs的转录组学特征
肿瘤-血液蛋白质组数据的整合
图8 肿瘤-血液蛋白质组数据的整合
ELISA和IHC用于潜在血清生物标志物的验证
基于以上蛋白质组学数据，作者开发了基于随机森林的机器学习模型，结果表明，这23个重叠蛋白有相当大的潜力来区分PTC患者和健康人群。进一步在独立样本中对这些差异蛋白进行血清学验证和组织水平的免疫组化验证，筛选出FN1、GSN和GALE作为候选标志物，这三个蛋白分子在肿瘤组织高表达，同时分析TCGA数据库发现FN1、GSN和GALE的mRNA表达水平在甲状腺癌癌组织中高表达。ELISA结果显示，PTC组FN1和GSN的表达明显高于对照组（P<0.05）。FN1生物标志物的AUC值为0.9224，敏感性为96.89%，特异性为91.67%。GSN的AUC值为0.637，敏感度为83.33%，特异度为50%（图9）。
图9 FN1、GSN血清蛋白标志物的ELISA分析结果
总结
PTC是甲状腺癌最常见的亚型，但20%的病例根据术前细胞学检查无法准确诊断，这可能导致手术切除正常的甲状腺。为了解决这个问题，该研究使用一个深度的血清蛋白质组学平台，利用抗体芯片和DIA-MS检测PTC患者的血清和肿瘤组织及其配对NATs的差异血清蛋白表达。这个平台能够通过跨越10-12个数量级的蛋白质浓度来检测低丰度的蛋白质，揭示了血清和组织蛋白质组之间的相互作用，为PTC的肿瘤生物学提供了新的见解。其中，FN1、GSN和GALE被鉴定为PTC潜在的生物标志物，并在独立队列中得到验证。在区分良恶性结节时，ELISA检测结果显示，FN1的检测效果最好，敏感性为96.89%，特异性为91.67%。总体而言，该研究结果呈现了PTC血液和组织的全景式蛋白质谱图，并筛选出PTC潜在的生物标志物，这对于了解PTC分子病理特征和优化PTC诊断策略具有重要意义。
参考文献
Ye, Guochao et al. “Integrated analysis of circulating and tissue proteomes reveals that fibronectin 1 is a potential biomarker in papillary thyroid cancer.” BMC cancer vol. 23,1 412. 8 May. 2023, doi:10.1186/s12885-023-10839-w
编译：Evan Flle
校对：Evan Flle
排版：花城诚成
封面来源：Freepik
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