MAPK 信號通路在甲狀腺癌中的研究進展△

梁書卿，魏楓

內蒙古科技大學包頭醫學院第一附屬醫院內分泌科，內蒙古 包頭 014010

甲狀腺癌是內分泌系統中最常見的惡性腫瘤，其發病率逐年增高。據統計，美國在2012年內新診斷的甲狀腺癌患者約56 460例，其中1780例死亡，相比于1989年，發病率增加了4.99倍。在2017年美國癌癥協會（American Cancer Society，ACS）發布的癌癥統計報告中顯示：甲狀腺癌的發病率約占全部惡性腫瘤的3.4%，在內分泌系統惡性腫瘤的發病率中位居首位，且女性發病率顯著高于男性[1-3]。據報道，2010年北京甲狀腺癌發病率為8.78/10萬，與2001年的2.7/10萬相比，增加了225.2%，年增長率為14.2%。有學者在分析世界衛生組織1960—2012年統計的甲狀腺癌官方發病率及病死率數據后指出，甲狀腺癌的發病率在全球大多數國家和地區都在提高，甲狀腺癌已成為人類最常見的惡性腫瘤之一[4-5]。對于甲狀腺癌的治療，大多數分化型甲狀腺癌患者采用手術切除、放射性碘治療和激素抑制治療后均可以獲得較好的預后，然而，對于甲狀腺髓樣癌（medullary thyroid cancer，MTC）或甲狀腺未分化癌（anaplastic thyroid cancer，ATC）患者，以上常規方法治療后效果甚微。有2%～5%的分化型甲狀腺癌患者在治療期間或自然病程中失去其分化特征，因此難以通過放射性碘或促甲狀腺激素抑制方法進行有效治療[6]。10%的甲狀腺癌患者有遠處轉移，包括肺轉移、骨轉移及其他部位轉移，這是導致患者死亡的主要原因[7]。對于上述患者，傳統的治療方法基本無效，然而，信號通路相關靶向治療為這一群體提供了延長生命的希望。甲狀腺癌的發生發展、侵襲轉移與多種信號通路的表達緊密聯系，在臨床治療中，這些信號通路可以作為生物標志物，幫助診斷和預測甲狀腺癌的預后，同時在這些信號通路中可以找到潛在的治療靶標。絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號轉導通路的激活是甲狀腺癌最經典的遺傳變異之一。本文就MAPK信號通路的組成、分子機制、功能、與甲狀腺癌的關系以及靶向治療的研究進展進行闡述。

1 MAPK/ERK 信號通路的概述

MAPK是細胞膜受體與細胞核之間最重要的信號轉導途徑，在多種惡性腫瘤的發生發展過程中起著重要的作用[8]。已在哺乳動物細胞中鑒定出4種MAPK通路，分別為胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路、p38 MAPK通路、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）/應激活化蛋白激酶（stress activated protein kinase，SAPK）通路以及 ERK5通路[9-10]，其中ERK通路是MAPK通路中的主體部分。MAPK信號通路能夠被受體酪氨酸激酶、G蛋白偶聯受體和部分細胞因子受體激活，將細胞外的信號刺激傳遞給細胞，引起細胞增殖、凋亡、分化等一系列反應，進而促進腫瘤的發生發展[11]。

2 MAPK 信號通路基因突變與甲狀腺癌的關系

甲狀腺癌的相關遺傳改變主要分為兩種：點突變以及染色體重排。這兩種遺傳學的變化改變了細胞內信號轉導系統，該系統通過調節各種代謝途徑，直接影響細胞分化、增殖和凋亡[12]。有數據顯示B-Raf原癌基因（B-Raf proto-oncogene，BRAF）的突變存在于分化型甲狀腺癌和ATC中，BRAFV600E突變約占所有類型甲狀腺癌基因突變的60%[13-14]。在MAPK通路中，BRAF的突變及RET/PTC重排能夠促進甲狀腺濾泡細胞向乳頭狀甲狀腺癌的轉化，這種改變被認為是甲狀腺癌發生和進展的早期表現[15]。Zhang等[16]研究發現BRAF基因激活的非編碼RNA（BRAF-activated non-coding RNA，BANCR）通過激活ERK-MAPK信號通路進而對乳頭狀甲狀腺癌細胞增殖和遷移產生影響。

2.1 MAPK信號通路的BRAF 點突變與甲狀腺癌發生及進展的關系

已有研究表明，BRAF突變激活了甲狀腺癌中的MAPK信號通路[17-18]。BRAFV600E基因突變為第15外顯子第1799位核苷酸胸腺嘧啶（Thymine，T）被腺嘌呤（Adenine，A）取代，導致600密碼子編碼的纈氨酸被谷氨酸替代，繼而導致BRAFV600E突變蛋白的表達并引起絲氨酸/蘇氨酸激酶的激活，從而激活MAPK及其下游分子，進而增強了原癌基因的表達并抑制腫瘤抑制基因的表達，促使甲狀腺濾泡細胞轉化成甲狀腺乳頭狀癌。據Nucera等[19]報道，根據甲狀腺癌的遺傳學變異，有28%～86%的患者伴隨BRAF基因突變。其中BRAFV600E突變占甲狀腺乳頭狀癌的45%[20]。Xing[21]匯總分析了29項有關甲狀腺癌BRAFV600E基因突變的臨床研究，結果顯示44%（810/1856）的甲狀腺乳頭狀癌和24%（23/94）的ATC隱含BRAFV600E基因突變，而只有165例濾泡性甲狀腺癌（follicular thyroid cancer，FTC）患者、65例MTC及542例甲狀腺良性腫瘤未見BRAFV600E基因突變，該結果提示BRAFV600E基因突變與甲狀腺乳頭狀癌的發生密切相關。

2.2 MAPK信號通路的RET/PTC 易位與甲狀腺癌發生及進展的關系

RET/PTC基因易位是甲狀腺癌MAPK信號通路中最常見的突變方式。RET是最常見的原癌基因之一，負責編碼在甲狀腺濾泡旁細胞中高度表達的跨膜蛋白，即受體酪氨酸激酶。RET/PTC易位的種類有10余種，其中最常見的易位為RET/PTC1和RET/PTC3[22]，其特點是RET基因的酪氨酸激酶3'和5'與末端的結構域融合。首先RET/PTC與生長因子受體結合蛋白2（growth factor receptorbound protein 2，GRB2）、SOS銜接蛋白相結合，從而激活RAS基因構成癌基因，其表達產物Ras蛋白發生構型改變，從而引起正常細胞不可控制的增殖和惡變，同時減少細胞凋亡。Su等[23]研究發現，取114例被診斷為甲狀腺乳頭狀癌的患者的甲狀腺組織，其中所有良性甲狀腺組織中均未檢測到RET/PTC易位；114例甲狀腺乳頭狀癌組織中發現23.68%（27/114）的RET/PTC易位，在上述RET/PTC易位陽性的27例組織中，92.59%（25/27）的重排是RET/PTC1或RET/PTC3，該結果提示RET/PTC易位與甲狀腺癌密切相關。研究表明，MAPK途徑參與分化甲狀腺乳頭狀癌，其與磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）-蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，也稱AKT）兩個途徑的同時激活使甲狀腺腫瘤的惡化程度顯著增高[24]。MAPK信號通路中RET/PTC易位是驅動甲狀腺癌進展的重要機制[16]。

2.3 基于MAPK 信號通路的基因突變輔助甲狀腺癌的診斷

RET/PTC是在甲狀腺乳頭狀癌的遺傳改變中發現的一種染色序列易位重排。這種易位在甲狀腺乳頭狀癌細胞中普遍存在，當基因易位重排發生后，通過刺激細胞中RET短肽形成二聚體，其產生的嵌合體使RET原癌基因編碼的酪氨酸激酶發生激活，通過下游MAPK或PI3K-AKT信號轉導使甲狀腺濾泡上皮細胞發生惡變[25]；而在正常甲狀腺組織及良性甲狀腺病變中，RET/PTC易位重排基本不表達或極低表達。RET/PTC基因和BRAF基因在甲狀腺癌細胞中的變異率高，兩種變異基因的檢測對甲狀腺結節的良惡性診斷具有較高的靈敏度及特異度。Abd等[26]應用免疫組織化學法檢測130例甲狀腺癌組織中BRAFV600E突變發現，該基因在甲狀腺癌組織中存在高特異度和靈敏度。Zhou等[27]研究發現BRAFV600E和RET/PTC的表達能夠促進甲狀腺乳頭狀癌細胞的體外增殖和遷移。寧麗峰[28]通過采用MALDI-TOF-MS技術檢測基因型，發現MAPK通路中HRAS基因、NRAS基因和血管內皮生長因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGFA）基因多態性可能與結節性甲狀腺腫瘤相關。

3 靶向治療

手術治療ATC的療效往往不盡如人意；但是這種類型的腫瘤卻是分子靶向治療的候選者，其中RET/PTC/Ras/Raf/MEK/ERK是分子靶向治療的常用靶標。Chen等[29]研究發現紅細胞分化相關基因（erythroid differentiation associated gene，EDAG）的過表達激活了MAPK/ERK和AKT信號通路，促進了人甲狀腺癌細胞的增殖、侵襲和黏附，而EDAG-1沉默可逆轉這些變化并降低甲狀腺癌的發生風險。正因為如此，考慮在甲狀腺癌的治療中，靶向EDAG-1、MAPK/ERK和AKT信號通路等治療可能具有直接的臨床意義。Buffet等[30]研究表明雙特異性磷酸酶5（dual-specificity phosphatase 5，DUSP5）和雙特異性磷酸酶6（dual-specificity phosphatase 6，DUSP6）在人類甲狀腺癌中過表達，激活MAPK信號通路，降低DUSP5和DUSP6的表達能夠降低BRAFV600E突變甲狀腺癌細胞的遷移和侵襲能力。因此，DUSP5和DUSP6過表達是在BRAFV600E突變甲狀腺癌中MAPK信號通路激活的標志物。配對盒基因3（pair box 3，PAX3）的異位表達通過抑制PI3K/AKT和MAPK/ERK途徑的活性并促進FOXO3A活性，顯著抑制甲狀腺癌細胞的生長和侵襲。研究表明，PAX3作為抑癌基因，在甲狀腺癌中突變，通過激活MAPK和PI3K/AKT途徑促進甲狀腺癌的發生發展[31]。PI3K/AKT信號介導的FOXO3A磷酸化不僅可以通過阻斷其與基因啟動子的相互作用降低其轉錄活性，而且可以促進其蛋白酶體降解[32-33]。腫瘤相關鈣信號轉導因子 2（tumor-associated calcium signal transducer 2，TROP2）的表達在甲狀腺癌中顯著升高[35]。研究顯示TROP2過表達通過激活ERK和JNK途徑促進甲狀腺癌細胞的侵襲和遷移[34]。

現已發現通過抑制信號通路RET/PTC/Ras/Raf/MEK/ERK的一些組分發生作用的藥物。例如，吡唑并吡啶和舒尼替尼等通路抑制劑誘導甲狀腺癌再分化，從而提高甲狀腺癌患者的生存率[36-38]。化合物GDC-0879和PLX4720在體外選擇性抑制BRAFV600E的活性，減少腫瘤細胞的增殖。但是，以上研究在臨床前實驗中被證明有效，相關的臨床研究尚未見報道。因此必須同時給予幾種化合物治療，以確保信號級聯更好的抑制結果[37-38]。

4 小結

綜合現階段的研究，作為一種信號級聯，RAS/RAF/MEK/ERK不僅能夠刺激細胞的過度生長，而且還會抑制細胞的凋亡，進而引起腫瘤細胞的遷移。BRAF基因突變能夠通過激活MAPK信號通路促進甲狀腺癌的發生發展，這為通過MAPK通路靶向治療BRAF突變引起的甲狀腺癌提供了良好的科學理論基礎。進一步研究可以針對MAPK信號通路及以相關分子作為靶點研發不同的靶向治療藥物，為甲狀腺癌的診斷和治療提供依據。