端粒酶反转录酶启动子突变在甲状腺癌中的研究进展

张磊 综述 李小毅 审校

中国医学科学院北京协和医院基本外科，北京100730

端粒酶反转录酶启动子突变在甲状腺癌中的研究进展

张磊 综述 李小毅#审校

中国医学科学院北京协和医院基本外科，北京100730

端粒是人染色体中控制细胞增殖的重要结构，端粒酶的持续表达，肿瘤细胞可以维持端粒的长度并获得无限增殖的能力。端粒酶反转录酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）是端粒酶重要的活性部分。已有研究证实在甲状腺癌中存在TERT启动子区突变，这些突变可能与甲状腺癌的不良预后相关，本文全面综述端粒酶反转录酶启动子在不同类型的甲状腺癌中的突变情况及其意义的最新研究，以为甲状腺癌分子水平的诊治提供思路。

甲状腺癌；端粒酶反转录酶；启动子突变；预后

1 背景

常见的甲状腺恶性肿瘤包括甲状腺乳头状癌、滤泡癌、髓样癌及未分化癌。其中，甲状腺乳头状癌约占所有甲状腺恶性肿瘤的86%[1]。甲状腺癌的发病率近年来呈快速上升的趋势，在韩国甚至成为2011年至2013年发病率最高的恶性肿瘤[2]，而在北京地区，1995年至2010年甲状腺癌发病率升高了538%，发病顺位由第12位升至第5位[3]。尽管甲状腺乳头状癌总体预后良好，其10年生存率可达93%[4]，但是仍有早期复发、快速进展的病例。如何筛选出这些高危的患者，迫切需要寻找除临床病理分期以外，尤其是遗传学/分子生物学标记作为新的风险及预后指标以指导临床治疗；特别是对于近年来增加明显的早期、微小癌，这些标记是否能有效地鉴别出其中高风险的患者值得研究。

BRAF600E突变是甲状腺乳头状癌中的常见突变，近年来已有较多的相关研究，但其过高的突变率导致其对疾病风险及预后的指导价值不高[5]。2013年Horn等在黑色素瘤中首次报道了TERT启动子区突变[6]，由于TERT基因表达与端粒延长与癌细胞永生存在着密切关系，该突变已经在多种肿瘤中被证实与不良预后存在关联[7-8]。TERT启动子突变作为新发现的突变，已有研究表明其与甲状腺乳头状癌、甲状腺滤泡癌及未分化癌的预后存在关联。本文将对甲状腺癌与TERT启动子突变的最新研究做一综述。

2 TERT启动子区结构及调控

端粒酶（telomerase）是一种核糖核蛋白聚合酶，其作用是维持染色体末端的端粒TTAGGG重复序列的长度，主要由TERT和RNA模板构成[9]。在正常体细胞中，由于端粒酶活性受到抑制，端粒随着细胞的分裂而逐渐缩短，从而使体细胞的增殖受到限制[10]；而在肿瘤细胞中，由于端粒酶的持续表达，肿瘤细胞可以维持端粒的长度并获得无限增殖的能力[11]。肿瘤细胞中TERT基因的上调涉及多种机制，包括表观遗传学的改变以及含有TERT基因的位点的扩增[12-13]。近期新发现的TERT启动子突变揭示了TERT基因激活的另一全新机制[14]。

人TERT基因位于染色体5p15.33，其启动子区域是端粒酶表达最重要的调控区域。该启动子核心区域由260个碱基对组成，其中包括E-box结构可与c-Myc结合激活转录[15-18]，此外还包括GC-box可与锌指转录因子Sp1结合[10,18]。TERT基因的转录受到多种激素、细胞因子及癌基因的调控[18]，如p53可以下调TERT的转录[19]。Ets与端粒酶激活密切相关，其可以被EGF、Her2/Nez、Ras、Raf等刺激[20-21]。癌基因的激活及抑癌基因的失活诱导TERT的转录从而导致细胞永生[22]。此外富含GC区域还可以通过表观遗传方式调控TERT的表达[23]。

TERT启动子区突变具有多种形式，最常见的是-124 bpC＞T（1，295，228 C＞T,C228T）、-146 bpC＞T（1，295，250 C＞T，C250T）突变。突变可形成TTCCGG序列，该序列为Ets/TCF转录因子结合位点，可导致TERT基因表达上调[6,14]。此外，-124/-125 bp、-138/-139 bpCC＞TT串联突变也可导致类似的改变，从而上调TERT基因的表达[24]。

2013年Horns等检测到了黑色素瘤患者家系中的TERT启动子区域-124 bp，-146 bpC＞T突变[14]。此后，TERT启动子区突变在多种肿瘤中被证实。除黑色素瘤外，TERT启动子突变率较高的肿瘤包括多形性皮肤肉瘤、黏液样脂肪肉瘤、神经胶质瘤、膀胱尿路上皮瘤、鳞状细胞癌以及基底细胞癌，其突变率可达54.2%～92.6%[7-8,25-34]。根据目前不同肿瘤中TERT突变率统计，TERT启动子突变主要出现在自我更新率较低的组织[7,35-36]，其中，-138/-139 bpCC＞TT串联突变主要存在于黑色素瘤及皮肤肿瘤，而内脏肿瘤中，除膀胱癌的个别病例外，尚未发现存在该突变[6,25,29]。

3 甲状腺癌中的TERT启动子突变

甲状腺癌中TERT启动子突变并不罕见，突变形式主要为C228T、C250T[37]。目前已有的研究中，甲状腺乳头状癌、滤泡癌中突变率较低，合计分别约为11%、17%，而在低分化/未分化甲状腺癌中，突变率高约50%；但在家族性甲状腺乳头状癌中，并未检测到TERT启动子的胚系突变[8,38]。在来源于甲状腺C细胞的髓样癌中，目前已有的研究中均未见TERT启动子突变。而在甲状腺良性疾病中，除Wang等在58例良性疾病中发现1例、18例不典型滤泡腺瘤中发现3例TERT启动子突变外[39]，其余已有研究均未在良性疾病中发现TERT启动子突变。见表1。

3.1 甲状腺乳头状癌（papillarythyroidcarcinoma，PTC）

在PTC患者中，TERT启动子突变的位点主要是C228T、C250T，有研究提示C228T的突变更常见[43]。其突变情况与疾病的临床病理特征可能存在相关性。较野生型组，TERT启动子突变组的年龄更大［（51.7±15.7）vs（45.1±13.6）[44]，57.6 vs 44.2[38]，［（58.4±13.2）vs（43.6±15.3）[42]］，男性更多（52.5%vs 24.7%）[44]，肿瘤平均直径更大（2.3 cm vs 1.8 cm[44]，3.2 cm vs 2.3 cm[42]），疾病分期更高[38,42,44]，在Ⅰ期患者中，其突变率为7.0%～8.6%，而在Ⅳ期患者中其比例可达18.2%～53.1%。Xing等[44]在507例PTC患者的研究中发现：TERT启动子突变患者的血管侵袭（25.9%vs 14.4%），甲状腺外侵袭（46.5%vs 15.0%），淋巴结转移（52.5%vs 27.8%），与野生型患者比较均显著增加。

表1 甲状腺癌/甲状腺良性病变中TERT启动子突变情况[突变例数/总例数（%）]

然而，与Xing等的研究不同，一些研究并未发现上述差异[38,42]。虽然Melo等[42]在182例PTC患者中发现：T4a期患者TERT启动子突变率高、T1期者低，但统计学分析并未表明两者有显著差异［20%（1/5）vs 10.9%（7/64）］。在甲状腺微小乳头状癌中，TERT启动子突变率可能更低：该研究检测了47例微小乳头状癌患者，均未发现TERT启动子突变[42]。由此可见，TERT突变情况与肿瘤大小的关系仍需进一步明确。PTC中的亚型，尤其是高侵袭性亚型较经典乳头状癌更易出现TERT启动子突变。在经典型甲状腺乳头状癌中，TERT启动子突变率为12.3%，而在滤泡亚型、高细胞型亚型以及柱状细胞亚型中（一般认为后两者是高侵袭性亚型），突变率分别为3.6%～7.8%、26.3%～30.8%和50.0%～100.0%[8,44]。

TERT启动子突变对于预测PTC患者预后的价值似乎令人振奋。Xing等对507例PTC患者的随访（中位随访时间24个月）结果显示：与无TERT突变者相比，TERT C228T突变患者远处转移的复发率（19.7%vs 2.2%）和总复发率（47.5% vs 11.4%）明显较高。同时出现TERT C228T及BRAF600E的患者其复发风险显著增加，肿瘤复发率可达68.6%，而在单纯BRAFV600E突变、TERT启动子突变患者复发率分别为16.3%、19.2%；在同时出现以上两种突变情况下，患者的无病生存曲线出现显著的下降[44]。Xing等[45]在对另外一组609例PTC患者的研究中发现：TERT启动子突变的患者死亡率较野生型患者显著增加（16.7%vs 1.3%）；而在野生型、单纯BRAF突变、单纯TERT启动子突变以及BRAF+TERT启动子突变的患者中，其死亡率分别为0.6%、2.7%、10.3%和21.6%，千人-年死亡率则分别为1.37、7.49（HR 5.13）、18.26（HR 20.03）和 58.61（HR 19.22）。Melo等[42]对332例PTC患者的随访（中位随访时间7.8年）结果也发现TERT启动子突变与疾病死亡率增加显著相关（10.5%vs 1.1%；千人-年死亡率13.64 vs 1.36；HR 11.63，调整诊断年龄及性别后HR为23.81）。由此可见，TERT可反映出甲状腺乳头状癌侵袭性特征，在筛选高复发、高死亡风险的甲状腺乳头状癌患者时，其可能是一个较好的分子指标，尤其联合BRAF进行判断时的其价值可能更高。

3.2 甲状腺滤泡癌（follicularthyroidcarcinoma，FTC）

甲状腺滤泡癌是除甲状腺乳头状癌之外最常见的分化型甲状腺癌。目前已有少量研究对其TERT启动子突变与临床病理情况及预后的关系进行了分析。Melo等[42]检测的70例FTC患者中共有12例出现了TERT启动子突变（C228T、C250T），突变率为17%，TERT突变组的初始诊断年龄显著高于野生型组［（63.8±11.0）vs（49.3± 16.3）］，而在性别、肿瘤大小、甲状腺外侵犯、血管侵犯及淋巴结转移方面启动子突变组与野生型组无显著性差异。在31例记录远处转移情况的患者中，5例TERT启动子突变的患者均出现了远处转移，而在TERT野生型的26例中仅有3例出现了远处转移。此外，在29例有分期记录的患者中，Ⅳ期患者的TERT启动子突变率显著升高（62.5%，5/8），而在Ⅰ～Ⅲ期患者中仅有一例Ⅱ期患者出现了TERT启动子突变。Muzza等[38]的研究也有类似发现，并对肿瘤大小按照T1～T4进行了分析：在58例患者中，21例T1患者均未发现TERT启动子突变，而在T2～T4期患者中，TERT启动子突变率分别为30%（3/10）、17.4%（4/23）、25%（1/4）。

TERT启动子突变与FTC持续/复发及不良预后的相关性在这些研究中也得到证实。Muzza等的研究的中位随访时间为74.5个月，发现TERT突变组中疾病持续/复发的病例显著多于野生型组（62.5%vs 22.0%，OR 5.27）[38]。而在Melo等的研究中，58例TERT野生型患者均无死亡（总随访时间417.9人-年），在12例TERT突变患者中2例死亡，生存分析提示TERT启动子突变组千人年死亡率为47.23[42]。在另一项有52例FTC患者的研究中，8例患者出现了C228T/C250T突变，单因素分析提示年龄大于45岁及TERT突变患者总生存和疾病相关生存显著缩短（平均随访170个月），但是多因素分析未能显示TERT突变与预后的相关性[39]。

关于TERT启动子突变与FTC相关的研究不多、病例数量较少，因此，TERT在反映FTC侵袭性、提示复发和死亡风险的价值仍需进一步确认。

3.3 低分化/未分化甲状腺癌（poorlydifferentiatedthyroidcarcinoma/anaplasticthyroidcarcinoma，PDTC/ATC）

低分化/未分化甲状腺癌因为其分化程度低、进展快，总体预后差。目前在ATC、PDTC中已经检测出包括BRAF、RAS在内的多种突变，TERT启动子的突变率在40%左右。Landa等的研究中（58例PDTC，20例ATC），TERT突变率为51%（40/78），其同时发现：在出现BRAF和（或）RAS突变的患者中TERT突变比例较对照显著升高（67.3%vs 24.1%），并推测在出现BRAF/RAS突变的患者中，由于TERT启动子突变导致的肿瘤寿命延长，因此，积累了更多的突变导致了疾病恶性程度的增加[40]。但Melo等的研究并没有发现RAS/BRAF突变的患者TERT启动子突变率的升高[42]，因此，TERT启动子突变与BRAF、RAS等常见甲状腺癌突变的关系尚需进一步明确。

目前对于TERT启动子突变与ATC/PDTC临床病理特征及预后关系的研究很少。在Melo等入组的67例ATC/PDTC患者中，共发现21例TERT突变，突变组的平均年龄显著高于野生型组[（68.7± 9.6）vs（58.3±17.6）]，女性更易出现TERT突变；在Ⅰ、Ⅱ期共5名患者中均未发现启动子突变，Ⅲ期突变率为50%（2/4），Ⅳ期则为34%（16/47）；而在肿瘤的平均直径、甲状腺外侵犯、血管侵犯及远处转移方面，突变组与野生型组无显著差异[42]。Shi等[35]对106例ATC患者进行检测后发现，BRAF600E突变的患者中TERT启动子C228T突变的比例显著升高（56.3%vs 31.1%），其中44例临床资料完整的患者中，C228T突变的患者平均年龄更大[（67.6±13.6）vs（61.6±11.4）]，更易出现远处转移（83.3%vs 30.8%，OR 11.25）。虽然TERT与ATC/ PDTC相关研究的病例少，但是TERT启动子突变对预测恶性程度高、预后差的肿瘤可能有较好价值，值得在ATC/PDTC患者中进一步研究。

4 结论

长期以来，有关甲状腺癌分子生物学研究进展较慢，而甲状腺乳头状癌中BRAF600E突变的发现是这一领域的重要进展。2013年以来，TERT启动子突变的发现[6]及其与甲状腺癌预后关系的研究[42,44-45]结果为甲状腺癌的诊治提供了新的思路。

目前有关TERT启动子突变的研究主要集中于临床分期较高以及预后较差的肿瘤中，已有的研究提示同时出现TERT启动子突变以及BRAF600E突变可能与患者的不良预后相关，但是其机制尚不明确。而有关早期肿瘤中TERT启动子突变的情况及其与预后的关系尚不明确。因此，TERT启动子突变有可能成为甲状腺癌，尤其是甲状腺乳头状癌新的研究热点，并有希望成为分子诊断标志和预后指标。随着小分子、免疫抑制以及基因治疗在内的端粒酶抑制疗法进入临床试验[46]，TERT启动子突变是否会成为晚期甲状腺肿瘤新的治疗靶点值得期待。

［1］杨雷,郑荣寿,王宁,等.2010年中国甲状腺癌发病与死亡情况[J].中华预防医学杂志,2014,48(8): 663-668.

［2］Jung KW,Won YJ,Kong HJ,et al.Cancer statistics in Korea:incidence,mortality,survival,and prevalence in 2011[J].Cancer Res Treat,2014,46(2):109-123.

［3］杨雷,孙婷婷,袁延楠,等.1995-2010年北京城区甲状腺癌发病趋势及病理特征分析[J].中华预防医学杂志,2013,47(2):109-112.

［4］Hundahl SA,Flem ing ID,Fremgen AM,et al.A National Cancer Data Base reporton 53,856 cases of thyroid carcinoma treated in the U.S.,1985-1995[J].Cancer,1998,83 (12):2638-2648.

［5］Xing M.Prognostic utility of BRAF mutation in papillary thyroid cancer[J].Mol Cell Endocrinol,2010,321 (1):86-93.

［6］Horn S,Figl A,Rachakonda PS,et al.TERT promoter mutations in familial and sporadic melanoma[J].Science,2013,339(6122):959-961.

［7］Killela PJ,Reitman ZJ,Jiao Y,et al.TERT promotermutations occur frequently in gliomas and a subset of tumors derived from cells w ith low rates of self-renewal [J].Proc Natl Acad Sci USA,2013,110(15):6021-6026.

［8］Liu X,Bishop J,Shan Y,et al.Highly prevalent TERT promotermutations in aggressive thyroid cancers[J].Endocr Relat Cancer,2013,20(4):603-610.

［9］Harrington L,M cPhail T,Mar V,et al.A mammalian telomerase-associated protein[J].Science,1997,275 (5302):973-977.

［10］Cong YS,Wright WE,Shay JW.Human telomerase and its regulation[J].M icrobiol Mol Biol Rev,2002,66 (3):407-425.

［11］Heaphy CM,Subhawong AP,Hong SM,et al.Prevalence of the alternative lengthening of telomeres telomere maintenance mechanism in human cancer subtypes[J].Am JPathol,2011,179(4):1608-1615.

［12］Zhu J,Zhao Y,Wang S.Chromatin and epigenetic regulation of the telomerase reverse transcriptase gene[J]. Protein Cell,2010,1(1):22-32.

［13］Hahn WC,Meyerson M.Telomerase activation,cellular immortalization and cancer[J].Ann Med,2001,33(2): 123-129.

［14］Huang FW,Hodis E,Xu M J,et al.Highly recurrent TERT promoter mutations in human melanoma.Science,2013,339(6122):957-959.

［15］Akutagawa O,Nishi H,Kyo S,et al.Early grow th response-1 mediates downregulation of telomerase in cervical cancer[J].Cancer Sci,2008,99(7):1401-1406.

［16］Xu D,Dwyer J,Li H,et al.Ets2 maintains hTERT gene expression and breast cancer cell proliferation by interacting w ith c-Myc[J].JBiol Chem,2008,283(35): 23567-23580.

［17］Hashimoto M,Kyo S,Hua X,et al.Role of menin in the regulation of telomerase activity in normal and cancer cells[J].Int JOncol,2008,33(2):333-340.

［18］Kyo S,Takakura M,Fujiwara T,et al.Understanding and exploiting hTERT promoter regulation for diagnosis and treatment of human cancers[J].Cancer Sci, 2008,99(8):1528-1538.

［19］Kanaya T,Kyo S,Hamada K,et al.Adenoviral expression of p53 represses telomerase activity through downregulation of human telomerase reverse transcriptase transcription[J].Clin Cancer Res,2000,6(4):1239-1247.

［20］Maida Y,Kyo S,Kanaya T,et al.Direct activation of telomerase by EGF through Ets-mediated transactivation of TERT via MAP kinase signaling pathway[J]. Oncogene,2002,21(26):4071-4079.

［21］Goueli BS,Janknecht R.Upregulation of the Catalytic Telomerase Subunit by the Transcription Factor ER81 and Oncogenic HER2/Neu,Ras,or Raf[J].Mol Cell Biol,2004,24(1):25-35.

［22］Lin SY,Elledge SJ.Multiple tumor suppressor pathways negatively regulate telomerase[J].Cell,2003,113 (7):881-889.

［23］Li AY,Lin HH,Kuo CY,et al.High-mobility group A2 protein modulates hTERT transcription to promote tumorigenesis[J].Mol Cell Biol,2011,31(13):2605-2617.

［24］Hodis E,Watson IR,Kryukov GV,et al.A landscape of drivermutations in melanoma[J].Cell,2012,150(2): 251-263.

［25］Allory Y,Beukers W,Sagrera A,et al.Telomerase reverse transcriptase promoter mutations in bladder cancer:high frequency across stages,detection in urine, and lack of association w ith outcome[J].Eur Urol, 2014,65(2):360-366.

［26］Arita H,Narita Y,Fukushima S,et al.Upregulating mutations in the TERT promoter commonly occur in adult malignant gliomas and are strongly associated w ith total 1p19q loss[J].Acta Neuropathol,2013,126(2):267-276.

［27］Griewank KG,Murali R,Schilling B,et al.TERT promoter mutations in ocular melanoma distinguish between conjunctival and uveal tumours[J].Br J Cancer, 2013,109(2):497-501.

［28］Griewank KG,Schilling B,Murali R,et al.TERT promoter mutations are frequent in atypical fibroxanthomas and pleomorphic dermal sarcomas[J].Mod Pathol, 2014,27(4):502-508.

［29］Hurst CD,Platt FM,Know les MA.Comprehensivemutation analysis of the TERT promoter in bladder cancer and detection of mutations in voided urine[J].Eur Urol,2014,65(2):367-369.

［30］Nault JC,Mallet M,Pilati C,et al.High frequency of telomerase reverse-transcriptase promoter somatic mutations in hepatocellular carcinoma and preneoplastic lesions[J].Nat Commun,2013,4:2218.

［31］Nonoguchi N,Ohta T,Oh JE,et al.TERT promoter mutations in primary and secondary glioblastomas[J]. Acta Neuropathol,2013,126(6):931-937.

［32］Scott GA,Laughlin TS,Rothberg PG.Mutations of the TERT promoter are common in basal cell carcinoma and squamous cell carcinoma[J].Mod Pathol,2014,27 (4):516-523.

［33］Tallet A,Nault JC,Renier A,et al.Overexpression and promotermutation of the TERT gene inmalignant pleural mesothelioma[J].Oncogene,2014,33(28):3748-3752.

［34］Vinagre J,Almeida A,Populo H,et al.Frequency of TERT promoter mutations in human cancers[J].Nat Commun,2013,4:2185.

［35］Shi X,Liu R,Qu S,et al.Association of TERT Promoter Mutation 1,295,228 C＞T w ith BRAF V600E Mutation,Older Patient Age,and Distant Metastasis in Anaplastic Thyroid Cancer[J].J Clin Endocrinol Metab, 2015:100(4):E632-637.

［36］Zhao Y,Gao Y,Chen Z,et al.Low frequency of TERT promoter somatic mutation in 313 sporadic esophageal squamous cell carcinomas[J].Int J Cancer,2014,134 (2):493-494.

［37］Liu X,Qu S,Liu R,et al.TERT promoter mutations and their association w ith BRAF V600E mutation and aggressive clinicopathological characteristics of thyroid cancer[J].J Clin Endocrinol Metab,2014,99(6): E1130-1136.

［38］Muzza M,Colombo C,Rossi S,et al.Telomerase in differentiated thyroid cancer:promoter mutations,expression and localization[J].Mol Cell Endocrinol, 2015,399:288-295.

［39］Wang N,Liu T,Sofiadis A,et al.TERT promotermutation as an early genetic event activating telomerase in follicular thyroid adenoma(FTA)and atypical FTA[J]. Cancer,2014,120(19):2965-2979.

［40］Landa I,Ganly I,Chan TA,et al.Frequent somatic TERT promoter mutations in thyroid cancer:higher prevalence in advanced forms of the disease[J].J Clin Endocrinol Metab,2013,98(9):E1562-1566.

［41］Liu T,Wang N,Cao J,et al.The age-and shorter telomere-dependent TERT promoter mutation in follicular thyroid cell-derived carcinomas[J].Oncogene,2014,33 (42):4978-4984.

［42］Melo M,da Rocha AG,Vinagre J,et al.TERT promoter mutations are a major indicator of poor outcome in differentiated thyroid carcinomas[J].J Clin Endocrinol Metab,2014,99(5):E754-765.

［43］Liu X,Wu G,Shan Y,et al.Highly prevalent TERT promoter mutations in bladder cancer and glioblastoma [J].Cell Cycle,2013,12(10):1637-1638.

［44］Xing M,Liu R,Liu X,et al.BRAF V600E and TERT promoter mutations cooperatively identify the most aggressive papillary thyroid cancer w ith highest recurrence[J].JClin Oncol,2014,32(25):2718-2726.

［45］Xing M,Liu R,Bishop J.TERT promoter and BRAF mutations cooperatively promote papillary thyroid cancer-related mortality[C].84th ATA Annual Meeting, 2014.

［46］Ruden M,Puri N.Novel anticancer therapeutics targeting telomerase[J].Cancer Treat Rev,2013,39(5):444-456.

R736.1

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2015.13.04.10

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2015-05-27）