未分化甲状腺癌中RAP1GAP基因甲基化模式的特征分析

《Human Gene》：Characterization of RAP1GAP gene methylation pattern in anaplastic thyroid carcinoma

本研究探讨ATC患者中RAP1GAP基因及蛋白表达与特定CpG位点甲基化的关系，发现CpG74a和CpG24甲基化与基因表达抑制相关，5-Aza处理可逆转甲基化并上调RAP1GAP表达，提示其作为ATC诊断和治疗的潜在靶点。

　　

Bita Faam | Mehdi Totonchi | Reza M. Robati | Laya Sadat Khorsandi

伊朗阿瓦兹琼迪沙普尔医科大学细胞与分子研究中心

摘要

背景

导致甲状腺未分化癌（ATC）发生和发展的分子机制包括遗传和表观遗传修饰。在ATC中，差异性高甲基化与肿瘤抑制基因（TSG）的沉默有关。作为TSG之一的RAP1GAP，在甲状腺癌的进展中起着重要作用。因此，我们的目标是检测德黑兰地区ATC患者中RAP1GAP基因和蛋白的表达水平，以及CpG74a、CpG74b和CpG24位点的DNA甲基化模式。

材料与方法

在这项病例对照研究中，使用了2018年至2020年间接受甲状腺切除术的40名患者（17名男性和23名女性）的新鲜甲状腺组织。通过甲基化特异性PCR（MSP）技术确定CpG位点的甲基化模式，并评估了RAP1GAP的mRNA表达和蛋白水平。SW1736细胞被5-氮杂-2'-脱氧胞苷（5-Aza）处理以去甲基化这些区域。

结果

与良性肿瘤和对照组相比，ATC患者的所有CpG位点的甲基化水平均显著升高（P < 0.001）。CpG24和CpG74a的高甲基化与ATC组织中RAP1GAP基因和蛋白的表达降低相关。SW1736细胞经5-Aza（15 μM）处理后，CpG74a去甲基化，RAP1GAP表达增加。

结论

总之，本研究强调了RAP1GAP高甲基化在ATC中的关键作用，确定了CpG74a作为甲状腺癌亚型共有的调控位点，而CpG24则成为ATC的潜在鉴别生物标志物。

引言

甲状腺未分化癌（ATC）是一种罕见但极具侵袭性的甲状腺癌类型，约占所有甲状腺癌病例的1-2%（Uchechukwu等，2022年），患者的中位生存期约为3-6个月。欧洲和美国的癌症登记数据显示，年龄调整后的发病率约为每10万人年0.1至0.3例（D Ridder等，2020年；Amphlett等，2010年）。 2019年，伊朗的甲状腺癌年龄标准化发病率为每10万人3.63例，年龄标准化患病率为每10万人30.19例（Azangou-khyavy等，2022年）。然而，在伊朗，尚未提供像ATC这样的罕见类型的组织学数据。这种恶性肿瘤具有极强的侵袭性，对传统疗法反应不佳，这凸显了理解其潜在机制的必要性（Xia等，2024年）。导致ATC发生和发展的分子机制包括遗传变异、信号通路改变和表观遗传修饰（Samimi等，2020年）。值得注意的是，DNA甲基化已被确定为一种重要的表观遗传变异，它在基因表达调控和肿瘤进展中起着关键作用（Wang等，2024年）。DNA甲基化涉及在CpG二核苷酸的胞嘧啶残基5′位置添加甲基，通常导致基因沉默（Wang等，2018年）。异常的DNA甲基化通过使肿瘤抑制基因（TSG）失活和致癌基因激活在癌症中起重要作用（Zhu和Cheng，2017年）。在ATC中，异常的DNA甲基化与通常抑制肿瘤发展的基因沉默以及增强癌细胞存活和侵袭性的通路紊乱有关（Zafon等，2019年）。最近的研究强调了DNA甲基化在ATC病理生理学中的关键作用，确定了对该疾病侵袭性至关重要的特定甲基化模式（Iancu等，2020年）。异常的甲基化模式可能决定了ATC的分子特征，从而具有作为早期诊断、预后评估和治疗效果评估的生物标志物的潜力。目前，将DNA甲基化作为潜在治疗靶点的研究是一个活跃的研究领域，旨在逆转表观遗传改变并改善ATC患者的临床结果。RAP1GAP基因编码一种GTP酶激活蛋白（GAP），在调节RAS相关蛋白1（RAP1）的表达中起关键作用。RAP1被认为是一种TSG，在包括甲状腺癌在内的多种人类肿瘤的进展中起重要作用（Yan等，2021年）。虽然导致RAP1GAP下调的确切信号尚未确定，但已提出了多种机制（Faam等，2022年；Zuo等，2010年）。本研究分析了德黑兰ATC患者中RAP1GAP基因和蛋白的表达及其与选定CpG位点DNA甲基化模式的关系。为了加深理解，将ATC中RAP1GAP基因的DNA甲基化模式与我们之前关于髓样甲状腺癌（MTC）和分化型甲状腺癌（DTC）的数据进行了比较。此外，还研究了去甲基化剂对表观遗传变异的影响。本研究的结果可能有助于理解ATC的分子机制，并推进针对性的临床策略。

研究设计与样本收集

本研究是一项病例对照研究，涉及2018年至2020年间在德黑兰Erfan医院接受甲状腺切除术的40名患者。参与者包括17名男性（42.5%）和23名女性（57.5%），平均年龄为54.1 ± 8.81岁。入选标准是通过细针穿刺（FNA）确诊为甲状腺结节。甲状腺组织被分为三类：正常（n = 15）、良性（n = 15）和ATC（n = 10）。所有组织样本均立即进行了...

选定人群的基线特征

对参与者的人口统计特征进行分析后发现，ATC组中的女性人数比男性多20%。此外，ATC患者的平均年龄明显高于对照组（ATC：64.2 ± 13.8岁；对照组：48.2 ± 7.53岁；P < 0.05）。ATC组和对照组之间的肿瘤大小存在显著差异，ATC组的肿瘤大小为1.80厘米（± 0.43厘米），对照组为1.53厘米（± 0.24厘米（P = 0.01）（表2）。

RAP1GAP基因表达

...

讨论

本研究显示，ATC患者的RAP1GAP基因及其蛋白水平显著下调，这与先前报道的甲状腺恶性肿瘤中肿瘤抑制基因沉默的结果一致（Macia等，2012年；Yan等，2021年）。观察到的下调可能主要归因于RAP1GAP基因调控区域的高甲基化（Zuo等，2010年）。

结论

总之，本研究强调了RAP1GAP高甲基化在ATC中的关键作用，CpG74a作为甲状腺癌亚型共有的调控位点，而CpG24作为ATC的鉴别生物标志物。这些发现不仅丰富了关于甲状腺癌表观遗传景观的知识，还为开发早期诊断标志物和针对异常DNA甲基化的个性化治疗策略开辟了途径。

资助

本研究得到了伊朗阿瓦兹琼迪沙普尔医科大学的支持（代码：CMRC 122）。

伦理声明

本研究得到了阿瓦兹琼迪沙普尔医科大学伦理委员会的批准（编号：Ajums. Rec. 1393.151）。本研究得到了伊朗阿瓦兹琼迪沙普尔医科大学的支持（代码：CMRC 122）。

作者贡献声明

Bita Faam：撰写——原始草稿、项目管理、方法学、调查、数据分析、概念化。 Mehdi Totonchi：方法学、数据分析。 Reza M. Robati：撰写——审阅与编辑、监督。 Laya Sadat Khorsandi：撰写——原始草稿、验证、监督、调查、数据分析。

利益冲突声明

作者没有需要披露的相关财务或非财务利益。

致谢

无。

术语表

ATC

甲状腺未分化癌

DTC

分化型甲状腺癌

MTC

髓样甲状腺癌

TSG

肿瘤抑制基因

RAP1GAP

一种肿瘤抑制基因

CpG

一个胞嘧啶后接鸟嘌呤的DNA区域，常参与基因调控

MSP

甲基化特异性PCR

5-Aza-2

脱甲基化试剂

表观遗传

不改变DNA的基因表达的可遗传变化

序列DNA甲基化

在DNA上添加甲基

FNA

细针穿刺