Preview

Молекулярно-генетическая структура фолликулярно-клеточного рака щитовидной железы

https://doi.org/10.14341/ket2016255-64

Полный текст:

Аннотация

Рак щитовидной железы лидирует по частоте среди злокачественных новообразований эндокринной системы. В большинстве случаев опухолевые клетки имеют фолликулярно-клеточное происхождение. Диагностика рака основана на проведении цитологического анализа биоптатов узлов щитовидной железы, точность которого не превышает 80%. Это ведет как к ложноположительным, так и ложноотрицательным диагнозам и выбору неправильной тактики лечения. Выявление в биоптатах генетических и эпигенетических маркеров рака щитовидной железы позволит повысить точность диагноза. В данной статье описаны мутации, аберрантное метилирование ДНК и аберрантная экспрессия микроРНК, составляющие основу молекулярно-генетической структуры фолликулярно-клеточного рака щитовидной железы. Мутации, характерные для данного типа рака щитовидной железы, включают точковые, хромосомные перестройки и изменение числа копий генов. Помимо распространенных и хорошо описанных драйверных мутаций генов сигнальных путей МАРK, PI3K/Akt и Wnt, а также генов TP53 иTERT, в данной работе приведены более редкие мутации, выявленные за последние два года. В статье также представлены примеры использования диагностических панелей, основанных на анализе молекулярно-генетических маркеров.

Для цитирования:


Якушина В.Д., Лернер Л.В., Казубская Т.П., Кондратьева Т.Т., Субраманиан С., Лавров А.В. Молекулярно-генетическая структура фолликулярно-клеточного рака щитовидной железы. Клиническая и экспериментальная тиреоидология. 2016;12(2):55-64. https://doi.org/10.14341/ket2016255-64

For citation:


Yakushina V.D., Lerner L.V., Kazubskaya T.P., Kondrat'ieva T.T., Subramanian S.-., Lavrov A.V. Molecular genetics of follicular cell thyroid carcinoma. Clinical and experimental thyroidology. 2016;12(2):55-64. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/ket2016255-64

Актуальность

Рак щитовидной железы (РЩЖ) составляет основную долю злокачественных новообразований эндокринной системы, количество вновь выявленных случаев неуклонно растет и за последние четыре десятилетия увеличилось в несколько раз [1].

Большинство опухолей, возникающих в щитовидной железе, имеют фолликулярно-клеточное происхождение, и только от 5 до 10%, обозначаемые как медуллярный рак щитовидной железы, имеют парафолликулярное (С-клеточное) происхождение [1]. Фолликулярно-клеточный РЩЖ в зависимости от патоморфогенеза опухоли подразделяют на следующие основные формы: дифференцированный фолликулярно-клеточный РЩЖ (ДФКРЩЖ), низкодифференцированный РЩЖ и недифференцированный, или анапластический, РЩЖ. Основная доля РЩЖ (65–85%) приходится на ДФКРЩЖ. Среди ДФКРЩЖ различают папиллярный РЩЖ (ПРЩЖ), составляющий 80% от всех случаев ДФКРЩЖ, и фолликулярный РЩЖ (ФРЩЖ), который встречается в 10–15% случаев [1, 2].

ДФКРЩЖ в основном имеет благоприятный прогноз, 5-летняя выживаемость составляет 95%, но 15% этого рака рано метастазирует и сопровождается относительно высокой смертностью. Наиболее агрессивным является анапластический РЩЖ, представляющий собой последнюю стадию опухолевой прогрессии. У пациентов с ДФКРЩЖ на поздних стадиях болезни, а также у пациентов с низкодифференцированным и анапластическим РЩЖ высок риск летального исхода [1]. При этом необходимо учитывать, что только 5% выявляемых узлов щитовидной железы оказываются злокачественными [3].

В настоящее время основным методом диагностики РЩЖ является цитологическое исследование материала, получаемого в результате тонкоигольной аспирационной биопсии (ТАБ) узла щитовидной железы. Однако, по данным Т.Т. Кондратьевой, точность цитологического диагноза значительно варьирует, составляя 86–92% [4, 5]. Метаанализ, проведенный M. Bongiovanni исоавт. (2012), показал, что частота “неопределенного” цитологического заключения может достигать 20–30% [6]. Согласно классификации Бетезда (Национальный институт рака, США) выделяют 3 типа цитологических “неопределенных” диагнозов: атипия неопределенного значения / фолликулярные изменения неопределенного значения (АНЗ/ФИНЗ) – Бетезда III; фолликулярная неоплазия / подозрение на фолликулярную неоплазию (ФН/ПФН) – Бетезда IV; подозрение на рак (ПР) – Бетезда V [6]. В случае АНЗ/ФИНЗ риск злокачественного характера узла оценивается от 5 до 15% и рекомендуется повторная ТАБ. Риск злокачественности при ФН/ПФН повышается до 15–30%, а при ПР – до 60–75%. В случае ФН/ПФН и ПР рекомендовано диагностическое удаление доли ЩЖ – гемитиреоидэктомия, а в случае ПР может быть выполнена тиреоидэктомия [6]. Согласно данным литературы, злокачественная форма узла подтверждается только для 10–40% случаев выполненной гемитиреоидэктомии [6]. В связи с этим для минимизации необоснованного применения гемитиреоидэктомии или тиреоидэктомиинеобходимо внедрение диагностических подходов, обладающих более высокой точностью дифференцирования злокачественных и доброкачественных изменений щитовидной железы. Данная задача может быть решена с помощью молекулярно-генетических маркеров.

Молекулярная генетика рака щитовидной железы

Молекулярно-генетические изменения при раке щитовидной железы преимущественно затрагивают МАРK (Mitogen-Activated Protein Kinase) и PI3K/Akt/mTOR (phosphatidylinositol-3-kinase/Protein Kinase B/Mammalian target of rapamycin) – сигнальные пути, осуществляющие трансдукцию митогенных сигналов и регулирующие такие клеточные процессы как пролиферация, дифференцировка и жизнеспособность [2, 7].

Ключевыми и наиболее изученными событиями, приводящими к активации МАРK-сигнального пути, являются мутации в генах рецепторов (например, RET и TRK) и внутриклеточных сигнальных молекул (BRAF и RAS). Белок, кодируемый геном RET, является трансмембранной тирозинкиназой, функционирующей в качестве рецептора к семейству нейротрофических факторов роста. Связывание тирозинкиназных рецепторов с лигандами приводит к димеризации рецепторов, взаимному фосфорилированию по тирозину и запуску киназных каскадов [8]. ГенBRAF кодирует белок семейства серин-треониновых протеинкиназ RAF, являющихся центральными медиаторами, которые в димеризованном состоянии фосфорилируют и активируют MEK (Mitogen-activated protein kinase kinase) [8]. Гены семейства RAS (HRAS, KRAS и NRAS) кодируют высокогомологичные G-белки (ГТФазы), расположенные на внутренней поверхности клеточной мембраны и участвующие в передаче сигнала от рецепторов факторов роста, активируя как MAPK-, так и PI3K/Akt/mTOR-сигнальные пути [7]. Таким образом, изменение активности генов BRAF, RAS, RET может приводить к конститутивной трансдукции сигналов, активирующих клеточную пролиферацию и ингибирующих гибель клеток. Мутации в перечисленных генах являются наиболее распространенным опухоль-инициирующим событием в ДФКРЩЖ, встречаются более чем в 70% случаев ПРЩЖ и связаны со специфическими клиническими, гистопатологическими и биологическими характеристиками опухолей [9].

В более редких случаях РЩЖ связан с дерегуляцией PI3K/Akt-сигнального пути в результате активирующих мутаций генов PIK3CA и AKT1 или мутации негативного регулятора PI3K/Akt-сигнального пути PTEN, приводящей к потере его функции [7].

Патогенез рака щитовидной железы также может быть связан с другими сигнальными путями. Описаны мутации в гене CTNNB1, кодирующем β-катенин, который участвует в клеточной адгезии и регуляции Wnt-сигнального пути [10, 11]. Особенно важное значение в процессе злокачественной трансформации имеют мутации, ведущие к потере активности гена опухолевогосупрессора TP53, который играет ключевую роль в регуляции клеточного цикла, или, напротив, повышению активности гена теломеразы TERT.

В молекулярно-генетической структуре причин рака щитовидной железы можно выделить следующие составляющие: мутации (точковые мутации, хромосомные перестройки и изменение числа повторов генов), паттерны аберрантного метилирования ДНК и аберрантную экспрессию микроРНК.

Точковые мутации

Точковые мутации в гене BRAF обнаруживаются, по данным разных авторов, в 40–60% ПРЩЖ (рис. 1) [12, 13, 14]. В исследовании, проведенном в рамках The Cancer Genome AtlasResearch Network (TCGA), было показано, что мутации BRAF специфичны для классического и цилиндроклеточного вариантов ПРЩЖ [13]. Кроме того, мутации BRAF встречаются прианапластическом РЩЖ (частота встречаемости 30–45%) и низкодифференцированном РЩЖ (см. рис. 1) (20–40%) [1, 15]. Наиболее распространенной является миссенс-мутация киназногодомена – V600E (замена валина в 600-м кодоне на глутамат – BRAFV600E), составляющая 98% всех мутаций BRAF [12].

Второе место по частоте встречаемости в образцах ТАБ занимают мутации генов семейства RAS. Драйверные (вызывающие онкотрансформацию) точковые мутации в генах RAS обычно затрагивают кодоны 12, 10 и 61. Данная группа мутаций наблюдается в 10–20% ПРЩЖ, 40–50% ФРЩЖ и 20–40% низкодифференцированного и анапластического РЩЖ (см. рис. 1). При этом папиллярный рак щитовидной железы, несущий мутации RAS, как правило, относится к фолликулярному варианту (ФВПРЩЖ) [1, 9]. Наиболее распространенными при раке щитовидной железы являются мутации гена NRAS, реже встречаются мутации HRAS и KRAS. Интересным является то, что при ПРЩЖ точковые мутации RAS являются взаимоисключающими с другими мутациями, такими как BRAF, RET/PTC и перестройками TRK [12], а при ФРЩЖ RAS-мутации взаимно исключают перестройки PAX8-PPARγ [17]. Мутации RAS также часто обнаруживаются при фолликулярной аденоме [7].

Мутации генов PI3K/Akt-сигнального пути наиболее характерны для фолликулярных аденом, ФРЩЖ и анапластического РЩЖ. Активирующие мутации в гене PIK3CA обычно локализованы в экзонах 9 и 20 и наблюдаются в 6–13% ФРЩЖ и в 12–18% анапластического РЩЖ (см. рис. 1) [15, 17, 18]. Соматические мутации PTEN наблюдаются при ФРЩЖ (с частотой менее 10%) и анапластическом РЩЖ (с частотой 12–15%) (см. рис. 1) [7, 15, 17]. Кроме того, при метастатической форме рака щитовидной железы были описаны мутации AKT1 [18].

В более агрессивных и метастазирующих формах рака щитовидной железы встречаются мутации в генах TP53, TERT и CTNNB1 [7]. Точковые мутации гена TP53 обнаруживаются в 50–80% анапластического РЩЖ, практически не встречаются в низкодифференцированном РЩЖ (около 8%) и крайне редко – в ДФКРЩЖ (см. рис. 1) [15, 19]. В последнее время были выявлены мутации в промоторном регионе гена TERT, которые не обнаруживаются в доброкачественных узлах щитовидной железы и ассоциированы с более агрессивным течением и неблагоприятным прогнозом [15, 20]. В исследовании, выполненном I. Landa и соавт. (2016), мутации TERT были выявлены в 73% случаев анапластического и 40% случаев низкодифференцированного РЩЖ (см. рис. 1) [15]. По данным исследования, выполненного в рамках TCGA, мутации TERT наблюдаются в 12% случаев ПРЩЖ, но являются субклональными [13]. Другой ген, мутации которого характерны для анапластического РЩЖ, – CTNNB1. Точковые мутации в экзоне 3 гена CTNNB1 могут встречаться более чем в 60% случаев анапластического РЩЖ, а также в низкодифференцированном РЩЖ (см. рис. 1) [10, 21].

Помимо приведенных выше хорошо охарактеризованных мутаций, накапливаются данные о других, более редких мутациях. Исследователями TCGA был дополнен список известных драйверных мутаций ПРЩЖ точковыми мутациями генов EIF1AX, PPM1D, CHEK2 и др., а также предположительно драйверными мутациями генов APC, ATM, NF1, SPOP, MLL и др. [13]. Мутации гена EIF1AX, кодирующего фактор инициации трансляции eIF1A, были также выявлены при анапластическом РЩЖ и доброкачественных изменениях [22, 23]. Мутации гена опухолевого супрессора CHEK2 при ПРЩЖ были подтверждены другими авторами [23, 25]. Сотрудниками Питтсбургского университета были описаны мутации генов TSHR и GNAS [26]. На основании того, что изолированные мутации GNAS наблюдались только в доброкачественных узлах, авторами было сделано предположение, что такие мутации могут рассматриваться в качестве маркеров доброкачественного характера изменений в щитовидной железе [26].

Данная статья рассматривает соматические мутации, наблюдаемые при фолликулярно-клеточном РЩЖ, вместе с тем большое значение в молекулярно-генетической структуре рака щитовидной железы имеют мутации гена RET, характерные для медуллярного РЩЖ. Мутация RET C634 наблюдается в 90% случаев синдрома множественных эндокринных неоплазий типа 2A, мутация M918T обнаруживается в 20–50% спорадического медуллярного РЩЖ и более чем в 90% случаев синдрома множественных эндокринных неоплазий типа 2B [27, 28].

Хромосомные перестройки

Наиболее распространенными хромосомными перестройками при раке щитовидной железы являются мутации гена RET. Такие перестройки сопровождаются образованием химерного гена, который содержит участок гена RET, кодирующий тирозинкиназный домен белка, соединенный с активным промотором другого гена (гена-партнера). В результате кодируется мутантный рецептор, что приводит к лиганд-независимой димеризации рецептора и хронической стимуляции MAPK-сигнального каскада [29].

Хромосомные перестройки RET (обозначаемые как RET/PTC) специфичны преимущественно для классического типа ПРЩЖ, однако могут быть обнаружены и при доброкачественной фолликулярной аденоме [30]. Перестройки RET/PTC встречаются в 10–20% случаев ПРЩЖ (см. рис. 1) и преобладают в случаях радиационного облучения (50–80%), а также у детей и лиц молодого возраста (40–70%) [31].

Описано несколько типов перестроек с участием RET. Основную долю (60–70%) мутаций RET/PTC составляет RET/PTC1 (CCDC6-RET), при которой RET сливается с геном CCDC6 [1]. От 20 до 30% мутаций RET/PTC приходится на RET/PTC3 (NCOA4-RET) [1, 32]. Указанные перестройки RET/PTC являются внутрихромосомными, то есть оба гена располагаются на 10-й хромосоме, парацентрическими инверсиями (разрывы находятся на одном, длинном плече хромосомы) [33]. Другие известные перестройки RET/PTC являются межхромосомными, к ним относятся мутации с генами PRKAR1A (RET/PTC2), NCOA4 (RET/PTC4), GOLGA5 (RET/PTC5), TRIM24 (RET/PTC6), TRIM33 (RET/PTC7) и KTN1 (RET/PTC8) [29].

Для ФРЩЖ характерна перестройка PAX8-PPARγ, частота встречаемости которой при данном типе рака щитовидной железы достигает 60% (см. рис. 1) [2]. Перестройка PAX8-PPARγзаключается в слиянии гена PAX8, кодирующего транскрипционный фактор, и гена PPARγ, кодирующего рецептор активаторов пролиферации пероксисом. Данная перестройка, помимо ФРЩЖ, может быть обнаружена в низком проценте случаев в клетках фолликулярной аденомы и ФВПРЩЖ [17, 34, 35].

Для РЩЖ также характерна перестройка AKAP9-BRAF, при которой первые 8 экзонов гена AKAP9 (A-kinase anchor protein 9) сливаются с C-концом (экзоны 9–18) гена BRAF, что приводит к конститутивной активности киназы BRAF. Интересным является то, что указанная мутация наблюдается в 11% случаев РЩЖ, ассоциированных с воздействием ионизирующего излучения, и менее чем в 1% спорадических опухолей [36]. Описаны перестройки генов NTRK1 и NTRK3 (ETV6-NTRK3 и RBPMS-NTRK3), которые редко встречаются при ПРЩЖ (1–5%) и более часто встречаются среди опухолей, ассоциированных с радиационным воздействием. Так, перестройка ETV6-NTRK3 была выявлена в 14,5% случаев РЩЖ, ассоциированных с воздействием радиации [37].

Различные хромосомные перестройки были обнаружены при низкодифференцированном РЩЖ (частота встречаемости 14%), но отсутствовали при анапластическом РЩЖ. Перестройки, обнаруженные при низкодифференцированном РЩЖ, включали RET/PTC (RET-CCDC6 и RET-NCOA4), PAX8-PPARG, NUT-BRD4 и перестройки гена ALK [15].

Кроме того, согласно базе данных COSMIC, можно выделить следующие перестройки: STRN-ALK, EML4-ALK, CRTC1-MAML2, ERC1-RET – как наиболее распространенные средиредких (встречались более чем в 1 образце опухоли щитовидной железы) [38].

Изменение числа копий (CNV)

По данным TCGA, CNV-мутации были обнаружены в 27,2% ПРЩЖ. Примечательно, что в данных образцах, помимо CNV, не было обнаружено других драйверных мутаций. На основании этого авторы предположили, что CNV также могут быть драйверными при ПРЩЖ. Необходимо заметить, что CNV-мутации характерны для фолликулярного подтипа ПРЩЖ, а не дляклассического [13].

Наиболее распространенным типом CNV-мутаций при ПРЩЖ является делеция короткого плеча хромосомы 22, несущего гены опухолевых супрессоров NF2 и CHEK2 (SCNA (somaticcopy-number alteration) – 22q-del) [39, 13]. Кроме того, при ПРЩЖ описаны другие CNV-мутации: фокальная делеция 9q21.3-q32 и амплификация короткого плеча хромосомы 1 (1q-amp) – предположительно, являющиеся маркерами агрессивного течения ПРЩЖ [39]. Исследователями из TCGA была обнаружена мутация 1q-amp при цилиндроклеточном подтипе ПРЩЖ и была подтверждена ассоциация данной мутации с агрессивностью течения. Помимо вышеперечисленных авторами были описаны другие CNV-мутации, в том числе 7q34 и 10q23.31 [13].

Сотрудники Университета Джона Хопкинса исследовали CNV-мутации в клетках фолликулярной аденомы, а также папиллярного рака, классического и фолликулярного подтипов, и выявили CNV, специфические для фолликулярной аденомы (амплификация 7p, 7q, 12p, 12q, 17q, 20q13.12). Анализ CNV 10 генов, расположенных на 12-й хромосоме, позволил авторам дифференцировать доброкачественные изменения от ПРЩЖ и ФВПРЩЖ в 90% случаев [40].

В литературе представлены данные об увеличении числа копий генов рецепторных тирозинкиназ (EGFR, PDGFR2, VEGFR2 и KIT) и медиаторов PI3K/AKT-сигнального пути (PIK3CA,PIK3CB, PDPK1, AKT1 и AKT2). Данные изменения, хотя могут встречаться при дифференцированных формах рака щитовидной железы (ПРЩЖ и ФРЩЖ), преобладают прианапластическом РЩЖ, что может свидетельствовать об их связи с прогрессией и/или с агрессивной формой опухолевого заболевания [16, 17, 40].

Суммируя вышесказанное, основной вклад в молекулярно-генетическую структуру ПРЩЖ вносят мутации генов MAPK-сигнального пути (рис. 2). Классический и цилиндроклеточный (tallcell variant) подтипы ПРЩЖ характеризуются мутацией BRAFV600E, а фолликулярный – мутациями генов RAS. Кроме того, в значительной доле случаев ПРЩЖ выявляется перестройка RET/PTC и изменения числа копий генов, преимущественно 22q-del. Известные ранее драйверные мутации выявляются в 75% случаев ПРЩЖ. Исследование, выполненное в рамках TCGA, позволило расширить список драйверных мутаций и повысить количество случаев ПРЩЖ с выявленными мутациями до 98,8% (см. рис. 2). Для ФРЩЖ характерны мутации RAS, перестройки PAX8-PPARγ, а также мутации генов PI3K/Akt-сигнального пути, таких как PTEN и PIK3CA (см. рис. 2).

При низкодифференцированном и анапластическом РЩЖ могут быть выявлены мутации генов BRAF и RAS, как и при дифференцированных формах, а также мутации TERT, связанные с агрессивностью течения и прогрессированием рака (рис. 3). В отличие от анапластического РЩЖ при низкодифференцированном РЩЖ распространены хромосомные перестройки. Анапластический РЩЖ считается наиболее агрессивной формой РЩЖ, происходящей из фолликулярных клеток, что согласуется с высокой частотой мутаций генов TP53 и CTNNB1, кроме того, при анапластическом РЩЖ часто выявляются мутации PIK3CA иPTEN (см. рис. 3).

Аберрантное метилирование ДНК

Помимо генетических факторов в молекулярно-генетической структуре РЩЖ все больше внимания уделяется факторам эпигенетической регуляции, включающим метилирование ДНК, экспрессионный профиль микроРНК и ковалентную модификацию гистонов [40–42].

Метилирование ДНК заключается в модификации, как правило, цитозина в составе CpG динуклеотидов. Метилирование/деметилирование CpG островков (участки ДНК, богатые CpGдинуклеотидами) в промоторных регионах приводит к ингибированию или усилению экспрессии генов соответственно [43].

К настоящему времени при ПРЩЖ описано гиперметилирование ряда генов, в том числе опухолевых супрессоров (RARB, RASSF1A, TIMP3, SLC5A8, DAPK), а также генов CDH1, ATM и др. В ряде случаев гиперметилирование было ассоциировано с наличием драйверных мутаций в генах BRAF, RAS, а также перестроек RET/PTC [41, 44]. Полногеномное исследование паттернов метилирования при папиллярном раке щитовидной железы, выполненное R.J. Ellis и соавт. (2014), позволило установить, что данный тип РЩЖ сопровождается изменениемметилирования в 2837 сайтах, с преобладанием процессов гипометилирования (2585 сайтов против 252 сайтов гиперметилирования). При этом результаты различались в зависимости от гистологического подтипа: фолликулярный вариант ПРЩЖ характеризовался слабым изменением паттернов метилирования, в то время как для классического типа ПРЩЖ было характерно изменение в большом числе сайтов (2837 сайтов – при первичной форме, 3819 – при рецидивирующих формах) [45].

При ФРЩЖ и анапластическом РЩЖ достаточно распространено метилирование промотора PTEN, достигающее наибольшего значения при анапластическом РЩЖ [46]. МетилированиеPTEN согласуется с потерей экспрессии белка PTEN при данных типах рака щитовидной железы и ассоциировано с мутациями генов PI3K/Akt-сигнального пути [46].

Было показано, что наиболее значимые изменения паттернов метилирования характерны для низкодифференцированной формы рака щитовидной железы [47].

Аберрантная экспрессия микроРНК

Нарушение регуляции экспрессии генов в процессе злокачественной трансформации фолликулярных клеток щитовидной железы, как и при других онкологических заболеваниях, может быть связано с изменением набора микроРНК (miRNA). МикроРНК представляют собой короткие (~22 п.н.) некодирующие РНК, способные осуществлять посттранскрипционную репрессию генов за счет интерференции с таргетными РНК [48].

К настоящему времени выявлен ряд микроРНК, дифференциально экспрессирующихся при РЩЖ. При этом экспрессионные профили микроРНК в клетках доброкачественных изменений, папиллярного, фолликулярного рака и других гистологических типов различны, что имеет важное значение для диагностики [1, 49]. Для ПРЩЖ установлено значительное повышение экспрессии следующих микроРНК: miR-146b, miR-221, miR-222, miR-181b, miR-155 и miR-224 [49, 50]. Предполагаемыми мишенями данных микроРНК являются ген ингибитора циклин-зависимой киназы 1B (CDKN1B) и ген рецептора тиреоидного гормона (THRβ) [51, 52]. Примечательно, что степень увеличения экспрессии некоторых из перечисленных микроРНК в трансформированных клетках зависела от типа драйверных мутаций [49].

При ФРЩЖ было выявлено изменение экспрессии miR-197, miR-346, miR-155 и miR-224 [49], а при анапластическом раке – miR-30d, miR-125b, miR-26a и miR-30a-5p [40].

Использование генетических маркеров в диагностике рака щитовидной железы

Перечисленные выше молекулярно-генетические маркеры лежат в основе разработки диагностических панелей. Целью разработки таких панелей является достижение максимальных значений чувствительности, специфичности, отрицательного предсказательного значения (negative predictive value, ОПЗ) и положительного предсказательного значения (positive predictivevalue, ППЗ). ППЗ показывает, сколько пациентов действительно имеет рак, если тест определил его наличие, а ОПЗ показывает, сколько пациентов имеет истинно доброкачественные изменения среди тех, у кого тест не обнаружил рака.

Панель, включающая мутации 7 (или 8) генов (BRAF, KRAS, HRAS, NRAS, RET/PTC1, RET/PTC3, PAX8/PPARγ, (TRK)), в проспективных исследованиях показала высокие значения специфичности и ППЗ. ОПЗ такой панели для АНЗ/ФИНЗ (атипия неопределенного значения / фолликулярные изменения неопределенного значения – Бетезда III) составило 94%, в результате чего может быть исключена необходимость хирургического вмешательства, так как риск злокачественности для АНЗ/ФИНЗ (Бетезда III) не превышает 15% [53]. Отрицательный результат при использовании панели из 7 генов соответствует снижению риска злокачественности с 27 до 14% для ФН/ПФН (Бетезда IV) и с 54 до 28% для ПР (Бетезда V) [53], что позволяет рекомендовать в таком случае диагностическую гемитиреоидэктомию вместо тиреоидэктомии. L. Yip и соавт. (2014) показали, что использование такой панели в дополнение к цитологическому анализу позволяет снизить частоту двухэтапного хирургического вмешательства (первоначальная гемитиреоидэктомия с последующей тиреоидэктомией) [54]. В педиатрической практике, где результаты ТАБ оказываются “неопределенными” у 38% пациентов [55], использование такой панели позволило исключить повторное хирургическое вмешательство у 60% детей [56]. Выявление мутаций RAS имеет более низкое ППЗ (74–87%) по сравнению с мутациями BRAF или перестройками RET/PTC и PAX8/PPARγ [53]. Однако было показано, что доброкачественные RAS-позитивные узлы относятся к фолликулярным аденомам – опухолям, которые, как предполагается, представляют собой предраковые изменения, способные переходить в злокачественную форму [57, 58].

Высокопроизводительные методы секвенирования позволяют расширить панель оцениваемых генетических маркеров. Панель ThyroSeq, предложенная сотрудниками Питтсбургскогоуниверситета, включает оценку точковых мутаций 14 генов и 38 fusion-мутаций. Использование данной панели в случае “неопределенного” цитологического диагноза (ФН/ПФН) позволяет повысить ППЗ до 83%, а ОПЗ до 96% [53].

Значимые результаты достигнуты с использованием панелей, основанных на дифференциальной экспрессии микроРНК. Панель из 4 микроРНК (miR-222, miR-328, miR-197, miR-21) позволила дифференцировать доброкачественные и злокачественные изменения с предсказательной точностью 90% [59]. В качестве примеров коммерческих панелей, представленных на рынке, можно привести RosettaGX Reveal™ (Rosetta Genomics) и ThyraMIR™ (Interpace Diagnostics). Заявленные ОПЗ и чувствительность панели RosettaGX Reveal™ составляют 99 и 98% соответственно [60].

Заключение

Таким образом, к настоящему времени хорошо изучена молекулярно-генетическая структура рака щитовидной железы и выявлены основные драйверные мутации. Однако разнообразие их типов, большое число и отсутствие мутаций с доминирующей частотой долгое время не позволяли проводить диагностику РЩЖ с помощью молекулярно-генетических методов. Внедрение высокопроизводительных методов секвенирования в клиническую практику позволило разработать диагностические системы, учитывающие большинство известных мутаций при РЩЖ, что существенно улучшает точность диагностики и позволяет снизить количество как ложноположительных, так и ложноотрицательных заключений по итогам биопсии узлов щитовидной железы.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, грант № 442ГС2/9119.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Список литературы

1. Xing M. Molecular pathogenesis and mechanisms of thyroid cancer. Nat Rev Cancer. 2013;13(3):184-199. doi: 10.1038/nrc3431.

2. Nikiforov YE. Molecular diagnostics of thyroid tumors. Arch Pathol Lab Med. 2011;135(5):569-577. doi: 10.1043/2010-0664-RAIR.1.

3. Brito JP, Gionfriddo M, Morris JC, Montori VM. Overdiagnosis of thyroid cancer and Graves’ disease. Thyroid. 2014;24(2): 402-403. doi: 10.1089/thy.2013.0425.

4. Кондратьева Т.Т., Павловская А.И., Врублевская Е.А. Морфологическая диагностика узловых образований щитовидной железы // Практическая онкология. – 2007. – Т. 8. – №1. – С.9-17. [Kondrat’eva T.T., Pavlovskaya A.I., Vrublevskaya E.A. Morfologicheskaya diagnostika uzlovykh obrazovaniy shchitovidnoy zhelezy // Prakticheskaia onkologiia. 2007;8(1):9-17. (in Russ.)]

5. Кондратьева Т.Т. Цитологические аспекты дифференциальной диагностики в области головы и шеи: Автореф. дис. … докт. мед. наук. – Москва; 1993. – 48 с. [Kondrat’eva TT.Tsitologicheskie aspekty differentsial’noy diagnostiki v oblasti golovy i shei. [Dissertation]. Moscow; 1993. 48 p. (in Russ.)]

6. Bongiovanni M, Spitale A, Faquin WC, et al. The Bethesda System for Reporting Thyroid Cytopathology: a meta-analysis. Acta Cytol. 2012;56(4):333-339. doi: 10.1159/000339959.

7. Hsiao SJ, Nikiforov YE. Molecular approaches to thyroid cancer diagnosis. Endocr Relat Cancer. 2014;21(5):T301-313. doi: 10.1530/ERC-14-0166.

8. Yang SH, Sharrocks AD, Whitmarsh AJ. MAP kinase signalling cascades and transcriptional regulation. Gene. 2013;513(1):1-13. doi: 10.1016/j.gene.2012.10.033.

9. Adeniran AJ, Zhu Z, Gandhi M, et al. Correlation between genetic alterations and microscopic features, clinical manifestations, and prognostic characteristics of thyroid papillary carcinomas.Am J Surg Pathol. 2006;30(2):216-222.

10. Garcia-Rostan G, Camp RL, Herrero A, et al. β-Catenin dysregulation in thyroid neoplasms. Am J Pathol. 2001;158(3):987-996. doi: 10.1016/s0002-9440(10)64045-x.

11. Sastre-Perona A, Santisteban P. Role of the Wnt pathway in thyroid cancer. Front Endocrinol (Lausanne). 2012;3.

12. doi: 10.3389/fendo.2012.00031.

13. Bounacer A, Wicker R, Caillou B, et al. High prevalence of activating ret proto-oncogene rearrangements, in thyroid tumors from patients who had received external radiation. Oncogene. 1997; 15(11):1263-1273. doi: 10.1038/sj.onc.1200206.

14. Integrated Genomic Characterization of Papillary Thyroid Carcinoma. Cell. 2014;159(3):676-690. doi: 10.1016/j.cell.2014.09.050.

15. Li F, Chen G, Sheng C, et al. BRAFV600E mutation in papillary thyroid microcarcinoma: a meta-analysis. Endocrine Related Cancer. 2015;22(2):159-168. doi: 10.1530/erc-14-0531.

16. Landa I, Ibrahimpasic T, Boucai L, et al. Genomic and transcriptomic hallmarks of poorly differentiated and anaplastic thyroid cancers. J Clin Invest. 2016;126(3):1052-1066. doi: 10.1172/JCI85271.

17. Nikiforova MN, Lynch RA, Biddinger PW, et al. RAS point mutations and PAX8-PPAR gamma rearrangement in thyroid tumors: evidence for distinct molecular pathways in thyroid follicular carcinoma. J Clin Endocrinol Metab. 2003;88(5):2318-2326. doi: 10.1210/jc.2002-021907.

18. Liu Z, Hou P, Ji M, et al. Highly prevalent genetic alterations in receptor tyrosine kinases and phosphatidylinositol 3-kinase/akt and mitogen-activated protein kinase pathways in anaplastic and follicular thyroid cancers. J Clin Endocrinol Metab. 2008;93(8): 3106-3116. doi: 10.1210/jc.2008-0273.

19. Ricarte-Filho JC, Ryder M, Chitale DA, et al. Mutational profile of advanced primary and metastatic radioactive iodine-refractory thyroid cancers reveals distinct pathogenetic roles for BRAF, PIK3CA, and AKT1. Cancer Res. 2009;69(11):4885-4893. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-09-0727.

20. Dobashi Y, Sugimura H, Sakamoto A, et al. Stepwise participation of p53 gene mutation during dedifferentiation of human thyroid carcinomas. Diagn Mol Pathol. 1994;3(1):9-14.

21. Melo M, Da Rocha AG, Vinagre J, et al. TERT promoter mutations are a major indicator of poor outcome in differentiated thyroid carcinomas. J Clin Endocrinol Metab. 2014;99(5):E754-E765. doi: 10.1210/jc.2013-3734.

22. Kurihara T, Ikeda S, Ishizaki Y, et al. Immunohistochemical and sequencing analyses of the Wnt signaling components in Japanese anaplastic thyroid cancers. Thyroid. 2004;14(12):1020-1029.doi: 10.1089/thy.2004.14.1020.

23. Kunstman JW, Juhlin CC, Goh G, et al. Characterization of the mutational landscape of anaplastic thyroid cancer via whole-exome sequencing. Hum Mol Genet. 2015;24(8):2318-2329. doi: 10.1093/hmg/ddu749.

24. Karunamurthy A, Panebianco F, J Hsiao S, et al. Prevalence and phenotypic correlations of EIF1AX mutations in thyroid nodules. Endocr Relat Cancer. 2016;23(4):295-301. doi: 10.1530/erc-16-0043.

25. Kaczmarek-Ryś M, Ziemnicka K, Hryhorowicz ST, et al. The c.470 T > C CHEK2 missense variant increases the risk of differentiated thyroid carcinoma in the Great Poland population. HeredCancer Clin Pract. 2015;13(1). doi: 10.1186/s13053-015-0030-5.

26. Siołek M, Cybulski C, Gąsior-Perczak D, et al. CHEK2 mutations and the risk of papillary thyroid cancer. Int J Cancer. 2015;137(3): 548-552. doi: 10.1002/ijc.29426.

27. Nikiforova MN, Wald AI, Roy S, et al. Targeted Next-Generation Sequencing Panel (ThyroSeq) for detection of mutations in thyroid cancer. J Clin Endocr Metab. 2013;98(11):E1852-E1860.doi: 10.1210/jc.2013-2292.

28. Espinosa A, Gilbert J, Fagin J. RET C634 mutations in thyroid cancer [Internet]. My cancer genome. Available on URL: https://www.mycancergenome.org/content/disease/thyroid-cancer/ret/126/ (Updated October 20, 2014).

29. Espinosa A, Gilbert J, Fagin J. RET M918T mutations in thyroid cancer [Internet]. My cancer genome. Available on URL: https://www.mycancergenome.org/content/disease/thyroid-cancer/ret/128/ (Updated October 20, 2014).

30. Menicali E, Moretti S, Voce P, et al. Intracellular signal transduction and modification of the tumor microenvironment induced by RET/PTCs in papillary thyroid carcinoma. Front Endocrinol(Lausanne). 2012;3. doi: 10.3389/fendo.2012.00067.

31. Marotta V, Guerra A, Sapio MR, Vitale M. RET/PTC rearrangement in benign and malignant thyroid diseases: a clinical standpoint. Eur J Endocrinol. 2011;165(4):499-507. doi: 10.1530/eje-11-0499.

32. Ciampi R, Nikiforov YE. Minireview: RET/PTC rearrangements and BRAF mutations in thyroid tumorigenesis. Endocrinology. 2007;148(3):936-941. doi: 10.1210/en.2006-0921.

33. Mochizuki K, Kondo T, Nakazawa T, et al. RET rearrangements and BRAF mutation in undifferentiated thyroid carcinomas having papillary carcinoma components. Histopathology. 2010;57(3): 444-450. doi: 10.1111/j.1365-2559.2010.03646.x.

34. Takahashi M, Ritz J, Cooper GM. Activation of a novel human transforming gene, ret, by DNA rearrangement. Cell. 1985;42(2): 581-588. doi: 10.1016/0092-8674(85)90115-1.

35. Dwight T, Thoppe SR, Foukakis T, et al. Involvement of the PAX8/peroxisome proliferator-activated receptor γ rearrangement in follicular thyroid tumors. J Clin Endocr Metab. 2003;88(9):4440-4445. doi: 10.1210/jc.2002-021690.

36. Marques AR, Espadinha C, Frias MJ, et al. Underexpression of peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)γ in PAX8/PPARγ-negative thyroid tumours. Br J Cancer. 2004. doi: 10.1038/sj.bjc.6601989.

37. Ciampi R, Knauf JA, Kerler R, et al. Oncogenic AKAP9-BRAF fusion is a novel mechanism of MAPK pathway activation in thyroid cancer. J Clin Invest. 2005;115(1):94-101. doi: 10.1172/jci23237.

38. Leeman-Neill RJ, Kelly LM, Liu P, et al. ETV6-NTRK3 is a common chromosomal rearrangement in radiation-associated thyroid cancer. Cancer. 2014;120(6):799-807. doi: 10.1002/cncr.28484.

39. Forbes SA, Beare D, Gunasekaran P, et al. COSMIC: exploring the world’s knowledge of somatic mutations in human cancer. Nucleic Acids Res. 2014;43(D1):D805-D811. doi: 10.1093/nar/gku1075.

40. Kjellman P, Lagercrantz S, Höög A, et al. Gain of 1q and loss of 9q21.3-q32 are associated with a less favorable prognosis in papillary thyroid carcinoma. Genes Chromosomes Cancer. 2001; 32(1):43-49. doi: 10.1002/gcc.1165.

41. Liu Y, Cope L, Sun W, et al. DNA copy number variations characterize benign and malignant thyroid tumors. J Clin Endocr Metab. 2013;98(3):E558-E566. doi: 10.1210/jc.2012-3113.

42. Brehar AC, Brehar FM, Bulgar AC, Dumitrache C. Genetic and epigenetic alterations in differentiated thyroid carcinoma. J Med Life. 2013;6(4):403-408. PMC4034295.

43. Faam B, Ghaffari MA, Ghadiri A, Azizi F. Epigenetic modifications in human thyroid cancer. Biomed Rep. 2015;3(1):3-8. doi: 10.3892/br.2014.375.

44. Klutstein M, Nejman D, Greenfield R, Cedar H. DNA methylation in cancer and aging. Cancer Res. 2016;76(12):3446-3450. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-15-3278.

45. Hou P, Liu D, Xing M. Genome-wide alterations in gene methylation by the BRAF V600E mutation in papillary thyroid cancer cells. Endocr Relat Cancer. 2011;18(6):687-697. doi: 10.1530/ERC-11-0212.

46. Ellis RJ, Wang Y, Stevenson HS, et al. Genome-wide methylation patterns in papillary thyroid cancer are distinct based on histological subtype and tumor genotype. J Clin Endocrinol Metab. 2014; 99(2):E329-337. doi: 10.1210/jc.2013-2749.

47. Hou P, Ji M, Xing M. Association of PTEN gene methylation with genetic alterations in the phosphatidylinositol 3-kinase/AKT signaling pathway in thyroid tumors. Cancer. 2008;113(9):2440-2447. doi: 10.1002/cncr.23869.

48. Schagdarsurengin U, Gimm O, Dralle H, et al. CpG island methylation of tumor-related promoters occurs preferentially in undifferentiated carcinoma. Thyroid. 2006;16(7):633-642. doi: 10.1089/thy.2006.16.633.

49. Agarwal V, Bell GW, Nam JW, Bartel DP. Predicting effective microRNA target sites in mammalian mRNAs. Elife. 2015;4. doi: 10.7554/eLife.05005.

50. Nikiforova MN, Chiosea SI, Nikiforov YE. MicroRNA expression profiles in thyroid tumors. Endocr Pathol. 2009;20(2):85-91. doi: 10.1007/s12022-009-9069-z.

51. Pallante P, Visone R, Ferracin M, et al. MicroRNA deregulation in human thyroid papillary carcinomas. Endocr Relat Cancer. 2006;13(2):497-508. doi: 10.1677/erc.1.01209.

52. Visone R, Russo L, Pallante P, et al. MicroRNAs (miR)-221 and miR-222, both overexpressed in human thyroid papillary carcinomas, regulate p27Kip1 protein levels and cell cycle. Endocr RelatCancer. 2007;14(3):791-798. doi: 10.1677/ERC-07-0129.

53. Jazdzewski K, Boguslawska J, Jendrzejewski J, et al. Thyroid hormone receptor beta (THRB) is a major target gene for microRNAs deregulated in papillary thyroid carcinoma (PTC). J ClinEndocrinol Metab. 2011;96(3):E546-553. doi: 10.1210/jc.2010-1594.

54. Nikiforov YE, Carty SE, Chiosea SI, et al. Highly accurate diagnosis of cancer in thyroid nodules with follicular neoplasm/suspicious for a follicular neoplasm cytology by ThyroSeq v2 next-generation sequencing assay. Cancer. 2014;120(23):3627-3634. doi: 10.1002/cncr.29038.

55. Yip L, Wharry LI, Armstrong MJ, et al. A clinical algorithm for fine-needle aspiration molecular testing effectively guides the appropriate extent of initial thyroidectomy. Ann Surg. 2014;260(1):163-168. doi: 10.1097/SLA.0000000000000215.

56. Monaco SE, Pantanowitz L, Khalbuss WE, et al. Cytomorphological and molecular genetic findings in pediatric thyroid fine-needle aspiration. Cancer Cytopathol. 2012;120(5):342-350. doi: 10.1002/cncy.21199.

57. Buryk MA, Monaco SE, Witchel SF, et al. Preoperative cytology with molecular analysis to help guide surgery for pediatric thyroid nodules. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2013;77(10):1697-1700.doi: 10.1016/j.ijporl.2013.07.029.

58. Gupta N, Dasyam AK, Carty SE, et al. RAS mutations in thyroid FNA specimens are highly predictive of predominantly low-risk follicular-pattern cancers. J Clin Endocrinol Metab. 2013; 98(5):E914-922. doi: 10.1210/jc.2012-3396.

59. Puzziello A, Guerra A, Murino A, et al. Benign thyroid nodules with RAS mutation grow faster. Clin Endocrinol (Oxf). 2016;84(5): 736-740. doi: 10.1111/cen.12875.

60. Keutgen XM, Filicori F, Crowley MJ, et al. A panel of four miRNAs accurately differentiates malignant from benign indeterminate thyroid lesions on fine needle aspiration. Clin Cancer Res.2012;18(7):2032-2038. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-11-2487.

61. Benjamin H, Schnitzer-Perlman T, Shtabsky A, et al. Analytical validity of a microRNA-based assay for diagnosing indeterminate thyroid FNA smears from routinely prepared cytology slides.Cancer Cytopathol. 2016. doi: 10.1002/cncy.21731


Об авторах

Валентина Дмитриевна Якушина
ФГБНУ “Медико-генетический научный центр”
Россия
к.м.н.,научный сотрудник
Конфликт интересов:

Конфликт интересов отсутствует

 



Лариса Владимировна Лернер
ООО «ПреМед»
Россия
врач-эндокринолог
Конфликт интересов: Конфликт интересов отсутствует


Татьяна Павловна Казубская
ФГБНУ “Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина”,
Россия
д.м.н., ведущий научный сотрудник
Конфликт интересов: Конфликт интересов отсутствует


Татьяна Тихоновна Кондратьева
ФГБНУ “Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина”
Россия
д.м.н., ведущий научный сотрудник
Конфликт интересов: Конфликт интересов отсутствует


Сомасундарам Субраманиан
Евразийская федерация онкологии; АНО “Научно-образовательный центр “Евразийская онкологическая программа «ЕАФО»”
Россия
хирург-онколог
Конфликт интересов: Конфликт интересов отсутствует


Александр Вячеславович Лавров
ФГБНУ “Медико-генетический научный центр”; ФГБОУ ВО “Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова”
Россия
к.м.н., заведующий лабораторией
Конфликт интересов: Конфликт интересов отсутствует


Дополнительные файлы

Для цитирования:


Якушина В.Д., Лернер Л.В., Казубская Т.П., Кондратьева Т.Т., Субраманиан С., Лавров А.В. Молекулярно-генетическая структура фолликулярно-клеточного рака щитовидной железы. Клиническая и экспериментальная тиреоидология. 2016;12(2):55-64. https://doi.org/10.14341/ket2016255-64

For citation:


Yakushina V.D., Lerner L.V., Kazubskaya T.P., Kondrat'ieva T.T., Subramanian S.-., Lavrov A.V. Molecular genetics of follicular cell thyroid carcinoma. Clinical and experimental thyroidology. 2016;12(2):55-64. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/ket2016255-64

Просмотров: 252


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1995-5472 (Print)
ISSN 2310-3787 (Online)