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碘难治型甲状腺癌（radioiodine-refractory differentiated thyroid carcinoma,RAIRDTC）因其对放射性碘抵抗的特性而成为难治性疾病之一。目前根据不同的临床指征,RAIR-DTC的治疗方法常采用促甲状腺激素（thyroid stimulating hormone,TSH）抑制下随诊监测、局部治疗及全身治疗三种处置策略,但患者的总体生存期仍然较差。近年来,诱导RAIR-DTC再分化,恢复RAIR-DTC患者对放射性碘的碘敏感性是一种新的治疗策略,然而临床上仍缺乏有效的药物。因此,本研究基于基因表达数据筛选出可提高RAIR-DTC碘摄取的相关靶点,通过构建机器学习、分子对接等计算模型,进而针对候选靶点从中药中筛选新的有效成分,并通过细胞实验和RAIRDTC小鼠模型对筛选得到的中药成分进行验证。旨在为RAIR-DTC治疗筛选新的靶点、寻找碘抵抗的改善方法提供理论基础与实验依据。全文主要分为以下七个部分:1.绪论本章主要围绕碘难治型甲状腺癌的研究进展,包括碘难治型甲状腺癌的发生机制和治疗策略、中药治疗碘难治型甲状腺癌的研究现状,以及计算模型在新药发现领域中的研究进展等方面进行整理总结。为本课题的开展提供可行性参考。2.影响碘难治型甲状腺癌碘摄取靶点的筛选本章使用浙江省肿瘤医院提供的碘难治型与碘敏感型甲状腺癌的临床样本,对差异表达的65个基因进行了KEGG、GO功能富集分析及差异表达基因编码蛋白与MAPK通路蛋白的相互作用网络分析,选择与MAPK通路相关的差异表达基因PDGFRA作为逆转碘难治型甲状腺癌碘抵抗的靶点。基于公共数据分析PDGFRA在不同甲状腺癌中的表达、PDGFRA与MAPK通路蛋白相互作用网络、PDGFRA与甲状腺特异性基因的相关性及PDGFRA的总体生存曲线进一步验证了PDGFRA与碘难治型甲状腺癌碘摄取存在着密切联系,表明了PDGFRA作为碘难治型甲状腺癌碘摄取的候选靶点的可行性。3.基于SVM预测模型的潜在PDGFRA抑制剂筛选本章基于Binding Database和CHEMBL数据库收集了423个阳性样本（PDGFRA抑制剂）,577个阴性样本（非活性化合物）作为建模样本,并分别以4:1的比例分成训练集与测试集。同时,基于TCMSP和TCMID数据库收集了116种中药包含的2994个中药成分作为候选中药成分库用于筛选潜在PDGFRA抑制剂。接下来,在使用MOE计算得到的化合物354个分子描述符的基础上,构建随机森林模型进行特征描述符的筛选,当模型参数n＿estimator、max＿depth、min＿sample＿split和min＿sample＿leaf的值分别为177、17、2和1时,模型的性能最佳。根据最优化随机森林模型输出的模型计算的特征重要性得分,得分大于0.0037的93个分子描述符被选作特征描述符,并用于构建PDGFRA抑制剂的SVM预测模型。当参数c的值为8,参数γ的值为0.03135时,SVM预测模型对测试集的准确率高达94%。使用PDGFRA抑制剂预测模型,从中药库的化合物中预测得到30个中药成分作为潜在的PDGFRA抑制剂。4.基于分子对接模型筛选潜在PDGFRA抑制剂本章通过构建分子对接模型考察SVM预测模型得到的30个潜在PDGFRA抑制剂与PDGFRA的结合情况。以潜在PDGFRA抑制剂为配体,PDGFRA蛋白为受体进行全局对接发现,19个潜在PDGFRA抑制剂与PDGFRA的活性区域有氢键结合。以化合物的可获得性,与PDGFRA活性区域有结合且对接得分更低为原则进一步筛选获得10个潜在PDGFRA抑制剂,用于后续实验验证。5.PDGFRA抑制剂对于碘难治型甲状腺癌碘摄取效果的体外研究本章主要针对SVM预测模型及分子对接模型筛选出的10个潜在PDGFRA抑制剂进行实验验证。首先,基于CCK8实验考察了潜在PDGFRA抑制剂对不同甲状腺癌细胞及正常甲状腺细胞活力的影响,以PDGFRA依赖方式发挥其抗癌活性的化合物对PDGFRA高表达细胞的作用应优于其他细胞为筛选原则,选择氧化小檗碱、4’,5,7-三甲氧基黄酮和甘草酚作为候选PDGFRA抑制剂。随后,对这3种PDGFRA抑制剂进行体外放射性碘摄取实验,发现三者均能提高体外碘难治型甲状腺癌碘摄取效果,而4’,5,7-三甲氧基黄酮效果最优。6.4’,5,7-三甲氧基黄酮提高碘难治型甲状腺癌摄碘能力的机制研究本章基于体外实验证实4’,5,7-三甲氧基黄酮对甲状腺癌的克隆形成、迁移、侵袭均有抑制作用。同时,验证了4’,5,7-三甲氧基黄酮是一个新的PDGFRA抑制剂,其通过与PDGFRA结合并抑制PDGFRA的磷酸化,从而抑制下游的p38 MAPK通路的激活,促进NIS的表达,最终使甲状腺癌细胞对于放射性碘的摄取能力增强。7.4’,5,7-三甲氧基黄酮提高碘难治型甲状腺癌摄碘能力的动物实验研究本章主要以IHH4皮下荷瘤裸鼠为模型探究了4’,5,7-三甲氧基黄酮的体内生物活性。首先通过监测4’,5,7-三甲氧基黄酮给药期间荷瘤小鼠的生长状态,发现4’,5,7-三甲氧基黄酮无明显毒性,对荷瘤小鼠的生长状态影响较小。通过组织切片的H＆E染色及血浆中肝肾功能指标的检测发现4’,5,7-三甲氧基黄酮无肝肾毒性。针对4’,5,7-三甲氧基黄酮对碘难治型甲状腺癌摄碘能力影响的考察表明,与未给药组相比,经过4’,5,7-三甲氧基黄酮治疗后,肿瘤组织内对于碘的摄取能力提高了4倍。通过对其发挥作用的分子机制研究发现4’,5,7-三甲氧基黄酮可抑制MAPK通路的激活,提高组织内NIS表达水平,从而提高甲状腺癌的摄碘能力。综上所述,本研究基于碘难治型及碘敏感型甲状腺癌的差异表达基因的功能富集分析及蛋白-蛋白相互作用网络分析筛选得到与RAIR-DTC放射性碘摄取联系紧密的靶点——PDGFRA。通过结合机器学习及分子对接模型,构建了高效准确的PDGFRA抑制剂筛选模型,并从中药中筛选可促进RAIR-DTC的放射性碘摄取的活性成分——4’,5,7-三甲氧基黄酮。体内外实验结果表明,4’,5,7-三甲氧基黄酮抑制PDGFRA-MAPK通路激活,提高NIS的表达水平,改善甲状腺癌的摄碘能力。研究成果为RAIR-DTC协同治疗药物的开发和改善RAIR-DTC治疗效果提供理论参考;为扩大中药在甲状腺癌临床治疗中的应用,寻找新的药用资源提供新的策略。