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在甲状腺癌诊疗中，乳头状甲状腺癌（PTC）手术决策面临挑战。研究人员开展 PTC 表观基因组分析研究，通过多种技术确定相关生物标志物，能对患者分层。这有助于术前评估风险，为手术规划和个性化治疗提供依据。
甲状腺癌是常见的内分泌系统肿瘤，其中乳头状甲状腺癌（Papillary thyroid carcinoma，PTC）最为多见。通常，PTC 患者经超声筛查早期发现后，生存率有所提高。然而，在临床治疗过程中，仍存在诸多难题。比如，外科医生难以抉择最佳手术时机和手术范围，也不易判断哪些患者存在转移风险或会进展为侵袭性更强的癌症亚型。目前，对于是立即手术还是进行积极监测存在争议，这凸显了开发可靠、微创诊断工具辅助手术决策的迫切性。传统的临床病理指标在预测 PTC 预后方面存在不足，因此，探寻新的预后生物标志物至关重要。
在这样的背景下，来自韩国延世大学医学院江南 Severance 医院等机构的研究人员开展了一项研究，相关成果发表在《npj Precision Oncology》上。该研究旨在利用细针穿刺活检（Fine-needle aspiration biopsy，FNAB）样本，开发基于表观遗传生物标志物的预测系统，以便在术前评估 PTC 的侵袭性。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，收集了 55 例 PTC 患者的肿瘤及相邻正常组织样本，还有 30 例 FNAB 标本。通过对这些样本进行全基因组亚硫酸氢盐测序（Whole genome bisulfite sequencing），结合公共数据库（如 TCGA、GEO）的数据，筛选出差异甲基化区域（Differentially methylated regions，DMRs）。同时，整合 RNA 测序（RNA-seq）和转座酶可及染色质测序（Assay for Transposase-Accessible Chromatin sequencing，ATAC-seq）数据，全面分析基因表达和染色质可及性。此外，运用定量甲基化特异性 PCR（Quantitative methylation-specific PCR，qMSP）技术检测特定基因的甲基化水平，以此验证生物标志物的有效性。
下面来看具体的研究结果：
- PTC 中 DMRs 的鉴定：研究人员分析了 TCGA 和公共数据，确定了 7217 个感兴趣的 CpG 岛区域，进一步筛选得到 333 个 DMRs。通过 K-means 聚类和主成分分析（Principal component analysis，PCA）发现，可将患者分为两个亚组（PTC1 和 PTC2）。生存分析显示，PTC1 组总体生存率更差，且两组在临床病理特征和基因表达上存在差异，这表明 PTC1 可能具有更具侵袭性的表型。
- DNA 甲基化模式和功能意义的表征：根据平均 DNA 甲基化水平，将 329 个 DMRs 重新定义为 245 个高甲基化和 84 个低甲基化区域。基因组注释发现，PTC1 的启动子和远端基因间区域 DNA 甲基化更为频繁。本体分析揭示，高甲基化 DMRs 与发育过程相关基因显著分布有关，且富集 PRC1 和 PRC2 复合物的结合基序，这表明 PTC1 的表观遗传变化与发育过程相关，有助于理解 PTC 的异质性。
- PTC 亚组的转录组分析和差异基因表达分析：对两个亚组和正常组织的 RNA-seq 数据进行 PCA 分析，发现两组能明显区分。差异表达基因（Differentially expressed genes，DEGs）分析将基因分为三个簇，其中 DEG 簇 2 富含免疫相关术语，基因集富集分析（Gene set enrichment analysis，GSEA）表明 PTC1 中与肿瘤发生和肿瘤逃避相关的基因上调。
- PTC 亚组的 DNA 甲基化、基因表达和染色质可及性的综合分析：整合多种数据，确定了 77 个在 PTC1 和 PTC2 中甲基化和表达水平有差异的基因。ATAC-seq 分析发现，PTC1 中染色质可及性增加的区域启动子显著富集，基因本体分析显示这些区域与免疫细胞激活有关；而可及性降低的区域与细胞发育、分化和增殖相关。通过对甲状腺癌细胞系 BCPAP 的处理和随机森林算法分析，确定了 8 个潜在生物标志物，并构建了检测甲基化变化的系统。
- 基于 MSP 的甲基化亚组分型系统的验证和临床应用：利用甲基化特异性 PCR（Methylation-specific PCR，MSP）技术建立了对 PTC 患者进行分子分类的系统。实验表明，该系统能有效区分 PTC1 和 PTC2，且在 FNAB 样本中也能检测到甲基化变化。临床病理分析显示，PTC1 患者肿瘤特征更具侵袭性，这表明基于 qMSP 的甲基化分析可用于术前风险分层。同时，研究发现将 DNA 甲基化亚组分型与 TNM 分期系统相结合，能更好地预测患者生存率。
在研究结论与讨论部分，研究人员通过多种技术确定了 PTC 的不同分子亚型，发现了 7 个关键生物标志物，这些生物标志物在肿瘤进展、转移和免疫调节等方面发挥重要作用。基于 qMSP 的甲基化分析可在 FNAB 样本中检测甲基化变化，为术前风险评估提供了微创方法。这一研究成果有助于外科医生制定更精准的手术方案，如确定手术范围和是否需要辅助治疗等。不过，该研究也存在一定局限性，如样本量相对较小，长期生存影响尚未完全阐明等。未来需要更大规模、长期的研究来进一步验证这些生物标志物，并将其更好地整合到临床实践中，推动甲状腺癌的精准诊疗发展。
