基于 Tec 家族构建机器学习模型预测分化型甲状腺癌患者生存期的研究新突破

【字体: 时间:2025年05月02日 来源:Thyroid Research 1.9

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  为探究 Tec 家族蛋白与分化型甲状腺癌(DTC)患者总生存期(OS)的关系,研究人员分析 TCGA 数据库数据,经多算法筛选构建预测模型。结果显示 AC007494.3 和 AC019226.2 基因与 OS 强相关,该模型可预测 OS,为诊疗提供新方向。

  甲状腺癌作为内分泌系统最常见的癌症,在女性群体中尤为高发。其中,分化型甲状腺癌(DTC)虽然整体预后较好,但仍有 3 - 10% 的患者不幸离世。近年来,随着下一代测序技术和组学技术的蓬勃发展,通过基因检测对 DTC 患者的风险因素进行有效分层成为可能。然而,Tec 家族蛋白作为一类在多种疾病中发挥关键作用的非受体蛋白酪氨酸激酶(PTKs)亚家族,其与 DTC 患者总生存期(OS)之间的关联却一直未得到深入研究,也尚无针对 DTC 患者 OS 的 Tec 家族预测模型。在此背景下,陕西省人民医院的研究人员开展了相关研究,致力于填补这一空白。该研究成果发表在《Thyroid Research》杂志上,为 DTC 的诊疗开辟了新路径,意义重大。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:从癌症基因组图谱(TCGA)数据库下载 DTC 患者的临床信息和 RNA 测序(RNA - Seq)数据;利用 LASSO - Cox、随机森林和极端梯度提升(XGBoost)等分析方法筛选与 DTC 密切相关的 Tec 家族编码基因;通过构建单变量和多变量 Cox 比例风险模型,结合风险评分评估患者 OS,并运用受试者工作特征(ROC)曲线、决策曲线分析(DCA)以及五折和 200 折交叉验证来评估模型的有效性;借助基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析探究关键基因的生物学功能。

患者特征


研究最终纳入 210 例患者,其中女性占 76.7%(161 例),55 岁以下患者占 70.5%(148 例) ,白人占 74.3%(156 例)。肿瘤分期为 T3/T4 的患者有 79 例(37.6%),发生淋巴结转移(N1)的患者有 106 例(50.5%),仅有 3 例(1.4%)出现远处转移(M1),患者平均随访时长为 2.66 年。

风险评分与临床病理特征的关系


研究发现,风险评分与患者的年龄、性别、种族以及 TNM 分期均无显著相关性(所有p>0.05)。

预测模型的构建


通过 LASSO - Cox 降维分析、随机森林算法和 XGBoost 特征选择,经三种方法交叉比对,确定 AC007494.3 和 AC019226.2 为与 OS 关联最强的基因。多变量 Cox 比例风险模型表明,T3/T4 分期和风险评分是 OS 的独立危险因素。

预测模型的评估


该模型在预测 DTC 患者 OS 方面表现出色,5 年和 10 年的曲线下面积(AUC)分别达到 73.4% 和 76.5% ,DCA 曲线显示在 5 年和 10 年都有显著的净获益,交叉验证的 5 年和 10 年 AUC 值在 0.7 - 0.8 之间。

生存分析和基因功能的初步探索


Kaplan - Meier 曲线分析显示,高风险组和低风险组的 OS 存在显著差异(p=0.049)。GO 和 KEGG 分析表明,AC007494.3 和 AC019226.2 基因参与钙离子依赖的胞吐正调控、纤毛运动等生物学过程,涉及细胞外区域等细胞组分,具有叶酸结合等分子功能,还与抗叶酸耐药、细胞因子 - 细胞因子受体相互作用等信号通路相关。

在讨论部分,研究人员指出,本研究首次揭示了 Tec 家族与 DTC 患者 OS 的关联,并构建了有效的预测模型,为指导患者随访和药物研发提供了新视角。同时,研究也发现 T 分期与 DTC 患者 OS 相关,而 55 岁这一年龄界限与 OS 无显著关联,这与其他研究结果存在差异,可能与不同研究的患者群体和随访时间有关。此外,虽然远处转移通常被认为与患者生存相关,但本研究因随访时间较短未发现显著相关性,这也提示需要更长时间的随访来进一步明确。与其他针对 DTC 相关基因预测模型的研究不同,本研究聚焦于 Tec 家族基因,为该领域的研究增添了新的内容。然而,研究也存在一定局限性,如 TCGA 数据库缺乏更多临床病理数据和复发数据,关键基因的具体功能还需更多研究证实,模型也有待外部数据验证。

总体而言,该研究表明 Tec 蛋白与 DTC 患者的 OS 密切相关,建议在病理检查中考虑 Tec 家族基因突变情况。AC007494.3 和 AC019226.2 有望成为未来药物研发的靶点,同时对于高风险患者应加强随访监测。这一研究成果为 DTC 的临床诊疗和基础研究提供了重要参考,具有广阔的应用前景和研究价值,为后续相关研究奠定了坚实基础,有望推动 DTC 诊疗水平的进一步提升。

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