第五版WHO《泌尿和男性生殖系統腫瘤分類》中分子定義的腎細胞癌

張慧芝,趙 明

近年來隨著分子生物學研究的進展及基因測序技術的廣泛開展,我們對腎臟腫瘤的分類有了新的認識,一些由特定基因改變引起的腎細胞癌逐漸被認識。2022年發布的第五版WHO《泌尿和男性生殖系統腫瘤分類》將驅動基因明確的腎細胞癌單列一類,即分子定義的腎細胞癌,包括TFE3重排腎細胞癌、TFEB改變腎細胞癌、ELOC(原TECB1)突變腎細胞癌、延胡索酸水合酶(fumarate hydratase, FH)缺陷型腎細胞癌、琥珀酸脫氫酶(succinate dehydrogenase, SDH)缺陷型腎細胞癌、ALK重排腎細胞癌和SMARCB1缺陷型腎髓質癌[1](表1)。這些分子定義的腎細胞癌雖然具有一定的重現性形態學特征,但是部分存在明顯的重疊和交叉,確診主要依靠與分子異常特異相關的免疫組化標志物或分子檢測到明確的遺傳學異常。該文對分子定義的腎細胞癌的病理診斷及研究進展進行簡要的總結和歸納。

表1 分子定義的腎細胞癌的形態學、免疫表型和分子特征

1 TFE3重排腎細胞癌

第五版WHO《泌尿和男性生殖系統腫瘤分類》將第四版中MiT家族易位性腎細胞癌分為2個獨立的類型,即TFE3重排腎細胞癌和TFEB改變腎細胞癌。TFE3重排腎細胞癌定義為具有TFE3基因且與許多不同伙伴基因融合的腎細胞癌。與TFE3基因融合的伙伴基因眾多,包括ASPSCR1/ASPL、PRCC、NONO、SFPQ/PSF、RBM10、LUC7L3、KHSRP、MED15、CLTC、DVL2、PARP14、GRIPAP1、ARID1B、KAT6A、NEAT1、MATR3、FUBP1和EWSR1等[1-3],其中ASPSCR1、PRCC和PSF最常見。TFE3重排腎細胞癌占兒童腎細胞癌的40%,占成人腎細胞癌的1.6%～4.0%[1]。

TFE3重排腎細胞癌最常見的形態學特征為胞質豐富的透明或嗜酸性細胞、乳頭狀結構和砂礫體(圖1)。實際上,TFE3重排腎細胞癌形態多樣,可與多種腎腫瘤相似,并且有些融合基因有對應的特征性形態,如MED15∷TFE3融合常類似于低度惡性潛能多房囊性腎腫瘤[3],SFPQ∷TFE3融合常見核下空泡和核柵欄狀排列[4-5],NONO∷TFE3融合呈腺管狀、乳頭狀結構,被覆立方和高柱狀細胞,核位于腔面,類似于分泌期子宮內膜[4,6](圖2)。免疫組化標記TFE3彌漫核強陽性對診斷具有特異性,但受組織固定及實驗條件的影響,也會出現假陽性或假陰性的情況。通過FISH分離探針證實TFE3基因重排是更可靠的方法,但也會出現假陰性結果,尤其是染色體臂內轉位,如NONO∷TFE3和RBM10∷TFE3重排,FISH檢測可能出現陰性結果[6-8]。RNA測序證實TFE3基因融合是最特異和敏感的方法。腫瘤細胞表達PAX8,上皮標志物表達減弱或陰性,少數表達黑色素細胞標志物(HMB45和Melan A),部分病例表達組織蛋白酶K(cathepsin K)。TFE3重排腎細胞癌預后與透明細胞腎細胞癌相似,年齡大和分期晚是最重要的預后不良因素,不同融合亞型的預后存在一定的差別,ASPSCR1∷TFE3融合通常比PRCC∷TFE3融合分期晚、更易發生淋巴結轉移和遠處轉移[9],MED15∷TFE3融合主要表現為多房囊性,預后較好[3]。

圖1 TFE3重排腎細胞癌：腫瘤由胞質豐富的透明細胞和嗜酸性細胞排列成乳頭狀結構,常見砂礫體鈣化 圖2 NONO∷TFE3融合相關性腎細胞癌：呈腺管狀、乳頭狀結構,被覆立方和高柱狀細胞,核朝向腔面分布,類似于分泌期子宮內膜

2 TFEB改變腎細胞癌

TFEB改變腎細胞癌包括TFEB重排腎細胞癌和TFEB擴增腎細胞癌。少數情況下,TFEB重排和擴增可同時存在[10-11]。TFEB重排腎細胞癌患者發病時較年輕,中位發病年齡31歲,而TFEB擴增腎細胞癌多見于老年人,中位發病年齡65歲[12]。TFEB重排腎細胞癌最有特征的形態是雙相結構,周圍為大的上皮樣細胞(胞質透亮或嗜酸)、中央為圍繞基膜樣物的小細胞簇的巢狀結構(圖3)。具有雙相特征形態的TFEB重排腎細胞癌分子改變大部分為MALAT1∷TFEB融合。但TFEB重排腎細胞癌的組織學存在明顯的異質性,特征性的雙相結構可能并不總是存在,其形態學可以與透明細胞腎細胞癌、乳頭狀腎細胞癌、嗜酸細胞腎腫瘤、TFE3重排腎細胞癌和血管周上皮樣細胞腫瘤(PEComa)等重疊。孤立的嗜酸細胞或嗜酸細胞簇是診斷TFEB重排腎細胞癌的一個有用的形態學診斷線索[13]。TFEB擴增腎細胞癌是指攜帶TFEB的6p21位點擴增,導致TFEB蛋白過表達及其下游效應(表達cathepsin K和黑色素細胞標志物)。TFEB擴增多表現為高水平擴增(>10拷貝)(圖4),也可以呈現低水平擴增(5～10拷貝)。TFEB高水平擴增和低水平擴增具有相似的臨床病理特征[10],通常為高級別、差分化的腎細胞癌形態,常具有乳頭狀或假乳頭狀結構和嗜酸性胞質,也可見管狀、巢狀、腺泡狀或實性結構。偶爾,TFEB擴增腎細胞癌可表現為低級別的一致的嗜酸細胞,在組織學和免疫表型(包括CK20、Melan A和cathepsin K表達)上與嗜酸性實性囊性腎細胞癌重疊,FISH檢測TFEB擴增可助于其診斷和鑒別診斷[14]。腫瘤細胞表達PAX8、黑色素細胞標志物(Melan A和HMB45)和TFEB,CK表達通常減弱或不表達,不表達碳酸酐酶Ⅸ(CA9)和CK7。

圖3 TFEB重排腎細胞癌：特征性的雙相結構,周圍為大的上皮樣細胞(胞質透亮或嗜酸)、中央為圍繞基底膜樣物的小細胞簇的巢狀結構 圖4 FISH顯示高水平的TFEB基因擴增(>10個拷貝數)

TFEB的伙伴基因除了最常見的MALAT1,還有ACTB、EWSR1、CLTC、CADM2、KHDRBS2、COL21A1、PPP1R10、NEAT-1。其中KHDRBS2∷TFEB、COL21A1∷TFEB和PPP1R10∷TFEB為6號染色體的臂內轉位,FISH分離探針檢測常存在假陰性[13,15-16]。少數情況下,TFEB擴增腎細胞癌不表達TFEB,此時需行FISH分子檢測TFEB擴增予以明確診斷[11]。絕大多數TFEB重排腎細胞癌預后較好,存在腫瘤性壞死提示預后較差;而TFEB擴增腎細胞癌更具有侵襲性,分期晚、易發生轉移[17]。TFEB擴增同時常伴有VEGFA擴增,TFEB改變腎細胞癌常高表達PD-L1[10,16,18],這類腫瘤可能從抗血管生成治療和免疫抑制治療中獲益[10]。

3 ELOC突變腎細胞癌

ELOC突變腎細胞癌在2015年首次被報道[19],90%以上患者為男性。低倍鏡下,腫瘤由粗大的纖維肌性間質分隔呈多結節狀,結節內的瘤細胞呈分支管狀、乳頭狀排列,瘤細胞胞質透明或弱嗜酸性、胞界清楚(圖5)。免疫組化標記CA9(彌漫盒狀陽性)、CK7、CD10和P504S陽性。形態學和免疫表型上與透明細胞腎細胞癌、透明細胞乳頭狀腎腫瘤以及乳頭狀腎細胞癌存在一定的重疊。透明細胞腎細胞癌具有豐富的毛細血管,CK7陰性或僅局灶陽性,分子遺傳學表現為3p缺失或VHL基因改變,可與ELOC突變腎細胞癌相鑒別。透明細胞乳頭狀腎腫瘤的瘤細胞胞核呈線性排列并遠離基底部,免疫組化標記CA9呈“杯口狀”陽性,CD10和P504S一般為陰性。伴有纖維肌瘤樣間質的腎細胞癌除了ELOC突變,部分可能伴有TSC1/TSC2/MTOR突變,在形態學和免疫表型上兩類突變難以明確區分。新近發現糖蛋白非轉移性黑色素瘤蛋白B(GPNMB)對鑒別兩者有意義,具有TSC1/TSC2/MTOR突變的病例GPNMB通常彌漫強陽性,ELOC突變的病例GPNMB陰性[20]。分子遺傳學上,ELOC突變腎細胞癌表現為ELOC(TCEB1)Y79C/S/F/N或A100P點突變。從定義上來說,ELOC突變腎細胞癌是一種基于分子改變的腎細胞癌,明確診斷需要分子檢測來界定。在分子不可及的情況下,可診斷為CK7陽性、具有纖維肌性間質的腎細胞癌,并建議加做分子檢測除外ELOC或TSC/mTOR突變相關的腎細胞癌。大多數ELOC突變的腎細胞癌表現為惰性生物學行為,預后好,少數病例出現轉移及高級別轉化成分[21]。

圖5 ELOC突變腎細胞癌：腫瘤由粗大的纖維肌性間質分隔呈多結節狀,結節內的瘤細胞呈分支管狀、乳頭狀排列,瘤細胞胞質透明或弱嗜酸性、胞界清楚 圖6 FH缺陷型腎細胞癌：腫瘤細胞呈管狀、實性排列。瘤細胞核異型明顯,局灶可見核周暈包繞的病毒包涵體樣嗜酸性大核仁

4 FH缺陷型腎細胞癌

FH缺陷型腎細胞癌是一種FH胚系或體細胞突變引起的腎細胞癌,其中FH胚系突變是指遺傳性平滑肌瘤病和腎病綜合征相關腎細胞癌。具有FH體細胞突變且無皮膚和子宮平滑肌瘤的臨床和家族病史,免疫組化標記FH表達缺失和2-琥珀酸半胱氨酸(2SC)過表達為散發性FH缺陷型腎細胞癌。兩者具有相似的臨床病理特征,形態學表現多樣,最常見的結構是乳頭狀,其次是實性、管囊狀、篩狀和囊性結構。核異型明顯,至少局灶可見核周暈包繞的病毒包涵體樣嗜酸性大核仁(圖6)。以往常被診斷為“乳頭狀腎細胞癌,Ⅱ型”“集合管癌”“管狀囊性癌伴高級別轉化”或“高級別腎細胞癌,未分類”。少數FH缺陷型腎細胞癌可呈低級別嗜酸細胞腎腫瘤形態[22],類似于嗜酸細胞瘤或SDH缺陷型腎細胞癌,預后較好。

免疫組化標記FH陰性/2SC陽性對診斷FH缺陷型腎細胞癌有較大的幫助,與FH基因胚系或體細胞突變具有很好的一致性,但少數FH缺陷型腎細胞癌并不出現FH表達缺失,2SC在一些其他類型腎細胞癌中偶爾表達,特異性相對較低[23],對組織學高度懷疑的病例,需要進一步做FH分子檢測。最近研究顯示,醛酮還原酶家族1成員10(AKR1B10)是診斷FH缺陷型腎細胞癌特異性和敏感性更高的標志物,AKR1B10+/2SC+/FH-可以診斷為FH缺陷型腎細胞癌,AKR1B10+/2SC+/FH+高度可疑為FH缺陷型腎細胞癌[24]。約1/2的FH缺陷型腎細胞癌表達GATA-3,少數病例表達p63[23],因此在日常鑒別診斷尿路上皮癌時需特別注意。少數FH缺陷型腎細胞癌同時伴SMARCB1/INI-1缺失[25]。FH缺陷型腎細胞癌患者發病時較年輕,分期晚,預后差,精準診斷很重要,腫瘤內浸潤T細胞增加和PD-L1高表達,免疫治療可能獲益[26]。

5 SDH缺陷型腎細胞癌

SDH缺陷型腎細胞癌具有高度遺傳相關性,患者通常存在SDH基因的胚系突變,多數為SDHB突變,其次是SDHA和SDHC突變,而SDHD突變極其罕見。無論是何種SDH基因突變,免疫組化染色一致性表現為SDHB表達缺失。當出現SDHA基因突變時,SDHA和SDHB免疫組化同時表達缺失。SDHB表達缺失是診斷SDH缺陷型腎細胞癌的必要條件,但偶爾也存在形態學典型、分子檢測證實的SDHB胚系突變相關性腎細胞癌,其免疫組化標記時無SDHB表達缺失的情況[27],原因可能是一些體細胞突變導致SDH功能障礙并形成SDH復合物、蛋白依然表達。當遇到形態學高度可疑的病例,免疫組化標記SDHB無表達缺失,建議加做分子檢測進一步診斷。在免疫組化判讀SDHB陰性時,需要存在內部陽性對照[非腫瘤性腎小管陽性和(或)腫瘤性間質]。在腫瘤細胞呈彌漫微弱染色,而內對照為強染色時,也應將SDHB判讀為陰性。

SDH缺陷型腎細胞癌總體邊界清楚、周圍常見內陷的良性腎小管。腫瘤細胞呈實性片狀或致密巢狀排列,局部可見小管狀、小梁狀或腺泡狀結構。腫瘤細胞形態溫和、胞界清楚、胞質豐富、絮狀淺嗜酸性,具有特征性的胞質內包涵體,呈空泡狀(圖7)。越來越多的報道指出SDH缺陷型腎細胞癌的形態學異質性,伴有諸如類似于嗜酸細胞瘤、透明細胞腎細胞癌、乳頭狀腎細胞癌、集合管癌或未分類腎細胞癌等組織學特征[28]。大部分SDH缺陷型腎細胞癌呈惰性,少數可出現高級別轉化,肉瘤樣或橫紋肌樣分化,伴或不伴有壞死,提示預后不良[28]。文獻報道SDHA缺陷型腎細胞癌常見高級別核,組織學模式多樣,包括乳頭狀、實性、篩狀及促結締組織性間質反應等[29-30]。SDH缺陷型腎細胞癌表達PAX8,CK表達減弱或不表達,不表達CD117和CA9。

圖7 SDH缺陷型腎細胞癌：腫瘤細胞形態溫和、胞界清楚、胞質豐富、絮狀淺嗜酸性,具有特征性的胞質內包涵體 圖8 ALK重排腎細胞癌：腫瘤細胞呈實性和篩狀排列,可見豐富的黏液性基質

6 ALK重排腎細胞癌

ALK重排腎細胞癌是由位于2p23染色體上的ALK基因發生易位導致融合而發生的腎細胞癌,可發生于兒童和成年人,發病年齡3～85歲。最初描述的是VCL∷ALK基因融合,具有VCL∷ALK基因融合的腎細胞癌,多發生于具有鐮狀細胞特征的年輕非洲裔患者,腫瘤界限欠清、常見慢性炎細胞浸潤(主要是淋巴漿細胞浸潤),腫瘤細胞呈多邊形,具有豐富的嗜酸性胞質和明顯的胞質空泡化,血管內或血管外可見鐮狀紅細胞;其在形態上部分可能類似于腎髓質癌和(或)集合管癌[31]。伴有其他融合伙伴基因(如TPM3、EML4、STRN和HOOK1)的ALK重排腎細胞癌形態多樣,可呈乳頭狀、篩狀、實性、管狀、管囊狀、梁狀、條索狀,可呈單個印戒樣細胞,可呈橫紋肌樣形態,可見細胞內黏液或細胞外黏液樣基質,散在可見砂礫體沉積(圖8)。少數病例可類似于后腎腺瘤或黏液小管和梭形細胞癌。ALK重排腎細胞癌的組織學異質性使其需與諸多類型的腎細胞癌鑒別,包括腎髓質癌、集合管癌、乳頭狀腎細胞癌、MiT家族易位相關腎細胞癌、伴橫紋肌樣分化的透明細胞腎細胞癌、甲狀腺樣濾泡性腎細胞癌、后腎腺瘤及黏液小管和梭形細胞癌等。非VCL∷ALK基因融合相關性腎細胞癌的融合伴侶基因與組織學之間的相關性尚未建立,有限的病例報道顯示,具有后腎腺瘤樣形態的可能具有STRN∷ALK融合[32],并且可表達WT-1和TTF-1[32-33]。最近有文獻報道新的ALK基因融合伙伴基因包括PLEKHA7、CLIP1、KIF5B和KIAA1217等[32]。腫瘤細胞彌漫胞質和胞膜表達ALK(D5F3),其余常見的陽性標志物包括PAX8、CK7、vimentin和P504S等,部分病例可表達TFE3但分子遺傳學上無TFE3基因重排[34]。SMARCB1(INI-1)無缺失,黑色素細胞標志物(HMB45和Melan A)均陰性。約25%的ALK重排腎細胞癌患者可出現腫瘤復發轉移和與之相關的死亡,ALK抑制劑已經在部分患者的治療中顯示出明顯的有效性。從實踐角度來說,任何具有多重組織學特征和非特異性免疫表型特點的腎細胞癌,尤其是伴有黏液性基質和砂礫體鈣化的病例,均需行ALK(D5F3)免疫組化染色初步篩查,對于ALK陽性者需要加做分子檢測進一步證實ALK基因重排,而RNA測序有助于鑒定與ALK融合的相關伴侶基因。

7 SMARCB1缺陷型腎髓質癌

SMARCB1缺陷型腎髓質癌是指伴有SMARCB1(INI-1)缺失的高級別腺癌,主要發生在具有鐮狀紅細胞特征的患者。若具有腎髓質癌表型的未分類腎細胞癌SMARCB1完全缺失,但無鐮狀紅細胞特征或血紅蛋白病,診斷為SMARCB1缺陷型腎細胞癌伴有髓質特征或表型。腎髓質癌通常體積大、界限不清。腫瘤細胞呈索狀、巢狀、片狀、微囊、管狀結構,可見篩狀、腺樣囊性癌樣形態,腫瘤細胞間常見中性粒細胞浸潤,常伴有黏液樣促結締組織增生間質及慢性炎細胞浸潤。腫瘤細胞異型明顯、空泡狀、核仁明顯,部分呈橫紋肌樣(圖9)。血管內常見鐮狀紅細胞。

圖9 SMARCB1缺陷型腎細胞癌：腫瘤細胞呈實性片狀排列,常見中性粒細胞浸潤。腫瘤細胞異型明顯、空泡狀、核仁明顯,部分呈橫紋肌樣 圖10 免疫組化染色顯示腫瘤細胞INI-1表達缺失,間質細胞和炎細胞表達作為內對照,EnVision兩步法

若發生于兒童或年輕人,主要需與ALK重排腎細胞癌(ALK+、INI-1+)和腎橫紋肌樣腫瘤鑒別;若發生于成人,主要需與高級別尿路上皮癌(p63+、GATA-3+、INI-1+)和集合管癌(高分子CK+、OCT3/4-、INI-1+)鑒別,INI-1表達缺失是診斷SMARCB1缺陷型腎髓質癌的必要條件(圖10),但少部分集合管癌亦可以出現INI-1表達缺失[35];還需與部分伴有繼發性SMARCB1缺失的腎細胞癌鑒別,如去分化腎細胞癌(透明細胞腎細胞癌、乳頭狀腎細胞癌、嫌色性腎細胞癌)、TFE3易位相關腎細胞癌(TFE3+)、FH缺陷型腎細胞癌(FH-、2SC+、INI-1+)。日常工作中遇到此類腎臟病變時,一組免疫組化標志物PAX8、CK7、p63、GATA-3、ALK、CA9、FH、2SC、TFE3、高分子CK、OCT3/4和INI-1有助于鑒別診斷。SMARCB1缺陷型腎髓質癌表達PAX8,不同程度表達CK7,一般不表達高分子CK,不表達p63、GATA-3、ALK、CA9、2SC和TFE3,FH無表達缺失,約1/2病例表達OCT3/4,需與轉移性生殖細胞腫瘤鑒別。大部分病例表現為SMARCB1基因雙等位失活,FISH檢測SMARCB1基因表現為雜合性缺失、半合子缺失、純合子缺失,部分表現為可表現為基因易位[36]。SMARCB1純合子缺失形態學多呈實性生長,SMARCB1易位主要呈網狀或篩狀生長[37]。SMARCB1缺陷型腎髓質癌侵襲性強、預后差,約90%病例診斷時已發生轉移,缺乏有效的治療手段,新近的分子研究表明SMARCB1缺陷型腎髓質癌可能對蛋白酶體、DNA復制應激靶向治療有效[38]。

綜上,該文簡要總結了第五版WHO分類中分子定義的腎細胞癌亞型的臨床病理特征和分子遺傳學特征。每個亞型各自有其獨特的形態學特征,部分可存在重疊和交叉,明確診斷需綜合臨床特點、組織學特征、免疫表型及分子遺傳學異常。在日常病理診斷工作中,可以首先結合形態學特征和一組特異性免疫組化標志物輔助診斷分子定義的腎細胞癌,包括PAX8、CK7、CA9、TFE3、TFEB、黑色素細胞標志物(Melan A和HMB45)、cathepsin K、FH、2SC、SDHB、ALK、INI-1,免疫組化提示相應的分子改變,可進一步通過FISH或二代測序明確診斷。