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背景: 下一代测序技术的出现使疾病的诊断方式出现了巨大的改变,通过全基因组测序技术可以在全基因组范围内大规模、快速、高效的检测出与疾病相关的突变,分析突变与疾病的关系,为疾病的诊断、治疗以及预防提供指导作用。甲状腺癌大约占全身恶性肿瘤的1.6%,近年来发病率一直持续增长。甲状腺癌可以分为乳头状癌(papillary thyroid carcinoma,PTC),滤泡状癌(follicular thyroid carcinoma,FTC),未分化癌(anaplastic thyroid carcinoma,ATC),髓样癌(medullary thyroid carcinoma,MTC)。PTC和FTC起源于滤泡上皮细胞,MTC起源于分泌降钙素的甲状腺C细胞。乳头状甲状腺癌是一种分化较好,生长缓慢,恶性程度比较低的甲状腺癌,大约占甲状腺癌总数的80%~85%。滤泡状甲状腺癌是以滤泡结构为主要组织特征,分化较好,生长缓慢,中度恶性的甲状腺癌,约占甲状腺癌总数的10%~15%,多见于中老年人,女性患者多于男性。未分化癌是一种高度恶性的肿瘤,发展迅速,病程短,多见于老年人。髓样癌是一种中度恶性的肿瘤。根据是否具有遗传性,髓样癌可分为散发性和遗传性,其中散发性占大部分。髓样癌在人群中比较少见。在基因组上的突变,插入,缺失,基因重排等变异对癌症的发生有重要的作用。甲状腺癌的产生主要涉及MAPK信号通路的异常,包括RET/PTC重排,NTRK/TK重排,RAS突变,BRAF突变等;同时还有PI3K/Akt信号通路的异常,包含PTEN基因的突变和缺失,PIK3CA基因的突变和复制,AKT1突变,PPARγ/Pax8重排等。 研究目的: 1.基于下一代高通量测序数据,在全基因组水平挖掘出甲状腺癌中的somatic突变。 2.分析somatic突变谱,探索somatic突变与甲状腺癌的关系,对甲状腺癌的发病机制做进一步了解。 方法: 1.收集11例甲状腺癌症样品,提取相应的癌症组织和癌旁组织DNA,并进行下一代高通量测序,得到相应癌症组织和癌旁组织的DNA测序数据; 2.对高通量的测序数据,应用生物信息学分析方法,找出somatic SNP,somatic INDEL,somatic SV等突变; 3.将上述突变从已有的人类突变数据库(1000Genome,dbSNP137等)以及in-house数据库进行过滤; 4.对突变谱进行绘制,分析突变发生的规律; 5.分析融合基因产生的机制,以及相关基因的表达水平; 6.对得到的新的突变位点进行实验验证,证明该突变位点是否是真正的突变; 7.对突变基因进行信号通路分析,生物学功能分析,研究该突变基因在甲状腺癌中所起的作用。 结果: 1.在碱基突变频谱中,C∶G>T∶A在所有突变类型中所占比例是最高的。对C∶G>T∶A突变周围10bp碱基的分布做一个统计,发现C>T或G>A这种类型的突变右侧第一位碱基G所占的比例比较高,为34%,也就是说在CpG上发生C>T或G>A这种类型的突变是比较多的。而由于CpG是和甲基化息息相关的,甲基化的碱基C会脱氨基形成碱基T,导致C>T突变类型的发生。由此可以猜测甲基化作用和甲状腺癌的发生有密切的关系。 2.在NVZLB、NFHDG、NVFWHJ、NZYGM、SNVZYYR这五例样品中都发现了BRAF V600E突变。 3.在NVZZL,NVZLTY两对样品中都存在CCDC6基因与RET基因的融合;NVZZL癌症组织中RET基因的表达量比癌旁组织升高了七倍;NVZLTY癌症组织中RET基因的表达量比癌旁组织升高了三倍。在NZZC样品中,存在着IRF2BP2基因与NTRK1基因发生了基因融合。NTRK1基因与RET基因都存在于甲状腺癌的信号通路中。该样品癌症组织中RET基因的表达量比癌旁组织升高了二十倍。 结论: 1.BRAF基因编码蛋白是MAPK信号传导通路RAS-RAF-MEK-ERK中的重要激酶,BRAF激酶的持续活化,导致MEK(细胞外信号调节激酶)持续磷酸化,MAPK信号传导通路持续活化,影响细胞的生长和增殖,以致产生癌变。 2.IRF2BP2基因与NTRK1基因融合可能会导致乳头状甲状腺癌的产生。IRF2BP2基因与NTRK1基因融合后,RET基因的表达升高了20倍。RET基因编码受体酪氨酸激酶,该激酶可以促进细胞的生长和分化,神经发育,细胞迁移等许多细胞机制。后期需要在大规模乳头状甲状腺癌样品中进行验证。