分子标志物在分化型甲状腺癌诊断中的研究进展

刘颖 姚定国*

作者单位:310053 浙江中医药大学(刘颖)

310006 浙江中医药大学附属第一医院(姚定国)

近年来甲状腺癌是常见的恶性肿瘤之一.分化型甲状腺癌(DTC)占所有甲状腺癌的90%,包括乳头状癌(PTC)和滤泡状癌(FTC).目前甲状腺癌治疗十分有限,主要包括手术、放射性碘治疗和促甲状腺激素(TSH)抑制治疗.虽然甲状腺癌一般预后较好,但是约有10%~15%的甲状腺癌患者复发,约5%的患者会出现对放射治疗耐受[1].因此,早期确定甲状腺结节的性质变得尤为重要.细针抽吸细胞学(FNAC)是目前用于甲状腺结节鉴别诊断的最佳方法,然而,FNAC的局限性与取样不充分和难以识别滤泡性病变有关.通过病理学检查,仍有约30%甲状腺结节的性质无法得到确诊.随着在基因水平上对甲状腺癌的深入研究,目前已发现多种基因与甲状腺癌的发生、发展及预后相关,为其早期诊断、治疗及预后评估提供了方向.本文就甲状腺癌常见相关基因(BRAF,RAS,RET / PTC,PAX8 /PPARγ,TERT,microRNA、IncRNA)的研究进展进行综述.

1 BRAF基因

V-raf鼠类肉瘤滤过性病毒致癌基因同源体B1(BRAF)是一种丝氨酸 - 苏氨酸蛋白激酶(MEK),在RAS/RAF/MEK/ERK信号通路中起关键作用,BRAF的磷酸化能激活ERK,从而激活其效应蛋白,进而调节细胞的增殖和生长.目前已发现BRAF基因与多种肿瘤的发生发展有关,有研究表明BRAF基因与甲状腺癌的发生、进展及复发存在密切关系[3].BRAF V600是甲状腺癌中最常见的突变基因之一,其突变指BRAF基因中第1799位点上的T碱基突变为A碱基,从而导致第600位密码子出的缬氨酸置换为谷氨酸,进而激活BRAF促进甲状腺癌的发生发展.Jinih等[3]通过对3150例未定性的甲状腺结节患者病理学分析发现670例BRAF V600点突变的患者中662例诊断为甲状腺乳头状癌,而在甲状腺滤泡癌中未发现BRAF点突变,表明BRAF V600可为甲状腺乳头状癌的早期诊断提供依据.Rodrigues等[4]的一项Meta分析研究发现,通过对BRAF基因的检测可提高对可疑甲状腺结节细胞针吸活检的准确性.国内有学者通过对126例甲状腺癌伴中央区淋巴结转移患者研究发现87例患者中存在BRAF点突变,表明BRAF点突变是甲状腺癌中央区淋巴结转移的独立危险因素[5].因此对BRAF基因的诊断可为甲状腺结节早期诊断及手术的淋巴清扫范围提供依据.

2 RAS基因

RAS突变是DTC中第二常见的突变基因.RAS突变增强细胞膜表面的G蛋白对三磷酸鸟苷的亲和力,不可逆的保持持续激活状态,从而激活MAPK和PI3K/AKT通路,促进肿瘤细胞的增殖和侵袭.H-ras、 K-ras和N-ras与人类肿瘤的发生发展密切相关,其中N-ras基因第61位密码子突变是甲状腺癌中最常见的突变.有学者研究表明,RAS突变对滤泡型甲状腺癌的特异度可达74%~88%[6].RAS在甲状腺滤泡状癌中突变率远高于甲状腺乳头状癌中.Medici等[7]通过对362例甲状腺结节患者RAS基因的检测及术后病理结果研究显示,所有RAS阳性的甲状腺癌患者均为滤泡型甲状腺癌,且无淋巴及远处转移,表明RAS阳性的甲状腺癌恶性程度较低.相反,Garcia等[8]学者研究表明,RAS基因突变与低分化甲状腺癌发生远处转移相关,且N-ras突变与滤泡型甲状腺癌发生远处转移相关.因此RAS突变与甲状腺癌预后的关系还有待进一步的研究.

3 RET/PTC基因

RET基因是最早发现的癌基因,其位于人第10号染色体中,参与细胞膜酪氨酸激酶蛋白的编码,参与细胞增殖的调节.RET在滤泡旁C细胞中高度表达,RET基因重排与甲状腺乳头状癌的发生发展密切相关.RET/PTC1和RET/PTC3是最常见的基因重排,其可导致甲状腺滤泡细胞酪氨酸激酶受体激活,引起MAPK通路的激活从而促进肿瘤细胞的增殖分化,并抑制其凋亡.Ming等[9]研究发现在甲状腺乳头状癌患者中约有33%发生RET/PTC基因重排,且>45岁患者RET基因重排率高于<45岁患者,其中在有放射暴露病史的人群中,RET重排率>65%.Musholt等[10]前瞻性研究纳入16例RET/PTC重排甲状腺结节且术前细胞学检查未能确诊的患者,术后病理均证实为甲状腺乳头状癌.而Moses等[11]研究中6例FNA诊断为RET/PTC基因重排的甲状腺结节患者中,术后病理5例被证实为甲状腺恶性肿瘤,而一例为良性结节.此外RET/PTC基因重排存在地域和人群分布差异.国内有学者通过纳入63例甲状腺乳头状癌患者,仅有1例患者发生RET/PTC基因重排[12].目前RET/PCT基因重排在甲状腺乳头状癌中的检出率差异较大,其可能与检测技术、人群、地域分布及病理数有关.单独使用RET/PTC基因重排来诊断甲状腺癌的尚存在争议,但是RET或许可作为治疗甲状腺乳头状癌良好的靶点.

4 PAX8/PPARγ基因

甲状腺特异性转录因子过氧化物酶体增殖物激活体γ(PAX8/PPARγ)重排是由第2、3条染色体(2;3)(q13;p25)易位引起,导致PAX8基因与过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPARγ)基因融合,具有调节细胞因子分泌及上皮细胞生长的作用.PAX8 /PPARγ重排主要见于甲状腺滤泡状癌中,在甲状腺乳头状癌中少见.French等[13]研究发现PAX8/PPARγ基因重排见于30%~35%甲状腺滤泡状癌中.而Tavares等[14]发现PAX8/PPARγ融合基因同样存在于甲状腺良性结节中,约有14%滤泡状腺瘤患者中存在PAX8/PPARγ基因重排.目前PAX8/PPARγ基因重排检测结果存在地域、人群差异,日本的一项研究发现与其他国家不同,日本甲状腺滤泡状癌患者很少发生PAX8/PPARγ基因重排[15].此外研究表明PAX8/PPARγ基因重排在年轻甲状腺癌患者中发生率高,且伴随血管浸润率也随之增加[16].尽管单独的PAX8/PPARγ基因重排检测不能确诊甲状腺癌,但是穿刺细胞学检查联合PAX8/PPARγ基因检测不仅有利于甲状腺滤泡状癌的早期诊断,而且对于肿瘤恶性程度、治疗手段及预后具有积极的指导意义.

5 TERT基因

端粒酶是位于染色体末端,由几个相同碱基TTAGGG组成的,具有维护染色体的完整性和稳定性的核蛋白复合体.而端粒酶逆转录酶(TERT)基因可改变端粒酶的活性,从而促进肿瘤细胞的增殖和生长.TERT基因突变广泛存在于黑色素瘤、膀胱癌、甲状腺癌中.研究表明,TERT基因突变在间变性甲状腺癌中最为常见,而在正常甲状腺组织中尚未发现存在该基因突变[17].TERT基因突变与甲状腺癌的恶性程度及预后有着密切的关系,常提示预后不良.Landa等[18]研究发现TERT基因突变极少见于甲状腺乳头状癌中,但是在晚期甲状腺癌中检测率高.Liu等[19]通过对129例甲状腺乳头状癌样本的回顾性分析发现,TERT基因突变与淋巴结转移有关,且具有明显的统计学意义.国内有学者研究发现,当同时存在RAS突变、BRAF突变及TERT突变时,甲状腺癌常具有高度的侵袭性,提示预后不良[17].因此TERT基因突变对甲状腺癌的诊断具有重要的意义,对TERT基因突变的致癌机制的深入研究将为甲状腺癌的治疗提供方向.

6 microRNA

微小RNA(miRNA / miR)是长度为18~25个核苷酸的内源非编码RNA分子.有证据表明,miRNA参与中枢系统的发育、器官发生、组织分化、细胞周期和代谢等过程,而且miRNA表达的改变可导致人类恶性肿瘤的发生,如肺癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌、结肠癌等.近年来研究发现microRNA(miRNA)与PTC的发展、转移和侵袭性有关[20].Zhang等[21]对106例PTC患者,35例良性甲状腺结节(BTN)患者和40例对照患者对3种循环miRNA(miR-222,miR-221和miR-146b)的表达水平进行分析发现,与对照组和BTN患者相比,PTC患者血清miR-222,miR-221和miR-146b的表达水平显着增加,而且与甲状腺癌的预后及复发也有显著关系.然而,Gao等[22]通过对80例甲状腺癌组织和80例癌旁组织中miR-791的表达进行检测发现,miR-791在甲状腺癌组织中的表达显著低于正常甲状腺,但与甲状腺癌的预后呈正相关.Peng等[23]发现miR-146b-5p、miR-199b-5p、miR-30a-3p在PCT与良性甲状腺结节中存在差异.miRNA作为新兴的生物学技术,为甲状腺癌的诊断提供了新的诊断思路.但目前miRNA提取技术尚不稳定,作为诊断PTC特异性生物标记物需要进一步建立稳定高效的miRNA提取技术.

7 IncRNA

长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录本长度>200 nt的RNA,LncRNA缺乏编码蛋白的开放阅读框,不能编码蛋白质,根据其在基因组中与相邻蛋白编码基因的位置关系,可分为5类:顺式(sense)lncRNA,反义(antisense)lncRNA,双向(bidirectional)lncRNA,基因内(intronic)lncRNA,基因间(intergenic)lncRNA,能在表观遗传学、转录水平和转录后水平调控基因表达.近年来通过转录组测序技术分析发现,多种lncRNA在肿瘤组织中,如:胃癌、肝癌、肾癌、甲状腺癌等呈现差异性表达.Xu等[24]研究发现LncRNA HOXD-AS1在乳头状甲状腺癌组织中过表达,HOXD-AS1的高表达与年龄,晚期临床分期,肿瘤大小和远处转移有关.Muhanhali等[25]测定30例PTC组织及其邻近正常甲状腺组织中lncRNA TNRC6C-AS1表达水平发现,lncRNA TNRC6C-AS1的表达在PTC组织中明显增高,lncRNA TNRC6C-AS1通过抑制TNRC6C的表达促进PTC的进展.他提出针对TNRC6C-AS1-TNRC6C轴可能是一种新的PTC治疗方法.除此之外,还可通过检测IncRNA MEG3、lncRNA PVT1、lncRNA MALAT1等RNA帮助诊断.因此,以上结果证实,通过对不同IncRNA的检测,明显提高了分化型甲状腺癌的诊断率.

8 其它

近年来,随着对甲状腺疾病基因层面的深入研究,p53基因、P16基因、cyclinD基因、PTEN基因、DUSP26基因、IG20基因等被证明与甲状腺肿瘤的发生、增殖、侵袭及预后有关.Kalhori等研究发现基质金属蛋白2(MMP2)等MMPs蛋白表达升高可以增强甲状腺乳头状癌的侵袭性,提示预后不良[26];Prasad等[27]通过基因芯片技术研究发现通过对SFN、HMGA2和MRC基因表达检测能为鉴别甲状腺结节的恶性程度提供重要依据.对甲状腺癌基因表达差异的深入研究,鉴定甲状腺癌发生发展过程中相关的基因,将为甲状腺癌的早期诊断、靶向治疗及预后判断提供重要的价值.目前针对ATRN/ALK基因融合的靶向治疗药物克唑替尼在未分化型甲状腺癌半肺转移患者治疗上已取得了新的进展.

9 展望

目前,基因检测是为了补充而不是取代临床判断、超声评估和病理学检查.甲状腺癌的发病机制尚未完全明确,随着分子生物学技术的发展,许多甲状腺癌中某些特异性表达的基因被证实对诊断病理类型、鉴别良恶性、提供淋巴清扫范围及预后判断具有重要意义.但是许多基因虽然证明和甲状腺肿瘤的发生发展有关,但是由于特异性低、敏感度弱从而缺乏临床应用价值.灵敏度高、特异性强的分子的发现将为甲状腺肿瘤提供更加有效的检测手段,为靶向治疗、预后判断提供新的方向,具有重要的发展前景.