未分化型甲狀腺癌相關基因的研究進展

闖振蕾 王玉君 余紅波 曲昌發 崔亞利

(哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院，黑龍江 哈爾濱 150081)

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未分化型甲狀腺癌相關基因的研究進展

闖振蕾 王玉君 余紅波 曲昌發 崔亞利

(哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院，黑龍江 哈爾濱 150081)

未分化甲狀腺癌；基因；突變

甲狀腺癌是最常見的內分泌腫瘤，已經成為增長最快的癌癥，在北美，每年被診斷甲狀腺癌新發病例約37 000例，而且發病率越來越高〔1〕。按照其惡性程度可分為分化型甲狀腺癌(DTC)，低分化型甲狀腺癌(PDTC)，未分化型甲狀腺癌(ATC)。DTC根據其組織病理學又分為乳頭狀癌(PTC)和濾泡狀癌(FTC) 通過手術切除和131I的輔助治療，預后良好，治愈率可達90%以上，而ATC由于迅速擴展到頸部，會引起呼吸窘迫和食管梗阻〔2〕，極易出現淋巴結和遠處轉移，其中位生存期少于6個月，甚至1年內的生存率只有10%〔3〕。然而，目前人們對ATC的分子機制尚不明確，診斷和治療方法有限，因此，迫切的需要更好的診斷和治療的方法。到目前為止已被發現的基因改變主要包括BRAF、RAS、ALK、PIK3CA、TP53、CTNMB1、PTEN等，本文根據其遺傳特性、作用、致癌機制以及其近期在診斷和治療方面的研究進展進行闡述。

1 BRAF基因

BRAF基因，位于染色體7q34，是RET和RAS的下游信號分子，RAS/RAF/MEK/MARK信號通路的重要轉導因子絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶是由該基因編碼的。該信號通路的作用是調節正常甲狀腺細胞的增值、分化和凋亡〔4〕。最常見的變異是11和15外顯子上的T1799A突變，谷氨酸替代蛋白質產物中600位密碼子對應的纈氨酸(V600E)〔5〕。該氨基酸的改變可影響正常情況下維持BRAF非活化狀態的連接，使BRAF活化〔6〕。

近年來，研究發現BRAF基因突變與ATC的變異性有著較強的關聯性，約20%～40%的ATC能夠檢測出BRAF基因突變〔7〕。研究顯示BRAF基因突變促進腫瘤的侵襲和遷移，導致腫瘤向包膜外侵犯、遠處轉移和復發〔6〕。臨床研究發現，該突變與甲狀腺癌的區域淋巴結轉移和TNM分期呈正相關。

甲狀腺癌的放射性131I治療是通過鈉碘轉運體(NIS)介導的，BRAF基因突變能抑制NIS的表達和NIS的膜定位，造成NIS錯誤定位于細胞質，病灶攝碘能力下降。對于ATC，由于BRAF基因的活化導致絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路的異常激活，該通路作為分子靶點展開的分子靶向治療已取得良好的效果，它是通過抑制Raf激酶(MAPKK通路關鍵蛋白)阻斷MAPK通路的活化達到治療目的。BRAF基因的突變表現出對BRAF抑制劑的敏感性，這也許是基因改變的腫瘤中對藥物敏感性最強的〔9，10〕。已報道，一位51歲的ATC患者，應用一種強化的BRAF抑制劑(vemurafenib)，徹底解決了該腫瘤的肺轉移〔11〕。基于以上的研究結果，強烈建議每位ATC患者都應該常規檢測V600E，而BRAF抑制劑作為常規治療方案需要更多的研究證實〔11〕。

2 TP53基因

TP53是在惡性腫瘤中發生突變幾率最高的基因，位于17號染色體上，由11個外顯子和10個內含子組成，其突變主要在第175位和248位密碼子。該基因是重要的腫瘤抑制基因，其生物學作用是調控細胞周期，促進細胞周期停滯于G1/S，促進細胞凋亡和DNA修復，維持基因的穩定性。當DNA損傷時，p53蛋白積聚，停止復制，提供足夠時間等待DNA修復；當DNA修復失敗時，p53則通過細胞程序化死亡機制引發細胞自殺，抑制腫瘤的發生〔12〕。

TP53參與許多人類腫瘤的惡性轉化過程，尤其是在上皮組織發生的腫瘤中。

在ATC中TP53基因突變率達到50%～80%，明顯高于甲狀腺良性結節和DTC〔5〕。Quiros等〔13〕通過免疫組化方法對ATC患者進行分析，發現該基因突變率達到88%。該基因突變可能與腫瘤的惡性程度和失分化關系密切，已有文獻報道該基因突變已被應用于分子靶向治療。通過導入野生型p53恢復p53的表達是目前研究最直接最有效的方法，病毒介導的野生型p53的導入已經廣泛應用于腫瘤治療試驗模型和臨床試驗中。

3 RAS基因

KRS、NRAS和HRAS都屬于RAS基因家族，該基因是一種原癌基因，存在于細胞膜內側，負責激活多種信號通路，如RAS-RAF-MEK-ERK和磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/AKT1信號通路，RAS編碼一種同源性G蛋白，具有GTP酶活性，它在傳遞細胞生長、分化信號方面起重要作用〔14〕，主要在N端第12、13及61位氨基酸發生點突變，又以第61位最常見。RAS基因突變，其表達產物RAS蛋白發生構型改變，抑制其內在GTP酶活性，引起細胞大量增殖，發生惡性轉化。

在多種腫瘤中都有RAS基因突變，被發現最多的是發生在頭頸部的腫瘤〔14〕。在甲狀腺癌中，ATC和FTC中突變率高，在PTC中很少被檢測到。在ATC中突變率約20%～40%。研究表明，小分子抑制劑由于其很難抑制RAS與胞質內GTP梅的高親和力，很難達到預期的效果〔15〕，目前的研究熱點針對信號通路上下游的組成成分，例如MAPKs〔16〕。RAS基因突變可以看作早期突變，多項研究提出該基因突變可能發生于由DTC失分化而來的ATC中，其原因是RAS突變誘發細胞的多種基因和分子紊亂，尤其是引起染色體穩定性的改變〔17〕。

4 PIK3CA基因

PIK3CA基因位于第3號染色體，是細胞內v-p3k癌基因(逆轉錄病毒)的同系物，編碼Ⅰ類PI3K的P110a催化亞單位(PI3Kp110a)。PI3K是PTEN/PI3K/AKT信號通路的重要組成部分，該通路功能包括調控細胞周期，細胞存活、黏附、移動、擴散和血管的生成〔6〕。該基因突變多發生在螺旋區(外顯子9)和激酶區(外顯子20)兩個熱點，其突變可能引起PI3K的催化活性增強，刺激下游的AKT，導致細胞凋亡的減少，導致腫瘤浸潤。

該基因在前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、結腸癌、黑色素瘤、子宮內膜癌等多種腫瘤中發生突變，以腦腫瘤最多見。PIK3CA可以充當ATC的致癌基因，在ATC中，PIK3CA突變率為10%～20%〔18〕。Rizzo等〔16〕提出在ATC中PIK3CA突變率明顯高于分化較好的甲狀腺癌，由于它的激活致癌活性的能力，作為靶向藥物治療的研究熱點，口服PIK3CA抑制劑作為靶向藥物已進入臨床試驗。

5 CTNNBI基因

CTNNB1基因(又稱β-catenin基因)，為原癌基因，編碼β連環蛋白。該蛋白的功能是參與細胞間黏附和信號的傳遞，作為經典Wnt信號通路關鍵的下游組件，調控細胞發育、分化與組織的平衡〔14〕。該信號通路的過度傳導和異常活化導致細胞的惡性轉化。正常狀態下，細胞內僅有少量的β-catenin蛋白，并處于游離狀態，CTNNB1基因突變會使該蛋白維持穩定，大量累積并進入細胞核內，繼而激活Wnt信號通路，促進細胞增殖、浸潤、新生血管形成，引發腫瘤的發生。

前列腺癌、子宮內膜癌、肝癌、胃癌等實體腫瘤中能檢測到CTNNB1基因突變，在ATC患者中該基因的突變率為5%～60%〔19〕。該基因突變相對于DTC，與ATC有明顯的相關性〔9，26〕。目前的研究熱點圍繞在抑制異常的WNT信號通路，有研究表明常規的非甾體抗炎藥能夠降低多種腫瘤的發生率，并且能通過降解β-catenin抑制WNT信號通路〔20〕。其他有前景的治療方案，包括小分子抑制劑如氯化鋰，它可以調節WNT信號通路級聯、阻斷WNT信號，抑制細胞增殖和誘導細胞凋亡〔21〕。

在ATC中以上基因可以同時表達，CTNNB1突變引起β連環蛋白異位到細胞核內，可能會伴隨其他基因的改變，如KRAS和TP53基因〔21，22〕。另外，一些有PIK3CA基因突變的患者同時也表現出BRAF基因和RAS基因的突變。

BRAF和RAS基因突變通常存在于分化型甲狀腺癌，這些突變可以看作在甲狀腺癌進展中早期行為〔5〕，包括p53基因突變會引起分化較好的甲狀腺癌向未分化甲狀腺癌轉化。

6 PTEN基因

PTEN基因是首次發現的具有磷酸酶活性的抑癌基因，在多種細胞間信號傳導中起重要作用，最經典的是對PI3K-AKT/PKB信號通路的阻滯，使細胞周期停止在G1期，抑制細胞生長。同時該基因與細胞黏附、遷移等行為有關，其突變主要在第5、7、8外顯子，細胞失去生長抑制，增值失控，引發腫瘤。

大多實體腫瘤中如惡性膠質瘤，乳腺癌以及淋巴瘤等中存在PTEN基因突變，由于該基因為抑癌基因，在甲狀腺癌中，其表達水平降低。ATC中表達水平比分化較好的甲狀腺癌更低。研究表明，甲基化的PTEN處于靜止狀態，表達呈現低水平，與良性甲狀腺腺瘤向ATC轉化有著密切的關系〔6〕。

已經被報道PTEN基因突變率在ATC中為5%～15%〔5〕。目前，該基因因具有診斷價值而成為研究熱點，利用細針穿刺細胞學檢查，在術前作為診斷甲狀腺癌的輔助標志物。在治療方面，恢復PTEN基因抑癌活性非常困難，研究集中在與PI3K抑制劑共同作用于PI3K途徑。

7 ALK基因

ALK基因最早發現是在間變性大細胞淋巴瘤的一個亞型中，又稱為間變性淋巴瘤激酶，位于人類染色體2p23，是酪氨酸激酶受體的胰島素受體亞家族成員之一。

ALK基因是以與其他基因經過重排而融合的形式存在，ATC的侵襲性與 ALK基因融合有關。其中，在甲狀腺癌中最常見與ALK基因重排形成的融合基因是STRN基因，STRN-ALK基因融合導致ALK激酶構型改變，甲狀腺細胞增值，導致腫瘤的發生〔23〕。另外，人類棘皮動物微管相關蛋白樣4(EML4)基因也被發現可以與ALK基因融合〔12〕，該基因融合在肺癌中常見。

小分子ALK抑制劑已經在其他腫瘤治療中得到顯著效果，在ATC的體外研究中，相對于常規化療降低20%的擴散率，利用抑制ALK基因融合能夠降低65%的ATC擴散〔12，23〕。

8 NIS基因

NIS是甲狀腺細胞膜上的一種跨膜糖蛋白，主要表達在濾泡細胞的基底膜上，在唾液腺、乳腺、胰腺、心臟等其他組織上也有少量表達。其功能是借助細胞膜上的Na+/K+-ATP酶產生和維持的跨膜梯度，根據濃度的不同由低到高轉運碘，并能夠對碘進行有機化。該基因的表達和調控，受碘、促甲狀腺激素、甲狀腺球蛋白、細胞因子等一系列因素的影響。

近年來研究表明，大多數分化良好的甲狀腺癌能高表達NIS，可運用131I核素治療，已經取得肯定的臨床療效〔24〕。而在ATC中，基本無NIS的表達，對131I的治療不敏感。Ke等〔25〕通過轉基因技術與放射性碘治療技術的有機結合，使其攝碘能力明顯升高，該方法在動物實驗上已獲得初步成功。也有研究證實NIS的表達量的降低與NIS DNA的甲基化有關，因此，NIS的去甲基化研究是另一個突破點。

9 ATM基因

ATM為共濟失調毛細血管擴張突變基因，屬于腫瘤抑制基因，是人類常染色體隱性遺傳病共濟失調毛細血管擴張癥(AT)的致病基因。該基因為PI3K家族成員之一，功能是調控細胞周期、參與 DNA 修復以及保持端粒長度。ATM基因的突變，會引起基因組不穩定、免疫缺陷、對電離輻射敏感性增高以及腫瘤傾向性增高。

在淋巴系統腫瘤、肺癌、胃癌和乳腺癌等惡性腫瘤的發生、發展過程中與ATM基因突變密切相關；而在甲狀腺癌中，Damiola等〔26〕發現ATM基因多態性與甲狀腺乳頭狀癌顯著關聯。對于ATC的治療，就其突變對電離輻射敏感性增高的特性，聯合131I核素治療有待進一步研究。

10 γ-H2AX 基因

在細胞核內，真核細胞DNA與組蛋白以核小體的形式存在。組蛋白包括H1、H2A、H2B、H3和H4。而組蛋白H2AX是H2A的一個亞型。其結構域中的Ser殘基可被ATM和DNA-PK(DNA依賴性蛋白激酶)磷酸化成γ-H2AX，在DNA損傷修復和基因組穩定的維持中起重要作用。正常細胞DNA發生斷裂時，斷裂處組蛋白H2AX發生磷酸化成γ-H2AX，對損傷進行修復。

γ-H2AX 基因在腫瘤治療中應用廣泛，有學者通過比較不同輻射敏感性的腫瘤細胞和正常細胞γ-H2AX的消失速率后發現，其分子數目和聚集成灶點的數目下降至一半時間與克隆存活率有著良好的相關性。抵抗輻射的能力越強，耗時越短。對于ATC患者，可以利用該基因的消失速率，預測患者輻射敏感性，對臨床治療劑量的選擇具有指導意義。

除以上基因外，近年來，對于ATC相關的腫瘤標記物的研究進展顯著，包括甲狀腺球蛋白(TG)、抗人白細胞抗原單克隆抗體系統等。如CD97在分化性甲狀腺癌中呈低表達或不表達，而在ATC中表現為高表達，可利用這一特性作為ATC診斷及伴有轉移預后的標志物。

11 小 結

ATC由于其不穩定的遺傳特性和復雜的基因改變，在過去30年里存活率沒有明顯的改變，常規的手術切除，放射性131I輔助治療以及化療是遠遠不夠的。基于以上對ATC基因改變特征的研究結果，有望找到新的藥物和有效的治療方案；而在診斷方面，有望做到早期診斷，降低誤診率。

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〔2016-07-19修回〕

(編輯 曲 莉)

國家自然科學基金資助項目(81271526)

崔亞利(1968-)，男，博士，主任醫師，主要從事腫瘤核醫學研究。

闖振蕾(1990-)，女，碩士，主要從事腫瘤核醫學研究。

R736.1

A

1005-9202(2016)22-5736-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.22.114