手艺研发
甲状腺结节分子诊断新突破：免疫应答DNA甲基化特征助力结节良恶性判别诊断
克日，复旦大学隶属中山医院刘凌晓教授团队，中日友好医院钟定荣教授团队、陈皇教授团队团结ca88生物，通过周全剖析甲状腺良恶性结节的DNA甲基化谱，发明两者具有差别免疫应答模式，并使用15个免疫应答相关基因的DNA甲基化标记物开发了一种新型的诊断工具MeIS 。相关研究效果在线揭晓于内渗透和代谢领域的国际权威期刊Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism (IF 5.0) [1] 。
甲状腺癌的发病率近年来一连升高，现在已跃居我国恶性肿瘤发病率的第三位，其中绝大部分为乳头状甲状腺癌（>80%）[2] 。细针穿刺活检（FNAB）是筛查和诊断甲状腺结节的金标准要领 。只管其准确性较高，但仍有约20%的甲状腺结节的良恶性无法在细胞学上被确诊[3] 。通常建议对可疑病变施行甲状腺切除术；然而，大大都情形在手术后的评估中会被确诊为良性 。因此，这些患者会接受不须要的手术，并需要终身举行甲状腺激素替换治疗 。现有的甲状腺结节分子诊断手艺仍然保存应用的局限性 。因此，在临床实践中引入更准确的甲状腺癌诊断手艺将有助于镌汰太过诊断，降低相关的医疗肩负 。
「研究亮点」
1. 通太过析甲状腺乳头状癌（PTC）和良性甲状腺结节（BTN）的甲基化谱，发明了PTC与BTN中免疫微情形相关的差别甲基化模式 。
2. 十五个免疫应答相关基因的DNA甲基化标记物能够在公共数据集以及回首性手术（组织）样本和细针穿刺活检（组织）样本行列中有用且稳固地区分PTC和BTN 。
3. 免疫应答相关甲基化特征是对BRAF基因突变检测的有益增补，两者团结使用可以提高细胞学意义不明确的甲状腺结节诊断的迅速度 。
「研究要领」
本研究剖析了泉源于GSE107738的RRBS数据（Yim行列），展现了PTCs和BTNs之间的DNA甲基化调控差别，批注保存差别的免疫应答 。使用Yim行列的训练集数据作为基准，建设了ImmunoScore，能够区分PTCs和BTNs，并随后评估其在验证集样本中的性能 。使用Yim训练集中BTNs和PTCs免疫应答基因的差别甲基化区域（DMRs），开发了MeIS（一个包括十五个标记的甲基化分类器），并划分在Yim验证行列（手术组织）、ZS回首性行列（手术组织）和ZS术前行列（FNAB组织）中评估其性能（图1） 。
图1. 研究概览
「研究效果」
甲基化组差别甲基化及去卷积剖析展现良恶性甲状腺结节间差别的免疫应答
使用非负矩阵剖析算法对Yim行列所有样本的甲基化组举行去卷积剖析，发明行列样本的甲基化组主要由三个组分组成 。其中组分1和组分3的特异性甲基化位点相关基因都在免疫应答相关功效显著富集 (adjusted P< 0.05，图2) 。研究者判断了220个良恶性结节的差别甲基化区域（DMR） 。DMR相关基因在免疫应答生物历程和信号转导通路功效显著富集 。这些发明批注，BTN和PTC间差别的甲基化模式可能反应了两者间差别的免疫微情形 。
图2. 良恶性甲状腺结节间差别的甲基化模式和免疫应答
免疫应答相关基因甲基化标记物能有用判别良恶性甲状腺结节
经由特征筛选，使用15个免疫应答相关基因甲基化标记物在训练集样本中构建了良恶性结节分类器（MeIS）, 并在验证集样本中举行了验证 。MeIS在训练集5折交织验证的平均ROC曲线下面积为0.96 (图 3A) 。 在验证集中，ROC曲线下面积为0.98，敏感性为100%, 特异性为84%, PPV为87%, NPV 为100% (图 3B) 。
图3. MeIS模子的ROC曲线.
MeIS模子在两个自力单盲测试行列中均展示了稳固的诊断性能
为验证MeIS模子的稳固性，研究者划分在手术样本行列及FNA样本行列中举行了单盲测试 。在ZS回首性行列中，网络了68例术后组织FFPE样本，包括50例 PTCs和18例 BTNs 。MeIS模子的ROC曲线下面积为0.89 (敏感性= 92%, 特异性 = 83%, PPV = 94%，NPV = 79%；图4) 。在ZS术前行列中，纳入了61例FNA样本 。MeIS 在这个行列中也展示稳固的诊断性能，ROC曲线下面积为0.90 (敏感性 = 84%, 特异性 = 83%, PPV = 84%, NPV = 83%；图4) 。
图4.两个自力验证行列中MeIS的诊断性能
MeIS整合BRAFV600E突变检测能有用诊断细胞学意义不明确甲状腺结节
在细胞学意义不明确的样本中，MeIS在两个自力测试行列中都体现出了一致的诊断性能(图5A) 。整合BRAFV600E检测效果和MeIS的模子（Comb）能进一步提高诊断的迅速度(在Yim测试集, ZS回首性行列和ZS 术前行列中，敏感性划分抵达100%, 98% 和 87%，图5B) 。
图5.细胞学意义不明确样本中MeIS的诊断性能
「结语」
本研究使用15个免疫应答相关基因的DNA甲基化标记物开发了甲状腺结节的诊断工具MeIS 。MeIS显示了稳固的性能，在三个自力验证行列中抵达0.89~0.98的ROC曲线下面积 。别的，在细胞学意义不明确的甲状腺结节中，MeIS和BRAF突变检测互为增补，整合两种检测效果后迅速度提高至87%-100% 。优异的诊断性能和较少的标记物总数展现了其临床应用的潜力 。本研究为进一步开发知足临床需求的低本钱，高性能甲状腺结节诊断试剂盒涤讪了基础 。
「参考文献」
[1] Chen H, Liu YY, Wang FH, et al. 2024. MeIS: DNA Methylation-Based Immune Response Signatures for Thyroid Nodule Diagnostics. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 00, 1–10. https://doi.org/10.1210/clinem/dgae14
[2] Han BF, Zheng RS, Zeng HM，et al. Cancer incidence and mortality in China, 2022. Journal of the National Cancer Center. Volume 4, Issue 1, 2024, Pages 47-53.
[3] He YP, Xu HX, Zhao CK, et al. Cytologically indeterminate thyroid nodules: increased diagnostic performance with combination of US TI-RADS and a new scoring system. Sci Rep. Jul 31 2017;7(1):6906. doi:10.1038/s41598-017-07353-y
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