血液样本线粒体功能评估显示甲状腺癌与增生患者的不同模式

代谢适应是癌症的一个标志，可能被用来开发新的诊断和治疗工具。由于怀疑甲状腺癌而接受甲状腺切除术的患者中，实际上只有约50%患有该病，这突显了当前工具的诊断局限性。我们探索了使用非侵入性血液测试准确诊断甲状腺癌的可能性。我们分析了来自马德里12 de Octubre大学医院两个独立队列的接受甲状腺切除术患者的血液和甲状腺组织样本。如预期，甲状腺癌和增生的组织学比较显示前者具有更高的增殖和凋亡率以及增强的血管改变。值得注意的是，它们还揭示了膜结合磷酸化AKT水平增加，提示糖酵解增强，以及线粒体亚细胞分布的改变。这两个特征都是原发性肿瘤中常见的代谢适应。这些数据连同癌症组织样本中mtDNA拷贝数减少和线粒体抗氧化剂PRX3水平升高，提示存在线粒体氧化应激。在血浆中，癌症患者显示出更高水平的cfDNA和mtDNA。值得注意的是，血浆mtDNA水平与组织中的水平呈负相关，提示较高的死亡率与较低的mtDNA拷贝数相关。在PBMCs中，癌症患者显示出更高水平的PGC-1α，一种线粒体功能的正调节因子，但这种增加并未伴随其靶基因的相应诱导，提示癌症患者的活性降低。我们还观察到癌和增生患者在基因表达水平上PRDX3/PFKFB3相关性存在显著差异，也表明癌症患者全身代谢应激增加。组织中mtDNA水平与PBMCs的相关性进一步强调了全身代谢与肿瘤代谢之间的相互联系。对血浆、PBMCs和组织样本中线粒体基因ND1的评估表明，它可能是全身氧化代谢的良好生物标志物，ND1/mtDNA比值在PBMCs和组织样本中呈正相关。相反，ND4评估将对肿瘤发展具有信息性，ND4/mtDNA比值在肿瘤背景下特异性地改变。综合来看，我们的数据表明甲状腺癌中的代谢失调可以在血液样本中准确监测，并可能被利用来准确区分癌症与增生。