MAPK 信號(hào)通路在甲狀腺癌中的研究進(jìn)展△

梁書卿，魏楓

內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，內(nèi)蒙古 包頭 014010

甲狀腺癌是內(nèi)分泌系統(tǒng)中最常見(jiàn)的惡性腫瘤，其發(fā)病率逐年增高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)在2012年內(nèi)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(fā)病率增加了4.99倍。在2017年美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)（American Cancer Society，ACS）發(fā)布的癌癥統(tǒng)計(jì)報(bào)告中顯示：甲狀腺癌的發(fā)病率約占全部惡性腫瘤的3.4%，在內(nèi)分泌系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)病率中位居首位，且女性發(fā)病率顯著高于男性[1-3]。據(jù)報(bào)道，2010年北京甲狀腺癌發(fā)病率為8.78/10萬(wàn)，與2001年的2.7/10萬(wàn)相比，增加了225.2%，年增長(zhǎng)率為14.2%。有學(xué)者在分析世界衛(wèi)生組織1960—2012年統(tǒng)計(jì)的甲狀腺癌官方發(fā)病率及病死率數(shù)據(jù)后指出，甲狀腺癌的發(fā)病率在全球大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)都在提高，甲狀腺癌已成為人類最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一[4-5]。對(duì)于甲狀腺癌的治療，大多數(shù)分化型甲狀腺癌患者采用手術(shù)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(yù)后，然而，對(duì)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(guī)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(guò)放射性碘或促甲狀腺激素抑制方法進(jìn)行有效治療[6]。10%的甲狀腺癌患者有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，包括肺轉(zhuǎn)移、骨轉(zhuǎn)移及其他部位轉(zhuǎn)移，這是導(dǎo)致患者死亡的主要原因[7]。對(duì)于上述患者，傳統(tǒng)的治療方法基本無(wú)效，然而，信號(hào)通路相關(guān)靶向治療為這一群體提供了延長(zhǎng)生命的希望。甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移與多種信號(hào)通路的表達(dá)緊密聯(lián)系，在臨床治療中，這些信號(hào)通路可以作為生物標(biāo)志物，幫助診斷和預(yù)測(cè)甲狀腺癌的預(yù)后，同時(shí)在這些信號(hào)通路中可以找到潛在的治療靶標(biāo)。絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活是甲狀腺癌最經(jīng)典的遺傳變異之一。本文就MAPK信號(hào)通路的組成、分子機(jī)制、功能、與甲狀腺癌的關(guān)系以及靶向治療的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1 MAPK/ERK 信號(hào)通路的概述

MAPK是細(xì)胞膜受體與細(xì)胞核之間最重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，在多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起著重要的作用[8]。已在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中鑒定出4種MAPK通路，分別為胞外信號(hào)調(diào)節(jié)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(yīng)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(hào)通路能夠被受體酪氨酸激酶、G蛋白偶聯(lián)受體和部分細(xì)胞因子受體激活，將細(xì)胞外的信號(hào)刺激傳遞給細(xì)胞，引起細(xì)胞增殖、凋亡、分化等一系列反應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[11]。

2 MAPK 信號(hào)通路基因突變與甲狀腺癌的關(guān)系

甲狀腺癌的相關(guān)遺傳改變主要分為兩種：點(diǎn)突變以及染色體重排。這兩種遺傳學(xué)的變化改變了細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)各種代謝途徑，直接影響細(xì)胞分化、增殖和凋亡[12]。有數(shù)據(jù)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(jìn)甲狀腺濾泡細(xì)胞向乳頭狀甲狀腺癌的轉(zhuǎn)化，這種改變被認(rèn)為是甲狀腺癌發(fā)生和進(jìn)展的早期表現(xiàn)[15]。Zhang等[16]研究發(fā)現(xiàn)BRAF基因激活的非編碼RNA（BRAF-activated non-coding RNA，BANCR）通過(guò)激活ERK-MAPK信號(hào)通路進(jìn)而對(duì)乳頭狀甲狀腺癌細(xì)胞增殖和遷移產(chǎn)生影響。

2.1 MAPK信號(hào)通路的BRAF 點(diǎn)突變與甲狀腺癌發(fā)生及進(jìn)展的關(guān)系

已有研究表明，BRAF突變激活了甲狀腺癌中的MAPK信號(hào)通路[17-18]。BRAFV600E基因突變?yōu)榈?5外顯子第1799位核苷酸胸腺嘧啶（Thymine，T）被腺嘌呤（Adenine，A）取代，導(dǎo)致600密碼子編碼的纈氨酸被谷氨酸替代，繼而導(dǎo)致BRAFV600E突變蛋白的表達(dá)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(jìn)而增強(qiáng)了原癌基因的表達(dá)并抑制腫瘤抑制基因的表達(dá)，促使甲狀腺濾泡細(xì)胞轉(zhuǎn)化成甲狀腺乳頭狀癌。據(jù)Nucera等[19]報(bào)道，根據(jù)甲狀腺癌的遺傳學(xué)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(xiàng)有關(guān)甲狀腺癌BRAFV600E基因突變的臨床研究，結(jié)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，F(xiàn)TC）患者、65例MTC及542例甲狀腺良性腫瘤未見(jiàn)BRAFV600E基因突變，該結(jié)果提示BRAFV600E基因突變與甲狀腺乳頭狀癌的發(fā)生密切相關(guān)。

2.2 MAPK信號(hào)通路的RET/PTC 易位與甲狀腺癌發(fā)生及進(jìn)展的關(guān)系

RET/PTC基因易位是甲狀腺癌MAPK信號(hào)通路中最常見(jiàn)的突變方式。RET是最常見(jiàn)的原癌基因之一，負(fù)責(zé)編碼在甲狀腺濾泡旁細(xì)胞中高度表達(dá)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(jiàn)的易位為RET/PTC1和RET/PTC3[22]，其特點(diǎn)是RET基因的酪氨酸激酶3'和5'與末端的結(jié)構(gòu)域融合。首先RET/PTC與生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白2（growth factor receptorbound protein 2，GRB2）、SOS銜接蛋白相結(jié)合，從而激活RAS基因構(gòu)成癌基因，其表達(dá)產(chǎn)物Ras蛋白發(fā)生構(gòu)型改變，從而引起正常細(xì)胞不可控制的增殖和惡變，同時(shí)減少細(xì)胞凋亡。Su等[23]研究發(fā)現(xiàn)，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(cè)到RET/PTC易位；114例甲狀腺乳頭狀癌組織中發(fā)現(xiàn)23.68%（27/114）的RET/PTC易位，在上述RET/PTC易位陽(yáng)性的27例組織中，92.59%（25/27）的重排是RET/PTC1或RET/PTC3，該結(jié)果提示RET/PTC易位與甲狀腺癌密切相關(guān)。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(gè)途徑的同時(shí)激活使甲狀腺腫瘤的惡化程度顯著增高[24]。MAPK信號(hào)通路中RET/PTC易位是驅(qū)動(dòng)甲狀腺癌進(jìn)展的重要機(jī)制[16]。

2.3 基于MAPK 信號(hào)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(fā)現(xiàn)的一種染色序列易位重排。這種易位在甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞中普遍存在，當(dāng)基因易位重排發(fā)生后，通過(guò)刺激細(xì)胞中RET短肽形成二聚體，其產(chǎn)生的嵌合體使RET原癌基因編碼的酪氨酸激酶發(fā)生激活，通過(guò)下游MAPK或PI3K-AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)使甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞發(fā)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(dá)或極低表達(dá)。RET/PTC基因和BRAF基因在甲狀腺癌細(xì)胞中的變異率高，兩種變異基因的檢測(cè)對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性診斷具有較高的靈敏度及特異度。Abd等[26]應(yīng)用免疫組織化學(xué)法檢測(cè)130例甲狀腺癌組織中BRAFV600E突變發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)BRAFV600E和RET/PTC的表達(dá)能夠促進(jìn)甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞的體外增殖和遷移。寧麗峰[28]通過(guò)采用MALDI-TOF-MS技術(shù)檢測(cè)基因型，發(fā)現(xiàn)MAPK通路中HRAS基因、NRAS基因和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGFA）基因多態(tài)性可能與結(jié)節(jié)性甲狀腺腫瘤相關(guān)。

3 靶向治療

手術(shù)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(biāo)。Chen等[29]研究發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞分化相關(guān)基因（erythroid differentiation associated gene，EDAG）的過(guò)表達(dá)激活了MAPK/ERK和AKT信號(hào)通路，促進(jìn)了人甲狀腺癌細(xì)胞的增殖、侵襲和黏附，而EDAG-1沉默可逆轉(zhuǎn)這些變化并降低甲狀腺癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。正因?yàn)槿绱?，考慮在甲狀腺癌的治療中，靶向EDAG-1、MAPK/ERK和AKT信號(hào)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(guò)表達(dá)，激活MAPK信號(hào)通路，降低DUSP5和DUSP6的表達(dá)能夠降低BRAFV600E突變甲狀腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力。因此，DUSP5和DUSP6過(guò)表達(dá)是在BRAFV600E突變甲狀腺癌中MAPK信號(hào)通路激活的標(biāo)志物。配對(duì)盒基因3（pair box 3，PAX3）的異位表達(dá)通過(guò)抑制PI3K/AKT和MAPK/ERK途徑的活性并促進(jìn)FOXO3A活性，顯著抑制甲狀腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和侵襲。研究表明，PAX3作為抑癌基因，在甲狀腺癌中突變，通過(guò)激活MAPK和PI3K/AKT途徑促進(jìn)甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展[31]。PI3K/AKT信號(hào)介導(dǎo)的FOXO3A磷酸化不僅可以通過(guò)阻斷其與基因啟動(dòng)子的相互作用降低其轉(zhuǎn)錄活性，而且可以促進(jìn)其蛋白酶體降解[32-33]。腫瘤相關(guān)鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子 2（tumor-associated calcium signal transducer 2，TROP2）的表達(dá)在甲狀腺癌中顯著升高[35]。研究顯示TROP2過(guò)表達(dá)通過(guò)激活ERK和JNK途徑促進(jìn)甲狀腺癌細(xì)胞的侵襲和遷移[34]。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)通過(guò)抑制信號(hào)通路RET/PTC/Ras/Raf/MEK/ERK的一些組分發(fā)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(dǎo)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(xì)胞的增殖。但是，以上研究在臨床前實(shí)驗(yàn)中被證明有效，相關(guān)的臨床研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此必須同時(shí)給予幾種化合物治療，以確保信號(hào)級(jí)聯(lián)更好的抑制結(jié)果[37-38]。

4 小結(jié)

綜合現(xiàn)階段的研究，作為一種信號(hào)級(jí)聯(lián)，RAS/RAF/MEK/ERK不僅能夠刺激細(xì)胞的過(guò)度生長(zhǎng)，而且還會(huì)抑制細(xì)胞的凋亡，進(jìn)而引起腫瘤細(xì)胞的遷移。BRAF基因突變能夠通過(guò)激活MAPK信號(hào)通路促進(jìn)甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展，這為通過(guò)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(xué)理論基礎(chǔ)。進(jìn)一步研究可以針對(duì)MAPK信號(hào)通路及以相關(guān)分子作為靶點(diǎn)研發(fā)不同的靶向治療藥物，為甲狀腺癌的診斷和治療提供依據(jù)。