六基因线粒体特征预测去分化型甲状腺癌预后：风险模型构建与免疫微环境解析

　　本研究通过整合多组学数据，鉴定出6个线粒体功能障碍相关基因（SLC26A4、SLC25A37、KCNQ1、PMAIP1、DPP4和NOX4），构建了去分化甲状腺癌（DDTC）预后风险模型。研究证实该模型能有效预测患者生存（高风险组10年生存率<10%），并揭示高风险组与细胞因子受体互作、氧化磷酸化通路异常密切相关。通过免疫浸润分析发现CD4+记忆T细胞等4种免疫细胞亚群分布显著差异，药物敏感性测试筛选出40种高风险组敏感药物（含硼替佐米）。研究为DDTC的靶向治疗和患者分层提供了新视角。

　　

研究背景与意义

去分化甲状腺癌（Dedifferentiated Thyroid Cancer, DDTC）是一种高度恶性、浸润性强的肿瘤类型。尽管85%的分化型甲状腺癌（DTC）患者通过手术、放射性碘治疗和TSH抑制可获得良好预后，但5-15%的患者会出现局部复发或远处转移（常见于肺和骨骼），其中三分之一会进展为去分化状态，导致10年生存率降至10%以下。目前临床缺乏有效的预后评估工具，BRAF/RAS等基因突变不能独立预测复发风险，且ATA风险分层仅依赖初始病理特征无法动态评估。

线粒体功能障碍通过多重机制驱动DDTC的进展：代谢重编程（氧化磷酸化抑制/糖酵解增强）导致碘转运体NIS表达丧失，引发放射性碘抵抗；线粒体活性氧（ROS）积累稳定HIF-1α并激活上皮-间质转化（EMT）程序；凋亡抵抗（如BCL-2家族上调和p53失活）及线粒体动力学失调共同促进细胞生存和侵袭能力。因此，探索线粒体功能障碍相关基因（Mitochondrial Dysfunction Related Genes, MDRGs）对DDTC预后评估和靶向治疗具有重要意义。

数据与方法

研究整合了TCGA-THCA数据库（505例甲状腺癌和59例正常样本）和GEO数据集（GSE33630、GSE76039，含252例DDTC和59例正常样本）。通过16个甲状腺分化相关基因（DIO1、DIO2等）计算分化评分，将TCGA样本分为高分化组和去分化组。采用edgeR包筛选差异表达基因（DEGs），并通过WGCNA构建共表达网络识别甲状腺癌相关模块。从Genecards数据库获取1674个MDRGs（相关性评分≥5），最终交集获得41个差异表达的MDRGs（DE-MDRGs）。

通过GO/KEGG富集分析揭示DE-MDRGs主要涉及凋亡信号通路、线粒体外膜、泛素蛋白连接酶结合等生物学过程，以及p53信号通路、AGE-RAGE信号通路等与线粒体功能障碍相关的通路。利用LASSO-Cox回归从11个预后相关DE-MDRGs中筛选出6个关键基因（SLC26A4、SLC25A37、KCNQ1、PMAIP1、DPP4和NOX4）构建风险模型，计算公式为：风险评分 = (-0.51)×SLC26A4 + 1.59×SLC25A37 + (-2.79)×KCNQ1 + 1.78×PMAIP1 + (-0.22)×DPP4 + 0.60×NOX4。

研究将样本按5:5分为训练集和验证集，通过Kaplan-Meier曲线、ROC曲线（AUC值1年0.998，5年1.000）验证模型预测效能。结合病理T分期构建列线图（C-index=0.927），校准曲线和决策曲线分析（DCA）显示其具有良好临床适用性。

关键发现

基因表达与功能验证：在GEO合并数据集中，SLC26A4、SLC25A37和KCNQ1在DDTC中显著下调，而PMAIP1、DPP4和NOX4显著上调。通过qRT-PCR在甲状腺正常细胞（Nthy）和DDTC细胞系（THJ16T、8505C、Cal-62）中验证了SLC26A4、KCNQ1、PMAIP1、DPP4和NOX4的表达趋势与数据库一致。

通路富集分析：GSEA显示高风险组富集在细胞因子受体互作、ECM受体互作、肥厚型心肌病等通路，而低风险组富集于氧化磷酸化和核糖体通路。高风险组中"细胞因子活性"、"抗菌体液免疫"等生物学过程显著激活，提示免疫调节异常在DDTC进展中起关键作用。

免疫微环境特征：CIBERSORT分析发现高风险组中活化树突状细胞（ADC）、活化CD4⁺记忆T细胞、浆细胞和调节性T细胞（Tregs）浸润水平显著改变。相关性分析显示SLC26A4和KCNQ1与ADC呈负相关，而SLC25A37、PMAIP1和NOX4与ADC正相关。PMAIP1与活化CD4⁺记忆T细胞正相关，与浆细胞负相关；PMAIP1和DPP4均与Tregs正相关。

药物预测与分子对接：从GDSC数据库筛选出67种抗癌药物，其中40种对高风险组更敏感（如硼替佐米），27种对低风险组更敏感。通过DGIdb预测41种靶向药物，分子对接显示KCNQ1-吲哚美辛（-7.1 kcal/mol）、PMAIP1-硼替佐米（-5.5 kcal/mol）、DPP4-西格列汀（-7.3 kcal/mol）、SLC25A37-枸橼酸钠（-4.4 kcal/mol）、NOX4-右美沙芬（-9.1 kcal/mol）具有稳定结合能力。

ceRNA调控网络：构建了包含6个mRNA、99个miRNA和53个lncRNA的调控网络，例如IGF2-AS通过吸附hsa-miR-197-3p调控KCNQ1，CYB561D2通过hsa-miR-26b-5p调控SLC26A4，揭示了基因表达的转录后调控机制。

临床意义与创新性

本研究首次系统性地将线粒体功能障碍相关基因与DDTC预后相结合，构建的六基因特征模型不仅具有优异预测性能（训练集5年AUC=1.000），还揭示了免疫微环境失调与线粒体功能的内在关联。发现的候选药物如右美沙芬（NOX4抑制剂）和硼替佐米（PMAIP1靶向剂）为DDTC治疗提供了再利用方向。通过ceRNA网络阐明了基因表达的调控机制，为后续实验验证提供了理论基础。

研究局限性包括样本量较小、缺乏外部验证队列以及未进行功能实验验证。未来需要通过多中心临床样本验证模型稳健性，并利用基因编辑技术深入探究关键基因的功能机制。

结论

本研究鉴定出6个与DDTC预后密切相关的MDRGs，构建的风险模型和列线图能准确预测患者生存。高风险组与免疫调节异常、氧化应激通路激活显著相关，免疫细胞浸润模式差异和药物敏感性特征为个体化治疗提供了新策略。研究成果为DDTC的预后评估、靶向治疗和患者分层提供了有价值的生物标志物和理论依据。