闖振蕾 王玉君 余紅波 曲昌發(fā) 崔亞利

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150081)

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未分化型甲狀腺癌相關(guān)基因的研究進展

闖振蕾 王玉君 余紅波 曲昌發(fā) 崔亞利

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)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(nèi)分泌腫瘤，已經(jīng)成為增長最快的癌癥，在北美，每年被診斷甲狀腺癌新發(fā)病例約37 000例，而且發(fā)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(jù)其組織病理學(xué)又分為乳頭狀癌(PTC)和濾泡狀癌(FTC) 通過手術(shù)切除和131I的輔助治療，預(yù)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(xiàn)淋巴結(jié)和遠處轉(zhuǎn)移，其中位生存期少于6個月，甚至1年內(nèi)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(fā)現(xiàn)的基因改變主要包括BRAF、RAS、ALK、PIK3CA、TP53、CTNMB1、PTEN等，本文根據(jù)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(zhuǎn)導(dǎo)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(diào)節(jié)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(zhì)產(chǎn)物中600位密碼子對應(yīng)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(tài)的連接，使BRAF活化〔6〕。

近年來，研究發(fā)現(xiàn)BRAF基因突變與ATC的變異性有著較強的關(guān)聯(lián)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(dǎo)致腫瘤向包膜外侵犯、遠處轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)〔6〕。臨床研究發(fā)現(xiàn)，該突變與甲狀腺癌的區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM分期呈正相關(guān)。

甲狀腺癌的放射性131I治療是通過鈉碘轉(zhuǎn)運體(NIS)介導(dǎo)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(zhì)，病灶攝碘能力下降。對于ATC，由于BRAF基因的活化導(dǎo)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(guān)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(xiàn)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(yīng)用一種強化的BRAF抑制劑(vemurafenib)，徹底解決了該腫瘤的肺轉(zhuǎn)移〔11〕。基于以上的研究結(jié)果，強烈建議每位ATC患者都應(yīng)該常規(guī)檢測V600E，而BRAF抑制劑作為常規(guī)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(fā)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(nèi)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(xué)作用是調(diào)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(fù)，維持基因的穩(wěn)定性。當(dāng)DNA損傷時，p53蛋白積聚，停止復(fù)制，提供足夠時間等待DNA修復(fù)；當(dāng)DNA修復(fù)失敗時，p53則通過細胞程序化死亡機制引發(fā)細胞自殺，抑制腫瘤的發(fā)生〔12〕。

TP53參與許多人類腫瘤的惡性轉(zhuǎn)化過程，尤其是在上皮組織發(fā)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(jié)節(jié)和DTC〔5〕。Quiros等〔13〕通過免疫組化方法對ATC患者進行分析，發(fā)現(xiàn)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(guān)系密切，已有文獻報道該基因突變已被應(yīng)用于分子靶向治療。通過導(dǎo)入野生型p53恢復(fù)p53的表達是目前研究最直接最有效的方法，病毒介導(dǎo)的野生型p53的導(dǎo)入已經(jīng)廣泛應(yīng)用于腫瘤治療試驗?zāi)Ｐ秃团R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(nèi)側(cè)，負責(zé)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(fā)生點突變，又以第61位最常見。RAS基因突變，其表達產(chǎn)物RAS蛋白發(fā)生構(gòu)型改變，抑制其內(nèi)在GTP酶活性，引起細胞大量增殖，發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。

在多種腫瘤中都有RAS基因突變，被發(fā)現(xiàn)最多的是發(fā)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(zhì)內(nèi)GTP梅的高親和力，很難達到預(yù)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(fā)生于由DTC失分化而來的ATC中，其原因是RAS突變誘發(fā)細胞的多種基因和分子紊亂，尤其是引起染色體穩(wěn)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(nèi)v-p3k癌基因(逆轉(zhuǎn)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(diào)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(fā)生在螺旋區(qū)(外顯子9)和激酶區(qū)(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(dǎo)致細胞凋亡的減少，導(dǎo)致腫瘤浸潤。

該基因在前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、結(jié)腸癌、黑色素瘤、子宮內(nèi)膜癌等多種腫瘤中發(fā)生突變，以腦腫瘤最多見。PIK3CA可以充當(dāng)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(huán)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(jīng)典Wnt信號通路關(guān)鍵的下游組件，調(diào)控細胞發(fā)育、分化與組織的平衡〔14〕。該信號通路的過度傳導(dǎo)和異?；罨瘜?dǎo)致細胞的惡性轉(zhuǎn)化。正常狀態(tài)下，細胞內(nèi)僅有少量的β-catenin蛋白，并處于游離狀態(tài)，CTNNB1基因突變會使該蛋白維持穩(wěn)定，大量累積并進入細胞核內(nèi)，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(fā)腫瘤的發(fā)生。

前列腺癌、子宮內(nèi)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(guān)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(guī)的非甾體抗炎藥能夠降低多種腫瘤的發(fā)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(diào)節(jié)WNT信號通路級聯(lián)、阻斷WNT信號，抑制細胞增殖和誘導(dǎo)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(huán)蛋白異位到細胞核內(nèi)，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(xiàn)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(zhuǎn)化。

6 PTEN基因

PTEN基因是首次發(fā)現(xiàn)的具有磷酸酶活性的抑癌基因，在多種細胞間信號傳導(dǎo)中起重要作用，最經(jīng)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(guān)，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(fā)腫瘤。

大多實體腫瘤中如惡性膠質(zhì)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?fàn)顟B(tài)，表達呈現(xiàn)低水平，與良性甲狀腺腺瘤向ATC轉(zhuǎn)化有著密切的關(guān)系〔6〕。

已經(jīng)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(xué)檢查，在術(shù)前作為診斷甲狀腺癌的輔助標志物。在治療方面，恢復(fù)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(fā)現(xiàn)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(jīng)過重排而融合的形式存在，ATC的侵襲性與 ALK基因融合有關(guān)。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(dǎo)致ALK激酶構(gòu)型改變，甲狀腺細胞增值，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生〔23〕。另外，人類棘皮動物微管相關(guān)蛋白樣4(EML4)基因也被發(fā)現(xiàn)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(jīng)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(guī)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(chǎn)生和維持的跨膜梯度，根據(jù)濃度的不同由低到高轉(zhuǎn)運碘，并能夠?qū)Φ膺M行有機化。該基因的表達和調(diào)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(shù)分化良好的甲狀腺癌能高表達NIS，可運用131I核素治療，已經(jīng)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(zhuǎn)基因技術(shù)與放射性碘治療技術(shù)的有機結(jié)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(guān)，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(diào)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(diào)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(diào)控細胞周期、參與 DNA 修復(fù)以及保持端粒長度。ATM基因的突變，會引起基因組不穩(wěn)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(tǒng)腫瘤、肺癌、胃癌和乳腺癌等惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中與ATM基因突變密切相關(guān)；而在甲狀腺癌中，Damiola等〔26〕發(fā)現(xiàn)ATM基因多態(tài)性與甲狀腺乳頭狀癌顯著關(guān)聯(lián)。對于ATC的治療，就其突變對電離輻射敏感性增高的特性，聯(lián)合131I核素治療有待進一步研究。

10 γ-H2AX 基因

在細胞核內(nèi)，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(jié)構(gòu)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(fù)和基因組穩(wěn)定的維持中起重要作用。正常細胞DNA發(fā)生斷裂時，斷裂處組蛋白H2AX發(fā)生磷酸化成γ-H2AX，對損傷進行修復(fù)。

γ-H2AX 基因在腫瘤治療中應(yīng)用廣泛，有學(xué)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(fā)現(xiàn)，其分子數(shù)目和聚集成灶點的數(shù)目下降至一半時間與克隆存活率有著良好的相關(guān)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(yù)測患者輻射敏感性，對臨床治療劑量的選擇具有指導(dǎo)意義。

除以上基因外，近年來，對于ATC相關(guān)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(tǒng)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(xiàn)為高表達，可利用這一特性作為ATC診斷及伴有轉(zhuǎn)移預(yù)后的標志物。

11 小 結(jié)

ATC由于其不穩(wěn)定的遺傳特性和復(fù)雜的基因改變，在過去30年里存活率沒有明顯的改變，常規(guī)的手術(shù)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(jié)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(xué)基金資助項目(81271526)

崔亞利(1968-)，男，博士，主任醫(yī)師，主要從事腫瘤核醫(yī)學(xué)研究。

闖振蕾(1990-)，女，碩士，主要從事腫瘤核醫(yī)學(xué)研究。

R736.1

A

1005-9202(2016)22-5736-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.22.114