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目的：
这些年以来，甲状腺癌（thyroid cancer，TC）的发病率居高不下。甲状腺癌的发病率据最新美国肿瘤学统计年报其已经成为第一位。在2019年，全美预计有52000例新发病例和2170例甲状腺癌相关死亡病例。于此同时，中国肿瘤学统计年报也显示，甲状腺癌在30岁以下年轻女性高发；甲状腺癌发病率在30-59岁的女性人群中仅仅低于乳腺癌发病率。
虽然甲状腺癌的防治情况如此严峻，人们对其探索进程也从未停下脚步。从基因组学、转录组学、蛋白组学多个层面对甲状腺癌进行了解，认识到正常组织到发生癌变是受到复杂的多基因相互作用影响。然而纵使如此，人们对甲状腺癌具体的发生发展机制仍然不是十分清楚，这也要求着我们需要对复杂的肿瘤发生机制和调节网络进行细致深入了解。通过对不同基因、基因相互作用研究，能为甲状腺治疗提供新的诊疗思路，为寻找个体化生物治疗靶点提供可靠的理论支撑。
方法：
为了研究甲状腺癌的转录组表达谱，通过对19对配对乳头状甲状腺癌(PTC)和邻近甲状腺正常组织的二代基因深度测序分析筛选显著差异的表达基因。通过原始数据整理、生信比较发现一系列在甲状腺癌具有明显表达差异的基因。对于已经通过上述筛选的差异表达基因，利用现有成熟生信分析库GO（Gene Ontology）和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）将可能参与到肿瘤发生发展进程或信号通路的差异表达基因进行分析。于此同时，通过文献调研最终确定在甲状腺癌中GAP43可能是一个具有重要生物学价值的差异表达基因。随后，采用逆转录实时荧光定量PCR（RT-qPCR）实验验证在50对甲状腺癌和邻近正常组织中以及甲状腺癌细胞株中（Htori-3，TPC1，KTC1，BCPAP）的GAP43基因在甲状腺癌中的表达量。并且，我们还根据50例甲状腺癌的TCGA（The cancer Genome Atlas）数据库的临床病理特征和我们自身队列临床数据，分析了GAP43表达水平与临床病理特征之间的关系。紧接着，为了研究该基因功能，我们采用了基因敲除技术（siRNA干扰技术）验证GAP43在甲状腺癌细胞株（TPC1,BCPAP）中的生物学功能。细胞学实验用于验证敲除GAP43基因后对甲状腺癌细胞增殖、细胞凋亡、细胞迁移侵袭的影响。最后，对于GAP43如何导致甲状腺癌发生转移的通路进行初步探索。，EMT通路重要的下游信号分子：N-cadherin、E-cadherin、Vimentin都通过免疫印迹实验检测敲除后其表达量水平变化。
结果：
在质量控制和背景过滤原始测序数据后，我们筛选符合条件的系统性转录组表达谱。随后我们生物信息学分析，R语言算法绘制19对样本的HeatMap。结果表明，癌症组与正常组织组基因表达具有明显的差别。我们使用了EB-Seq算法一共得到了约17000个差异表达的基因。随后我们调查在19例样本中同向变化的统共801个差异表达基因作为我们下一系列研究对象。之后，通过文献调研和生物信息学信号通路分析从801个基因中挑选得到一个具有潜力的目的基因：GAP43。
通过TCGA数据库测序数据分析得到：GAP43基因在甲状腺癌组织中表达明显高于正常组织，这点与我们RT-qPCR结果一致。此外，我们通过TCGA临床数据库统计分析，GAP43高表达与淋巴结转移(P＜0.001)和肿瘤大小(P=0.038)显著相关，然而我们自己临床数据库由于数据量不足，并没有得到同样的结论。多因素分析提示甲状腺癌淋巴结转移与GAP43表达量、年龄、性别、组织学类型、肿瘤大小和肿瘤分期相关。
随后，敲除GAP43的甲状腺癌细胞株，与对照组相比，细胞增殖能力明显下降。并且GAP43基因下调后甲状腺癌细胞株（TPC1、BCPAP）的迁移侵袭能力也明显下降（P＜0.05）。流式凋亡实验同样证明，GAP43敲除后，细胞凋亡明显增加，并且主要集中在晚期凋亡（P＜0.05）。GAP43基因敲除后，EMT通路关键蛋白发生变化：N-cadherin、Vimentin表达量减少，E-cadherin表达量增加。
结论：
通过高通量全转录组测序分析以及生物信息学分析，在甲状腺癌中我们发现了潜在致癌GAP43基因并且发现GAP43在肿瘤细胞中表达显著上调。通过TCGA数据库临床病理数据分析，发现GAP43的表达水平与甲状腺癌淋巴结转移有密切关系。通过一系列细胞学实验，我们发现低表达GAP43可引起甲状腺癌细胞株的细胞增殖和迁移能力的减弱。进一步流式细胞实验，发现GAP43敲除可以导致癌细胞发生晚期凋亡。最后通过免疫印迹实验，我们发现GAP43敲低后细胞的EMT通路上的关键蛋白发生变化。我们的研究结果证明了在甲状腺癌里GAP43发挥的重要作用，这些有趣的发现为甲状腺癌的诊断和治疗提供了潜在的分子标记。
这些年以来，甲状腺癌（thyroid cancer，TC）的发病率居高不下。甲状腺癌的发病率据最新美国肿瘤学统计年报其已经成为第一位。在2019年，全美预计有52000例新发病例和2170例甲状腺癌相关死亡病例。于此同时，中国肿瘤学统计年报也显示，甲状腺癌在30岁以下年轻女性高发；甲状腺癌发病率在30-59岁的女性人群中仅仅低于乳腺癌发病率。
虽然甲状腺癌的防治情况如此严峻，人们对其探索进程也从未停下脚步。从基因组学、转录组学、蛋白组学多个层面对甲状腺癌进行了解，认识到正常组织到发生癌变是受到复杂的多基因相互作用影响。然而纵使如此，人们对甲状腺癌具体的发生发展机制仍然不是十分清楚，这也要求着我们需要对复杂的肿瘤发生机制和调节网络进行细致深入了解。通过对不同基因、基因相互作用研究，能为甲状腺治疗提供新的诊疗思路，为寻找个体化生物治疗靶点提供可靠的理论支撑。
方法：
为了研究甲状腺癌的转录组表达谱，通过对19对配对乳头状甲状腺癌(PTC)和邻近甲状腺正常组织的二代基因深度测序分析筛选显著差异的表达基因。通过原始数据整理、生信比较发现一系列在甲状腺癌具有明显表达差异的基因。对于已经通过上述筛选的差异表达基因，利用现有成熟生信分析库GO（Gene Ontology）和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）将可能参与到肿瘤发生发展进程或信号通路的差异表达基因进行分析。于此同时，通过文献调研最终确定在甲状腺癌中GAP43可能是一个具有重要生物学价值的差异表达基因。随后，采用逆转录实时荧光定量PCR（RT-qPCR）实验验证在50对甲状腺癌和邻近正常组织中以及甲状腺癌细胞株中（Htori-3，TPC1，KTC1，BCPAP）的GAP43基因在甲状腺癌中的表达量。并且，我们还根据50例甲状腺癌的TCGA（The cancer Genome Atlas）数据库的临床病理特征和我们自身队列临床数据，分析了GAP43表达水平与临床病理特征之间的关系。紧接着，为了研究该基因功能，我们采用了基因敲除技术（siRNA干扰技术）验证GAP43在甲状腺癌细胞株（TPC1,BCPAP）中的生物学功能。细胞学实验用于验证敲除GAP43基因后对甲状腺癌细胞增殖、细胞凋亡、细胞迁移侵袭的影响。最后，对于GAP43如何导致甲状腺癌发生转移的通路进行初步探索。，EMT通路重要的下游信号分子：N-cadherin、E-cadherin、Vimentin都通过免疫印迹实验检测敲除后其表达量水平变化。
结果：
在质量控制和背景过滤原始测序数据后，我们筛选符合条件的系统性转录组表达谱。随后我们生物信息学分析，R语言算法绘制19对样本的HeatMap。结果表明，癌症组与正常组织组基因表达具有明显的差别。我们使用了EB-Seq算法一共得到了约17000个差异表达的基因。随后我们调查在19例样本中同向变化的统共801个差异表达基因作为我们下一系列研究对象。之后，通过文献调研和生物信息学信号通路分析从801个基因中挑选得到一个具有潜力的目的基因：GAP43。
通过TCGA数据库测序数据分析得到：GAP43基因在甲状腺癌组织中表达明显高于正常组织，这点与我们RT-qPCR结果一致。此外，我们通过TCGA临床数据库统计分析，GAP43高表达与淋巴结转移(P＜0.001)和肿瘤大小(P=0.038)显著相关，然而我们自己临床数据库由于数据量不足，并没有得到同样的结论。多因素分析提示甲状腺癌淋巴结转移与GAP43表达量、年龄、性别、组织学类型、肿瘤大小和肿瘤分期相关。
随后，敲除GAP43的甲状腺癌细胞株，与对照组相比，细胞增殖能力明显下降。并且GAP43基因下调后甲状腺癌细胞株（TPC1、BCPAP）的迁移侵袭能力也明显下降（P＜0.05）。流式凋亡实验同样证明，GAP43敲除后，细胞凋亡明显增加，并且主要集中在晚期凋亡（P＜0.05）。GAP43基因敲除后，EMT通路关键蛋白发生变化：N-cadherin、Vimentin表达量减少，E-cadherin表达量增加。
结论：
通过高通量全转录组测序分析以及生物信息学分析，在甲状腺癌中我们发现了潜在致癌GAP43基因并且发现GAP43在肿瘤细胞中表达显著上调。通过TCGA数据库临床病理数据分析，发现GAP43的表达水平与甲状腺癌淋巴结转移有密切关系。通过一系列细胞学实验，我们发现低表达GAP43可引起甲状腺癌细胞株的细胞增殖和迁移能力的减弱。进一步流式细胞实验，发现GAP43敲除可以导致癌细胞发生晚期凋亡。最后通过免疫印迹实验，我们发现GAP43敲低后细胞的EMT通路上的关键蛋白发生变化。我们的研究结果证明了在甲状腺癌里GAP43发挥的重要作用，这些有趣的发现为甲状腺癌的诊断和治疗提供了潜在的分子标记。