滤泡细胞来源甲状腺癌的分子病理特点

        【专家简介】梁智勇，主任医师，教授，博士研究生导师，多年来主要从事肿瘤病理及肿瘤分子遗传的研究工作。参与组建协和医院分子病理靶向诊断实验室。

        时至今日，甲状腺癌发病的分子机制仍未完全阐明，但是主要的研究集中在丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)及磷酸肌醇-3 激酶(PI3K)-Akt-mTOR信号通路上。除此之外，在其他恶性肿瘤如黑色素瘤、脑胶质瘤中常见的一些细胞衰老相关或抑癌基因，如端粒酶逆转录酶(TERT) 启动子、CTNNB1、TP53 等基因的突变也在甲状腺癌中被发现。

        甲状腺乳头状癌的分子病理特点

        甲状腺乳头状癌是最常见的甲状腺癌病理类型，对其的研究也最为深入。一般而言，甲状腺乳头状癌患者的预后极佳，甚至在发达国家中，相当一部分甲状腺乳头状癌是在因其他原因死亡后的尸检过程中被发现的。但是也存在一部分预后不佳的形态学亚型，如高细胞型、柱状细胞型、弥漫硬化型以及鞋钉样型。甲状腺乳头状癌组织学亚型与分子改变谱的联系有待进一步研究。

        最新的一项研究提出，可按照分子改变特点将甲状腺癌分为BRAFV600E型和RAS 型。前者的分子改变包括BRAFV600E 突变、RET 基因融合，主要导致MAPK 信号通路的过度活化，与之相关的甲状腺分化程度不一。而后者的分子改变包括RAS 基因突变、BRAFK601E基因突变、EIF1AX 基因突变、PAX8/PPARγ 重排以及PI3K 基因突变，其MAPK 信号通路及PI3K-Akt-mTOR 信号通路同时活化，但MAPK 通路活化程度较BRAFV600E 型低，主要见于滤泡亚型的甲状腺乳头状癌以及甲状腺滤泡癌，多出现在比较年轻的患者且分化程度普遍较好。

        BRAF基因突变

        BRAF 全称为鼠类肉瘤病毒同源基因B1，在甲状腺乳头状癌中的突变最常见的为第1799 号碱基上胸腺嘧啶被腺嘌呤取代，导致BRAF 基因的第600 个密码子编码的氨基酸残基由缬氨酸变为谷氨酸(BRAFV600E) 。BRAFV600E 突变可使MAPK 信号通路持续激活而不再依赖胞外活化信号的调控，从而表现出更强的增殖、侵袭及转移潜能。有研究表明，BRAF V600E 突变阳性的细胞系中，PI3K/Akt/mTOR 信号通路被激活，细胞侵袭能力增强。近年来发现BRAF 突变的甲状腺乳头状癌细胞对碘的摄取效率降低，可能因此导致对放射性碘治疗相对不敏感。这是由于在BRAF 突变型的甲状腺乳头状癌细胞中，钠碘共运体(NIS)基因的启动子去乙酰化，导致其表达较野生型细胞低。

        在甲状腺乳头状癌中，BRAFV600E 总体突变频率约为40%~70%，并且近年来突变率有增高的趋势。Xing 等进行的大样本回顾性研究表明，BRAFV600E 突变阳性患者总体死亡率高于野生型患者。而对于BRAFV600E 突变与淋巴结转移和远处转移等因素是否存在独立的联系，各家的报道并不一致。BRAFV600E 突变频率在甲状腺乳头状癌不同的亚型中各异，如经典型甲状腺乳头状癌的突变发生率有报道为68%，滤泡亚型的突变率则较低，约为10.6%~18.8%，高细胞亚型的突变率可高达80%以上。

        RET/PTC 基因重排

        RET 是一种原癌基因。通常情况下，RET仅在神经棘来源的滤泡旁C 细胞被表达，在滤泡细胞中不表达或仅有非常少量的表达。RET 基因发生重排后，其酪氨酸激酶区与别的基因的启动子结合，表达有酪氨酸激酶功能的融合蛋白，导致下游的MAPK 信号通路持续活化。

        RET/PTC 重排在甲状腺恶性肿瘤中仅见于甲状腺乳头状癌，但也可见于部分良性的甲状腺结节。在甲状腺乳头状癌中最常见的两种RET/PTC 重排为RET/PTC1 以及RET/PTC3重排，分别产生CCDC6-RET 和NcoA4-RET 两种融合基因。在散发性的成人甲状腺乳头状癌中，RET/PTC 重排在甲状腺乳头状癌的发生率从20%到40%均有报道。不同研究之间的差异不排除由地缘因素引起，但更有可能为采用的方法学不同以及肿瘤异质性所致。有报道儿童散发性甲状腺癌病例中RET/PTC 重排发生率可达45%，远较成人为高。而在辐射后的甲状腺乳头状癌中发生重排的几率远较散发性的病例为高，可达60%~70%。RET/PTC重排与甲状腺乳头状癌的临床病理联系目前尚不明确，有报道表明RET/PTC1 多见于甲状腺乳头状癌的经典型而RET/PTC3 多见于实性型，且可能与更强的侵袭性相关。

        NTRK1 重排

        神经营养酪氨酸受体激酶(NTRK1)基因的产物NTRK1 蛋白是一种跨膜受体，主要激活MAPK 信号通路，介导细胞的生长及存活。在甲状腺恶性肿瘤中，NTRK1 重排仅在甲状腺乳头状癌中有报道，发生率约12.6%，可能与不良预后相关。

        RAS基因突变

        Ras 是MAPK 信号传导通路上非常重要的一环，RAS 基因12、13 外显子的点突变导致Ras 与GTP 保持结合的状态，而61 外显子突变则使GTP 酶活性下降，无论何种改变都会使Ras 持续激活，令下游的通路保持活化。NRAS 基因在甲状腺乳头状癌中的突变率约为6.7%~48%，不同报道间的差异可能是由于各个研究入选的病例的病理亚型比例不一致。在滤泡亚型和非滤泡亚型的甲状腺乳头状癌的NRAS 突变率有较大差异：滤泡亚型的甲状腺乳头状癌的NRAS 基因突变率约43%，而在非滤泡亚型的甲状腺乳头状癌肿少见NRAS 基因突变;另有一项早期研究表明，NRAS 突变与甲状腺乳头状癌的复发及归因死亡率相关。

        PAX8/PPARγ重排

        PAX8 属于一个转录因子家族，该基因表达一种核蛋白，调节甲状腺滤泡细胞的生长、终末分化及甲状腺特异基因的表达。PPARγ的产物为类固醇及甲状腺激素的核受体，与胰岛素敏感性、抗增值、抗纤维化以及抗炎症反应相关。发生PAX8/PPARγ重排后，会表达一种PAX8/PPARγ融合蛋白。目前认为该蛋白可阻断正常的PPARγ及相关基因的效应，而在体外实验中，PAX8/PPARγ融合蛋白有使正常大鼠甲状腺细胞系恶性转化的潜能。

        在甲状腺乳头状癌中，PAX8/PPARγ重排仅见于滤泡亚型，阳性率37%，且与多灶性及血管侵袭性相关。

        PTEN/PI3K/Akt/mTOR信号通路

        Akt，又称为蛋白激酶B，是一种特异性的色氨酸/苏氨酸激酶，在PI3K/Akt/Mtor 信号通路中起着中心作用。其上游元件磷脂酰肌醇-3 激酶(PI3K)介导磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)向磷脂酰肌醇三磷酸(PIP3)的转化，而抑癌基因PTEN(10 号染色体缺失的磷酸酯酶及张力蛋白同源序列)表达产物则逆转这一过程的进展。Akt 被PIP3 磷酸化后向下通过一系列复杂过程，最终活化mTOR(哺乳动物雷帕霉素受体)，介导细胞存活、推动细胞周期进展以及促血管生成。

        PIK3CA 基因编码PI3K 的p110α催化亚单位，其突变热点位于第9 及20 号外显子。在甲状腺乳头状癌中，PIK3CA 的点突变非常少见，约1%～1.9%，但该基因的拷贝数增多则较常见，约为14%～53.1%。目前PIK3CA 基因状态与甲状腺乳头状癌的临床病理联系尚未明晰。

        IDH-1 基因突变

        异柠檬酸脱氢酶(IDH-1)基因编码三羧酸循环的关键酶。在正常情况下，IDH-1 能将异柠檬酸转化为α-酮戊二酸;若IDH-1 基因突变导致其活性功能域的精氨酸残基被组氨酸取代，变异的IDH-1 会将异柠檬酸转化为R-2-羟基戊二酸(2HG)，而过量的2HG 累积被认为会增加罹患脑胶质瘤的风险。这一致癌机制随后在急性非淋巴细胞性白血病中也被发现，在甲状腺乳头状癌中，IDH-1 突变与组织学亚型相关，经典型乳头状癌突变率约10%，滤泡型乳头状癌约20%。

        TERT启动子突变

        TERT 参与端粒酶逆转录活性功能区构成，该酶在细胞的端粒维护机制中起着重要的作用。TERT 启动子突变可使胞内端粒酶增多，端粒不缩短，从而令细胞永生化。在甲状腺乳头状癌中，TERT 启动子突变率为11.8%～22.5%，主要为第228 位点或第250 位点的C 到T 突变。在高细胞亚型中TERT 启动子突变率可达30.8%。近期的多个研究表明，TERT 启动子突变与远处转移和更差的分化相关。

        甲状腺滤泡癌的分子病理特点

        甲状腺滤泡癌与甲状腺乳头状癌都起源于甲状腺的滤泡细胞，若按照WHO 分类，嗜酸细胞性甲状腺癌也属此类。甲状腺滤泡癌的预后与乳头状癌大致相当或稍差，有可能血行转移至骨及肺部，但治疗方式仍以手术及放射性碘治疗为主。

        甲状腺乳头状癌涉及的分子改变有MAPK 信号通路，PAX/PPARγ 核受体以及PIK3CA 通路。

        甲状腺滤泡癌中RAS 基因突变概率远高于甲状腺乳头状癌。在不同的研究中甲状腺滤泡癌RAS 基因突变阳性率在30%～56%之间，且NRAS 基因的第61 密码子突变与不良的预后相关。甲状腺滤泡癌发生PAX/PPARγ重排的概率与滤泡型甲状腺乳头状癌类似，约36%～56%，且与甲状腺滤泡癌多灶性、更高的侵袭性、更低的发病年龄、诊断时更小的病灶相关。PIK3CA 点突变或拷贝数增多的情况较甲状腺乳头状癌多见，突变率约13%，拷贝数增多发生率24% ～29% ;PTEN 突变率约4.69%。另外IDH-1 突变与TERT 启动子突变在甲状腺滤泡癌中也有报道，发生率分别为5%与20%。

        甲状腺低分化癌与未分化癌分子病理特点

        与分化型的甲状腺癌不同，未分化的甲状腺癌是最恶性的人类肿瘤之一，中位生存期只有6 个月。

        甲状腺低分化癌及未分化癌除了BRAF、NRAS、PIK3CA、PTEN 等见于分化良好的甲状腺癌的突变外，一部分还会出现抑癌基因CTNNB1 及TP53 的突变。CTNNB1 基因表达β-黏附素(β-catenin)，是APC/CTNNB1 信号通路的一个重要元件。CTNNB1 突变可导致β-黏附素表达下降或者异常表达，也有研究表明CTNNB1 的突变与肿瘤恶性程度相关。CTNNB1 的突变率与分化程度有关，在低分化和未分化甲状腺癌中分别为10%~25%和60%~65%，而与此类似，20%~30%的低分化甲状腺癌发生抑癌基因P53 的失活突变，而在甲状腺未分化癌中这一突变率高达70% ~80% 。IDH-1 突变与TERT突变也可见于甲状腺低分化癌及未分化癌。IDH-1 在未分化甲状腺癌中的发生率约10%~30%，TERT 启动子突变在低分化甲状腺癌中的发生率为37.5%，在未分化甲状腺癌中发生率为42.6%。

        总结

        甲状腺癌的发生发展分子机制至今仍未完全明晰，但是可以看到，非滤泡亚型的甲状腺乳头状癌的分子改变主要集中在MAPK 信号通路，而滤泡亚型的甲状腺乳头状癌、甲状腺滤泡癌的分子改变则主要集中在PI3K/Akt/mTOR 通路以及PPARγ核受体中。若在此基础上接受更多的打击，发生抑癌基因GTTNB1以及TP53 的缺陷，二者可进一步发展为低分化或者未分化癌甲状腺癌。TERT 启动子及IDH-1 基因突变似乎存在于所有类型的甲状腺癌中，但其在肿瘤发生发展中的作用机制则有待进一步的探寻。

        尽管大部分的甲状腺癌预后良好，甲状腺乳头状癌的少数亚型、低分化及未分化的甲状腺癌的治疗仍然是甲状腺癌治疗上的一大挑战。另一方面，甲状腺滤泡癌和滤泡腺瘤形态学乃至分子改变的相似程度也使得疾病的诊断相对困难。对甲状腺癌分子病理特点的研究对今后的靶向治疗及诊断的不断进展存在着重要意义。