濾泡細胞來源甲狀腺癌的分子病理特點

        【專家簡介】梁智勇，主任醫師，教授，博士研究生導師，多年來主要從事腫瘤病理及腫瘤分子遺傳的研究工作。參與組建協和醫院分子病理靶向診斷實驗室。

        時至今日，甲狀腺癌發病的分子機製仍未完全闡明，但是主要的研究集中在絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)及磷酸肌醇-3 激酶(PI3K)-Akt-mTOR信號通路上。除此之外，在其他惡性腫瘤如黑色素瘤、腦膠質瘤中常見的一些細胞衰老相關或抑癌基因，如端粒酶逆轉錄酶(TERT) 啟動子、CTNNB1、TP53 等基因的突變也在甲狀腺癌中被發現。

        甲狀腺乳頭狀癌的分子病理特點

        甲狀腺乳頭狀癌是最常見的甲狀腺癌病理類型，對其的研究也最為深入。一般而言，甲狀腺乳頭狀癌患者的預後極佳，甚至在發達國家中，相當一部分甲狀腺乳頭狀癌是在因其他原因死亡後的屍檢過程中被發現的。但是也存在一部分預後不佳的形態學亞型，如高細胞型、柱狀細胞型、彌漫硬化型以及鞋釘樣型。甲狀腺乳頭狀癌組織學亞型與分子改變譜的聯係有待進一步研究。

        最新的一項研究提出，可按照分子改變特點將甲狀腺癌分為BRAFV600E型和RAS 型。前者的分子改變包括BRAFV600E 突變、RET 基因融合，主要導致MAPK 信號通路的過度活化，與之相關的甲狀腺分化程度不一。而後者的分子改變包括RAS 基因突變、BRAFK601E基因突變、EIF1AX 基因突變、PAX8/PPARγ 重排以及PI3K 基因突變，其MAPK 信號通路及PI3K-Akt-mTOR 信號通路同時活化，但MAPK 通路活化程度較BRAFV600E 型低，主要見於濾泡亞型的甲狀腺乳頭狀癌以及甲狀腺濾泡癌，多出現在比較年輕的患者且分化程度普遍較好。

        BRAF基因突變

        BRAF 全稱為鼠類肉瘤病毒同源基因B1，在甲狀腺乳頭狀癌中的突變最常見的為第1799 號堿基上胸腺嘧啶被腺嘌呤取代，導致BRAF 基因的第600 個密碼子編碼的氨基酸殘基由纈氨酸變為穀氨酸(BRAFV600E) 。BRAFV600E 突變可使MAPK 信號通路持續激活而不再依賴胞外活化信號的調控，從而表現出更強的增殖、侵襲及轉移潛能。有研究表明，BRAF V600E 突變陽性的細胞係中，PI3K/Akt/mTOR 信號通路被激活，細胞侵襲能力增強。近年來發現BRAF 突變的甲狀腺乳頭狀癌細胞對碘的攝取效率降低，可能因此導致對放射性碘治療相對不敏感。這是由於在BRAF 突變型的甲狀腺乳頭狀癌細胞中，鈉碘共運體(NIS)基因的啟動子去乙酰化，導致其表達較野生型細胞低。

        在甲狀腺乳頭狀癌中，BRAFV600E 總體突變頻率約為40%~70%，並且近年來突變率有增高的趨勢。Xing 等進行的大樣本回顧性研究表明，BRAFV600E 突變陽性患者總體死亡率高於野生型患者。而對於BRAFV600E 突變與淋巴結轉移和遠處轉移等因素是否存在獨立的聯係，各家的報道並不一致。BRAFV600E 突變頻率在甲狀腺乳頭狀癌不同的亞型中各異，如經典型甲狀腺乳頭狀癌的突變發生率有報道為68%，濾泡亞型的突變率則較低，約為10.6%~18.8%，高細胞亞型的突變率可高達80%以上。

        RET/PTC 基因重排

        RET 是一種原癌基因。通常情況下，RET僅在神經棘來源的濾泡旁C 細胞被表達，在濾泡細胞中不表達或僅有非常少量的表達。RET 基因發生重排後，其酪氨酸激酶區與別的基因的啟動子結合，表達有酪氨酸激酶功能的融合蛋白，導致下遊的MAPK 信號通路持續活化。

        RET/PTC 重排在甲狀腺惡性腫瘤中僅見於甲狀腺乳頭狀癌，但也可見於部分良性的甲狀腺結節。在甲狀腺乳頭狀癌中最常見的兩種RET/PTC 重排為RET/PTC1 以及RET/PTC3重排，分別產生CCDC6-RET 和NcoA4-RET 兩種融合基因。在散發性的成人甲狀腺乳頭狀癌中，RET/PTC 重排在甲狀腺乳頭狀癌的發生率從20%到40%均有報道。不同研究之間的差異不排除由地緣因素引起，但更有可能為采用的方法學不同以及腫瘤異質性所致。有報道兒童散發性甲狀腺癌病例中RET/PTC 重排發生率可達45%，遠較成人為高。而在輻射後的甲狀腺乳頭狀癌中發生重排的幾率遠較散發性的病例為高，可達60%~70%。RET/PTC重排與甲狀腺乳頭狀癌的臨床病理聯係目前尚不明確，有報道表明RET/PTC1 多見於甲狀腺乳頭狀癌的經典型而RET/PTC3 多見於實性型，且可能與更強的侵襲性相關。

        NTRK1 重排

        神經營養酪氨酸受體激酶(NTRK1)基因的產物NTRK1 蛋白是一種跨膜受體，主要激活MAPK 信號通路，介導細胞的生長及存活。在甲狀腺惡性腫瘤中，NTRK1 重排僅在甲狀腺乳頭狀癌中有報道，發生率約12.6%，可能與不良預後相關。

        RAS基因突變

        Ras 是MAPK 信號傳導通路上非常重要的一環，RAS 基因12、13 外顯子的點突變導致Ras 與GTP 保持結合的狀態，而61 外顯子突變則使GTP 酶活性下降，無論何種改變都會使Ras 持續激活，令下遊的通路保持活化。NRAS 基因在甲狀腺乳頭狀癌中的突變率約為6.7%~48%，不同報道間的差異可能是由於各個研究入選的病例的病理亞型比例不一致。在濾泡亞型和非濾泡亞型的甲狀腺乳頭狀癌的NRAS 突變率有較大差異：濾泡亞型的甲狀腺乳頭狀癌的NRAS 基因突變率約43%，而在非濾泡亞型的甲狀腺乳頭狀癌腫少見NRAS 基因突變;另有一項早期研究表明，NRAS 突變與甲狀腺乳頭狀癌的複發及歸因死亡率相關。

        PAX8/PPARγ重排

        PAX8 屬於一個轉錄因子家族，該基因表達一種核蛋白，調節甲狀腺濾泡細胞的生長、終末分化及甲狀腺特異基因的表達。PPARγ的產物為類固醇及甲狀腺激素的核受體，與胰島素敏感性、抗增值、抗纖維化以及抗炎症反應相關。發生PAX8/PPARγ重排後，會表達一種PAX8/PPARγ融合蛋白。目前認為該蛋白可阻斷正常的PPARγ及相關基因的效應，而在體外實驗中，PAX8/PPARγ融合蛋白有使正常大鼠甲狀腺細胞係惡性轉化的潛能。

        在甲狀腺乳頭狀癌中，PAX8/PPARγ重排僅見於濾泡亞型，陽性率37%，且與多灶性及血管侵襲性相關。

        PTEN/PI3K/Akt/mTOR信號通路

        Akt，又稱為蛋白激酶B，是一種特異性的色氨酸/蘇氨酸激酶，在PI3K/Akt/Mtor 信號通路中起著中心作用。其上遊元件磷脂酰肌醇-3 激酶(PI3K)介導磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)向磷脂酰肌醇三磷酸(PIP3)的轉化，而抑癌基因PTEN(10 號染色體缺失的磷酸酯酶及張力蛋白同源序列)表達產物則逆轉這一過程的進展。Akt 被PIP3 磷酸化後向下通過一係列複雜過程，最終活化mTOR(哺乳動物雷帕黴素受體)，介導細胞存活、推動細胞周期進展以及促血管生成。

        PIK3CA 基因編碼PI3K 的p110α催化亞單位，其突變熱點位於第9 及20 號外顯子。在甲狀腺乳頭狀癌中，PIK3CA 的點突變非常少見，約1%～1.9%，但該基因的拷貝數增多則較常見，約為14%～53.1%。目前PIK3CA 基因狀態與甲狀腺乳頭狀癌的臨床病理聯係尚未明晰。

        IDH-1 基因突變

        異檸檬酸脫氫酶(IDH-1)基因編碼三羧酸循環的關鍵酶。在正常情況下，IDH-1 能將異檸檬酸轉化為α-酮戊二酸;若IDH-1 基因突變導致其活性功能域的精氨酸殘基被組氨酸取代，變異的IDH-1 會將異檸檬酸轉化為R-2-羥基戊二酸(2HG)，而過量的2HG 累積被認為會增加罹患腦膠質瘤的風險。這一致癌機製隨後在急性非淋巴細胞性白血病中也被發現，在甲狀腺乳頭狀癌中，IDH-1 突變與組織學亞型相關，經典型乳頭狀癌突變率約10%，濾泡型乳頭狀癌約20%。

        TERT啟動子突變

        TERT 參與端粒酶逆轉錄活性功能區構成，該酶在細胞的端粒維護機製中起著重要的作用。TERT 啟動子突變可使胞內端粒酶增多，端粒不縮短，從而令細胞永生化。在甲狀腺乳頭狀癌中，TERT 啟動子突變率為11.8%～22.5%，主要為第228 位點或第250 位點的C 到T 突變。在高細胞亞型中TERT 啟動子突變率可達30.8%。近期的多個研究表明，TERT 啟動子突變與遠處轉移和更差的分化相關。

        甲狀腺濾泡癌的分子病理特點

        甲狀腺濾泡癌與甲狀腺乳頭狀癌都起源於甲狀腺的濾泡細胞，若按照WHO 分類，嗜酸細胞性甲狀腺癌也屬此類。甲狀腺濾泡癌的預後與乳頭狀癌大致相當或稍差，有可能血行轉移至骨及肺部，但治療方式仍以手術及放射性碘治療為主。

        甲狀腺乳頭狀癌涉及的分子改變有MAPK 信號通路，PAX/PPARγ 核受體以及PIK3CA 通路。

        甲狀腺濾泡癌中RAS 基因突變概率遠高於甲狀腺乳頭狀癌。在不同的研究中甲狀腺濾泡癌RAS 基因突變陽性率在30%～56%之間，且NRAS 基因的第61 密碼子突變與不良的預後相關。甲狀腺濾泡癌發生PAX/PPARγ重排的概率與濾泡型甲狀腺乳頭狀癌類似，約36%～56%，且與甲狀腺濾泡癌多灶性、更高的侵襲性、更低的發病年齡、診斷時更小的病灶相關。PIK3CA 點突變或拷貝數增多的情況較甲狀腺乳頭狀癌多見，突變率約13%，拷貝數增多發生率24% ～29% ;PTEN 突變率約4.69%。另外IDH-1 突變與TERT 啟動子突變在甲狀腺濾泡癌中也有報道，發生率分別為5%與20%。

        甲狀腺低分化癌與未分化癌分子病理特點

        與分化型的甲狀腺癌不同，未分化的甲狀腺癌是最惡性的人類腫瘤之一，中位生存期隻有6 個月。

        甲狀腺低分化癌及未分化癌除了BRAF、NRAS、PIK3CA、PTEN 等見於分化良好的甲狀腺癌的突變外，一部分還會出現抑癌基因CTNNB1 及TP53 的突變。CTNNB1 基因表達β-黏附素(β-catenin)，是APC/CTNNB1 信號通路的一個重要元件。CTNNB1 突變可導致β-黏附素表達下降或者異常表達，也有研究表明CTNNB1 的突變與腫瘤惡性程度相關。CTNNB1 的突變率與分化程度有關，在低分化和未分化甲狀腺癌中分別為10%~25%和60%~65%，而與此類似，20%~30%的低分化甲狀腺癌發生抑癌基因P53 的失活突變，而在甲狀腺未分化癌中這一突變率高達70% ~80% 。IDH-1 突變與TERT突變也可見於甲狀腺低分化癌及未分化癌。IDH-1 在未分化甲狀腺癌中的發生率約10%~30%，TERT 啟動子突變在低分化甲狀腺癌中的發生率為37.5%，在未分化甲狀腺癌中發生率為42.6%。

        總結

        甲狀腺癌的發生發展分子機製至今仍未完全明晰，但是可以看到，非濾泡亞型的甲狀腺乳頭狀癌的分子改變主要集中在MAPK 信號通路，而濾泡亞型的甲狀腺乳頭狀癌、甲狀腺濾泡癌的分子改變則主要集中在PI3K/Akt/mTOR 通路以及PPARγ核受體中。若在此基礎上接受更多的打擊，發生抑癌基因GTTNB1以及TP53 的缺陷，二者可進一步發展為低分化或者未分化癌甲狀腺癌。TERT 啟動子及IDH-1 基因突變似乎存在於所有類型的甲狀腺癌中，但其在腫瘤發生發展中的作用機製則有待進一步的探尋。

        盡管大部分的甲狀腺癌預後良好，甲狀腺乳頭狀癌的少數亞型、低分化及未分化的甲狀腺癌的治療仍然是甲狀腺癌治療上的一大挑戰。另一方麵，甲狀腺濾泡癌和濾泡腺瘤形態學乃至分子改變的相似程度也使得疾病的診斷相對困難。對甲狀腺癌分子病理特點的研究對今後的靶向治療及診斷的不斷進展存在著重要意義。