甲狀腺癌基因診斷與基因治療的研究進(jìn)展

1.北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部 （北京 100191）

2.北京大學(xué)深圳醫(yī)院甲乳外科 （廣東 深圳 518036）

孫 鳳1 韋 偉2

甲狀腺癌基因診斷與基因治療的研究進(jìn)展

1.北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部 （北京 100191）

2.北京大學(xué)深圳醫(yī)院甲乳外科 （廣東 深圳 518036）

孫 鳳1韋 偉2

甲狀腺癌；基因診斷；基因治療

甲狀腺癌(thyroid carcinoma，TC)是內(nèi)分泌系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤之一，約占全身惡性腫瘤的3%。近三十年來，甲狀腺癌以6.2%的年增長速度遞增，成為當(dāng)前增長速度最快的惡性腫瘤[1]。其中分化型甲狀腺癌(differentiated thyroid carcinoma，DTC)占大多數(shù)，根據(jù)組織學(xué)突變不同又分為甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid carcinoma，PTC)和甲狀腺濾泡狀癌(follicular thyroid carcinoma，F(xiàn)TC)，另有來源于甲狀腺濾泡旁細(xì)胞的甲狀腺髓樣癌(medullary thyroid carcinoma，MTC)。未分化型甲狀腺癌(anaplastic thyroid carcinoma，ATC)則一般起源于分化型中的一些發(fā)生去分化的細(xì)胞。大多數(shù)分化型甲狀腺癌惡性度低，預(yù)后良好。未分化型甲狀腺癌不僅預(yù)后較差，而且由于基因突變而導(dǎo)致侵襲性顯著升高。

在甲狀腺癌的發(fā)生、發(fā)展過程中，多種癌基因與抑癌基因參與其中。甲狀腺癌相關(guān)基因改變包括：BRAF突變、RET/PTC重排、PAX8/PPARγ重排、TP53突變等。這些基因突變也許可用來診斷疾病，或是預(yù)測預(yù)后，甚至作為潛在的治療靶點(diǎn)。本文對目前研究較多且與甲狀腺癌關(guān)系較為密切的基因診斷及基因治療的研究進(jìn)展作一綜述。

1 甲狀腺癌相關(guān)基因診斷

1.1 BRAF基因突變BRAF基因位于7號染色體，由783個(gè)氨基酸組成，在RAF基因突變亞型(ARAF、BRAF、CRAF)中最常見，發(fā)生率為35%～69%。目前發(fā)現(xiàn)與人類腫瘤相關(guān)的BRAF基因突變約65種[2-4]，其中BRAFV600E(T1799A點(diǎn)突變)是甲狀腺癌最常見的基因突變。BRAFV600E突變后導(dǎo)致所表達(dá)蛋白質(zhì)中第600位的纈氨酸(V)轉(zhuǎn)換為谷氨酸(E)，使MAPK 通路持續(xù)活化，最終導(dǎo)致細(xì)胞持續(xù)分裂、增殖、腫瘤形成。研究發(fā)現(xiàn)在各型甲狀腺中BRAFV600E與PTC的侵襲行為和不良預(yù)后密切相關(guān)[5,6]。Xing等[7,8]研究發(fā)現(xiàn)，BRAF V600E基因突變還與PTC臨床病理特征密切相關(guān)，如患者年齡、腫瘤直徑、多中心發(fā)生、甲狀腺外浸潤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤分期等。提示BRAFV600E基因突變對預(yù)后評估有重要意義[9,10]。研究已證實(shí)BRAFV600E 突變可作為進(jìn)展性疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，并可增加疾病特異死亡率風(fēng)險(xiǎn)[8,11]。我國學(xué)者還發(fā)現(xiàn)BRAFV600E基因突變與PTC中央?yún)^(qū)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)[12]。

另外，在Zatelli等[13]的研究中發(fā)現(xiàn)BRAF V600E聯(lián)合FNAB檢測能提高PTC的診斷敏感度。因此，可將BRAFV600E作為PTC診斷治療、預(yù)測預(yù)后和預(yù)測腫瘤復(fù)發(fā)的標(biāo)記，尤其術(shù)前測試BRAFV600E對預(yù)測和指導(dǎo)外科手術(shù)切除范圍發(fā)揮重要作用。

近期研究還發(fā)現(xiàn)BRAFV600E基因突變可導(dǎo)致甲狀腺激素合成及碘代謝相關(guān)基因的表達(dá)下降[14]，提示BRAFV600E基因突變與PTC轉(zhuǎn)移灶攝碘率降低有相關(guān)性，預(yù)示著未來對BRAFV600E基因突變的逆轉(zhuǎn)將成為PTC治療一個(gè)重要方向。

1.2 RET/PTC基因重排RET基因位于人10號染色體10q11．2區(qū)，編碼膜酪氨酸激酶受體蛋白，經(jīng)重排后的基因稱RET/PTC癌基因。目前對RET與甲狀腺癌關(guān)系研究比較透徹，RET/PTC重排是染色體易位或臂內(nèi)倒位致RET基因的3’端和被結(jié)合基因的5’端之間產(chǎn)生重排，引起酪氨酸蛋白激酶功能區(qū)持續(xù)的激活，使通路下游信號持續(xù)開放，導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化[15,16]。RET/PTC基因重排較常見的甲狀腺癌基因改變，其中以RET/PTCl、RET/PTC3最多見。相關(guān)研究顯示兒童散發(fā)性甲狀腺癌病例中RET/PTC重排發(fā)生率約45%，高于成人[17]；而在輻射后的甲狀腺乳頭狀癌中重排率遠(yuǎn)高于散發(fā)性的病例，可達(dá)60%～70%[18]。因此，RET/PTC重排與兒童及輻射誘導(dǎo)的PTC有關(guān)。雖然RET/PTC在早期甲狀腺癌發(fā)生的作用尚未闡明，但已有研究證實(shí)RET/PTC在早期甲狀腺癌中有較高的表達(dá)水平，因此深入研究RET/PTC將對早期甲狀腺癌的診斷具有很高價(jià)值。目前RET/PTC重排基因檢測輔助FNAB的應(yīng)用是臨床預(yù)測PTC的重要指標(biāo)。另外，研究發(fā)現(xiàn)RET/PTC重排除不僅見于PTC，還可見于部分甲狀腺良性病變，如橋本氏甲狀腺炎、小梁性腺瘤等。

1.3 PAX8-PPARγ融合基因PAX8/PPARγ重排是發(fā)生在染色體2和3，t(23)(q13；P25)之間的易位，導(dǎo)致編碼甲狀腺配對域轉(zhuǎn)錄因子的PAX8和PPARγ基因相融合[19]。PAX8/PPARγ基因融合后可顯著增加PAX8/ PPARγ嵌合蛋白的表達(dá)水平，但削弱了PPARγ的抑瘤活性[20]。研究表明約30%～40%的常規(guī)型FTC和約5%的嗜酸細(xì)胞癌中存在PAX8/PPARγ表達(dá)[21]。而在PTC中，僅濾泡亞型中出現(xiàn)PAX8/PPARγ重排，陽性率約為37%，該基因重排還出現(xiàn)于在約10%FA(濾泡型腺瘤)中[22]?？梢姡琍AX8/PPARγ對FTC與FA的鑒別診斷具有一定的意義。臨床資料顯示，在甲狀腺腫瘤中，PAX8/ PPARγ重排與甲狀腺癌臨床病理特征有密切關(guān)系，如年輕、瘤體較小、伴癌巢樣生長結(jié)構(gòu)、容易的侵犯血管等[21]。因此，研究者認(rèn)為PAX8/PPARγ基因可作為FTC最重要的易感基因，其檢測試驗(yàn)的臨床應(yīng)用不僅有助于對FTC和FA的診斷，還可為FTC的預(yù)后和治療提供可靠的依據(jù)。

1.4 P53基因P53抑癌基因位于人17號染色體短臂上，產(chǎn)物由393個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)。P53蛋白能有效維持細(xì)胞正常生長、分化，抑制細(xì)胞惡性增殖。人P53基因主要分野生型(wp53)和突變型兩類，野生型P53發(fā)揮抑癌功能，而突變型P53具有促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展作用。在甲狀腺腫瘤發(fā)生過程中，高分化的腫瘤組織P53表達(dá)弱，而未分化或低分化的腫瘤組織P53較高表達(dá)，表明突變型P53與甲狀腺腫瘤預(yù)后相關(guān)[23]。Morita等[24]研究發(fā)現(xiàn)P53蛋白在原發(fā)性PTC中高表達(dá)，并與腫瘤直徑及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有明顯相關(guān)性，表明P53基因突變可能參與了PTC的發(fā)生、發(fā)展，并與PTC的進(jìn)展、侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)野生型P53基因可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對放療的敏感性，從而給對放療不敏感的甲狀腺癌患者帶來希望。目前，相關(guān)基因靶向藥物已初步應(yīng)用于甲狀腺癌的治療研究，并顯示出良好的治療前景。

1.5 多基因聯(lián)合檢測隨著越來越多的基因檢測技術(shù)深入研究，許多單獨(dú)的基因檢測表現(xiàn)出特異性高、靈敏度差、且在癌組織中經(jīng)常缺失的特性，而研究顯示對多個(gè)基因進(jìn)行聯(lián)合檢測比單一基因檢測能夠顯著提高診斷率。如術(shù)前使用FNAB聯(lián)合檢測BRAF、P27、Cyclin D1基因的表達(dá)情況來評估PTC患者是腫瘤擴(kuò)散和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)性。這種方法不僅提高了PTC的診斷率，并可進(jìn)一步為手術(shù)治療提供依據(jù)及可為晚期的PTC患者提供新的治療方法。同時(shí)，對于BRAF突變患者，P27表達(dá)過低以及Cyclin Dl表達(dá)增高時(shí)可以加大手術(shù)范圍，減少術(shù)后復(fù)發(fā)的幾率。這樣必然為PTC的治療及預(yù)后的判斷提供了有效的手段，給更多的PTC患者帶來新的治療希望。

然而，甲狀腺癌的診斷和預(yù)測預(yù)后需要綜合考慮多個(gè)基因，不能孤立于單一的指標(biāo)，對FNAB活檢組織進(jìn)行多個(gè)基因標(biāo)記的基因譜聯(lián)合檢測，可以幫助我們更早地診斷疾病，更合理地選擇治療方案、評價(jià)療效和評估預(yù)后，進(jìn)而完善個(gè)體化治療方案提高患者的生存質(zhì)量。

2 甲狀腺癌相關(guān)基因治療

2.1 針對BRAF靶向藥物目前針對BRAF靶向藥物主要有兩類：一類是廣譜的RAF激酶抑制劑，對RAF各亞型(ARAF，BRAF和CRAF)、部分激酶如KIT、血管內(nèi)皮生長因子受體(VEGFR)等均有抑制。其代表為索拉菲尼(sorafenib)、RAF-265、XL-281等。這類抑制劑具有廣譜的抗腫瘤及抗血管生成作用。在索拉菲尼對局部晚期或發(fā)生轉(zhuǎn)移的難治型TC患者III期臨床試驗(yàn)中，試驗(yàn)組(207名患者)口服索拉非尼400mg/次、每天兩次，對照組(210名患者)口服同劑量的安慰劑，結(jié)果表明試驗(yàn)組中位生存期10.8個(gè)月，對照組中位生存期5.8個(gè)月[25]。2013年，索拉菲尼通過了FDA認(rèn)可用于治療發(fā)生轉(zhuǎn)移的DTC患者，目前常見的不良反應(yīng)有腹瀉、高血壓和皮疹。

另一類是BRAF抑制劑，對BRAF尤其是BRAFV600E有很高的抑制活性，代表為威羅菲尼(vemurafenib, PLX-4032)和達(dá)拉菲尼(dabrafenib)。目前威羅菲尼單療法應(yīng)用于BRAFV600E突變陽性的甲狀腺癌的II期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行(NCT01286753)，在I期耐受性臨床試驗(yàn)中，對3例V600E基因突變的甲狀腺癌患者給予威羅菲尼治療后表現(xiàn)出部分緩解(PR)，3名受試者CT上觀察到的腫瘤范圍縮小，表明了威羅菲尼對甲狀腺癌治療有很好前景。其常見的副反應(yīng)有脫發(fā)、皮疹、光過敏和關(guān)節(jié)痛等。

2.2 針對RET靶向藥物針對RET的靶向藥物包括：凡得他尼(vandetanib)、卡博替尼(cabozantinib)、AMG-706(Motesanib)、索拉非尼(sorafenib)、等。其中凡得他尼是多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑，可通過抑制RET、EGFR、VEGFR等酪氨酸激酶而抑制腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移[26]。目前，凡得他尼用于治療MTC、PTC及FTC的大量III期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行，其常見不良反應(yīng)有腹瀉，高血壓，皮疹等[27]?？ú┨婺釋ET有強(qiáng)烈抑制作用，2012年11月，卡博替尼通過了FDA認(rèn)可主要用于治療進(jìn)展伴轉(zhuǎn)移的MTC患者，而其用于DTC的治療尚處于臨床試驗(yàn)中。

2.3 針對PPARγ靶向藥物—PPARγ激動劑PPARγ(過氧化物酶體增殖物激活受體γ)激動劑通過結(jié)合和激活PPARγ而起治療作用，主要包括非甾體類抗炎藥物，氨基酸衍生物，多不飽和脂肪酸，花生酸和噻唑烷二酮類藥物等。PPARγ可作為抑癌基因，通過上調(diào)酶的活性來調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，尤其是激活PPARγ使P21蛋白表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致細(xì)胞在G0-G1期被阻滯，從而抑制腫瘤增殖。目前羅格列酮用于ATC的治療，主要通過增加甲狀腺特異性分化表達(dá)，誘導(dǎo)組織細(xì)胞向上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而控制ATC的生長和擴(kuò)散。

然而，目前大多數(shù)針對標(biāo)記基因的靶向藥物仍處于臨床研究中，尚需要大量臨床試驗(yàn)的證實(shí)。

3 結(jié) 論

綜上所述，隨著分子生物學(xué)的研究進(jìn)展，越來越多的甲狀腺癌相關(guān)基因包括RAS突變、P27基因、Survivin基因、Kiss-1腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因、EG-1基因、C-met基因、erBb-2基因、PTEN基因、TRK(NTRKI)基因重排、以及視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤RB基因等被發(fā)現(xiàn)，這對未來甲狀腺疾病的治療提供了潛在的研究價(jià)值。因此，未來通過FNAB 活檢組織進(jìn)行多基因譜聯(lián)合檢測，必將對甲狀腺疾病的診療、預(yù)后起指導(dǎo)意義，為早期甲狀腺癌的診斷提供可靠信息。同時(shí)隨著甲狀腺癌相關(guān)基因靶向治療的發(fā)展迅速，基因治療藥物應(yīng)用前景更加廣闊，不僅為甲狀腺癌的治療開辟了新的方向，而且為難治型甲狀腺癌和晚期患者帶來新的希望。

[1] Jemal A, Siegel R, Ward E, et al. Cancer statistics, 2009[J]. CA Cancer J Clin,2009,59(4):225-249.

[2] Roskoski R J. RAF protein-serine/threonine kinases: structure and regulation[J]. Biochem Biophys Res Commun,2010,399(3):313-317.

[3] Cantwell-Dorris E R, O'Leary J J, Sheils O M. BRAFV600E: implications for carcinogenesis and molecular therapy[J]. Mol Cancer Ther,2011,10(3):385-394.

[4] Pritchard A L, Hayward N K. Molecular pathways: mitogenactivated protein kinase pathway mutations and drug resistance[J]. Clin Cancer Res,2013,19(9):2301-2309.

[5] Smith R A, Salajegheh A, Weinstein S, et al. Correlation between BRAF mutation and the clinicopathological parameters in papillary thyroid carcinoma with particular reference to follicular variant[J]. Hum Pathol,2011,42(4):500-506.

[6] Xing M, Alzahrani A S, Carson K A, et al. Association between BRAF V600E mutation and mortality in patients with papillary thyroid cancer[J]. JAMA,2013,309(14):1493-1501.

[7] Xing M, Alzahrani A S, Carson K A, et al. Association between BRAF V600E mutation and recurrence of papillary thyroid cancer[J]. J Clin Oncol,2015,33(1):42-50.

[8] Kim T H, Park Y J, Lim J A, et al. The association of the BRAF(V600E) mutation with prognostic factors and poor clinical outcome in papillary thyroid cancer: a meta-analysis[J]. Cancer,2012,118(7):1764-1773.

[9] Xing M, Westra W H, Tufano R P, et al. BRAF mutation predicts a poorer clinical prognosis for papillary thyroid cancer[J]. J Clin Endocrinol Metab,2005,90(12):6373-6379.

[10]Xing M, Alzahrani A S, Carson K A, et al. Association betweenBRAF V600E mutation and recurrence of papillary thyroid cancer[J]. J Clin Oncol,2015,33(1):42-50.

[11]Xing M. BRAF mutation in papillary thyroid cancer: pathogenic role, molecular bases, and clinical implications[J]. Endocr Rev,2007,28(7):742-762.

[12]石臣磊, 秦華東, 丁超, 等. 鼠類肉瘤濾過性毒菌致癌同源體B1 V600 E基因突變與甲狀腺乳頭狀癌中央?yún)^(qū)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的關(guān)系[J]. 中華腫瘤雜志,2015(2):123-127.

[13]Zatelli M C, Trasforini G, Leoni S, et al. BRAF V600E mutation analysis increases diagnostic accuracy for papillary thyroid carcinoma in fine-needle aspiration biopsies[J]. Eur J Endocrinol,2009,161(3):467-473.

[14]Barollo S, Pennelli G, Vianello F, et al. BRAF in primary and recurrent papillary thyroid cancers: the relationship with (131)I and 2-[(18)F]fluoro-2-deoxy-D-glucose uptake ability[J]. Eur J Endocrinol,2010,163(4):659-663.

[15]王波, 趙文新. ret/PTC3基因重排在甲狀腺癌中的作用機(jī)制及其研究進(jìn)展[J]. 中華實(shí)驗(yàn)外科雜志,2013,30(10):2241-2242.

[16]苗素生，孫冀，裴榮，等. RET與VEGF-C在甲狀腺乳頭狀癌中表達(dá)的研究[J]. 實(shí)用腫瘤學(xué)雜志,2010,24(4):373-377.

[17]Fenton C L, Lukes Y, Nicholson D, et al. The ret/PTC mutations are common in sporadic papillary thyroid carcinoma of children and young adults[J]. J Clin Endocrinol Metab,2000,85(3):1170-1175.

[18]Nikiforov Y E. RET/PTC rearrangement in thyroid tumors[J]. Endocr Pathol,2002,13(1):3-16.

[19]Kroll T G, Sarraf P, Pecciarini L, et al. PAX8-PPARgamma1 fusion oncogene in human thyroid carcinoma [corrected][J]. Science,2000,289(5483):1357-1360.

[20]Wang Y, Hou P, Yu H, et al. High prevalence and mutual exclusivity of genetic alterations in the phosphatidylinositol-3-kinase/akt pathway in thyroid tumors[J]. J Clin Endocrinol Metab,2007,92(6):2387-2390.

[21]French C A, Alexander E K, Cibas E S, et al. Genetic and biological subgroups of low-stage follicular thyroid cancer[J]. Am J Pathol,2003,162(4):1053-1060.

[22]Castro P, Rebocho A P, Soares R J, et al. PAX8-PPARgamma rearrangement is frequently detected in the follicular variant of papillary thyroid carcinoma[J]. J Clin Endocrinol Metab,2006,91(1):213-220.

[23]Nemeth J, Nemeth Z, Tatrai P, et al. High expression of claudin-1 protein in papillary thyroid tumor and its regional lymph node metastasis[J]. Pathol Oncol Res,2010,16(1):19-27.

[24]Morita N, Ikeda Y, Takami H. Clinical significance of p53 protein expression in papillary thyroid carcinoma[J]. World J Surg,2008,32(12):2617-2622.

[25]Brose M S, Nutting C M, Sherman S I, et al. Rationale and design of decision: a double-blind, randomized, placebo-controlled phase III trial evaluating the efficacy and safety of sorafenib in patients with locally advanced or metastatic radioactive iodine (RAI)-refractory, differentiated thyroid cancer[J]. BMC Cancer,2011,11:349.

[26]Herbst R S, Heymach J V, O'Reilly M S, et al. Vandetanib (ZD6474): an orally available receptor tyrosine kinase inhibitor that selectively targets pathways critical for tumor growth and angiogenesis[J]. Expert Opin Investig Drugs,2007,16(2):239-249.

[27]Sherman S I. Early clinical studies of novel therapies for thyroid cancers[J]. Endocrinol Metab Clin North Am,2008,37(2):511-524.

R736.1

A

10.3969/j.issn.1009-3257.2016.01.021

2016-01-18

孫 鳳，女，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部2013級研究生，專業(yè)為外科學(xué)，主要研究方向：甲狀腺早期診斷及治療。

韋 偉