夏 葦 綜述,張玉洪 審校
重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院檢驗(yàn)科,重慶 400016
近年來,甲狀腺癌的發(fā)病率明顯增加,已成為發(fā)病率增加速度最快的惡性腫瘤之一,在女性惡性腫瘤中排名第4[1]。甲狀腺癌有4種病理類型:甲狀腺乳頭狀癌(PTC)、甲狀腺濾泡癌(二者合稱分化型甲狀腺癌)、甲狀腺髓樣癌以及甲狀腺未分化癌,其中PTC最常見。PTC的總體病死率較其他惡性腫瘤低,預(yù)后較好,但部分患者接受了手術(shù)和放射性碘治療后仍出現(xiàn)復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。雖然超聲、細(xì)針穿刺細(xì)胞學(xué)(FNAC)診斷等檢查手段使大部分甲狀腺結(jié)節(jié)得到明確診斷,但仍有部分患者存在漏診或過度治療的情況。隨著基因組、蛋白質(zhì)組等組學(xué)技術(shù)和醫(yī)學(xué)前沿技術(shù)用于腫瘤的病因和治療靶點(diǎn)的研究,多種分子標(biāo)志物被分析鑒定與應(yīng)用。利用分子診斷技術(shù)對腫瘤進(jìn)行分子分型和個(gè)體化用藥指導(dǎo)顯得非常重要。本文就甲狀腺結(jié)節(jié)細(xì)針穿刺進(jìn)行細(xì)胞學(xué)診斷的同時(shí)利用分子診斷技術(shù)對相關(guān)基因檢測進(jìn)行綜述,目的是更深層次地理解各項(xiàng)分子診斷技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),指導(dǎo)臨床選擇最合適的分子診斷試驗(yàn),以達(dá)到臨床效益的最大化。
隨著醫(yī)療水平的發(fā)展,越來越多的甲狀腺結(jié)節(jié)被檢出,大部分甲狀腺結(jié)節(jié)為良性病變,僅少數(shù)為惡性。甲狀腺FNAC是術(shù)前鑒別結(jié)節(jié)良惡性結(jié)節(jié)最經(jīng)典的方法。該技術(shù)是在超聲引導(dǎo)下,將細(xì)針穿刺進(jìn)病變組織,利用負(fù)壓吸引出細(xì)胞,將吸引物涂片染色后在顯微鏡下觀察細(xì)胞形態(tài),根據(jù)Bethesda報(bào)告系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)胞學(xué)診斷。Bethesda報(bào)告系統(tǒng)共包含6個(gè)類別:Ⅰ,標(biāo)本無法診斷或取材不滿意;Ⅱ,良性病變;Ⅲ,意義不明確的細(xì)胞非典型病變,或意義不明確的濾泡性病變(AUS/FLUS);Ⅳ,濾泡性腫瘤或可疑濾泡性腫瘤 (如為許特爾細(xì)胞型需備注)(FN/SFN);V,可疑惡性(SM);Ⅵ,惡性[2]。其中AUS/FLUS、FN/SFN和SM這3種類別為細(xì)胞學(xué)診斷不確定的結(jié)節(jié)。由于最新的2017版甲狀腺細(xì)胞病理學(xué)Bethesda報(bào)告系統(tǒng)增加了具有乳頭狀核特征的非浸潤性甲狀腺濾泡性腫瘤(NIFTP)的診斷,并且不再將其判定為甲狀腺癌,則修改后的AUS/FLUS、FN/SFN和SM結(jié)節(jié)的惡性風(fēng)險(xiǎn)分別為6%~18%、10%~40%和45%~60%[2]。盡管Bethesda報(bào)告系統(tǒng)的推廣使得甲狀腺細(xì)胞學(xué)診斷的定義更加規(guī)范,但各個(gè)機(jī)構(gòu)給出的6個(gè)類別的惡性風(fēng)險(xiǎn)存在差異,且細(xì)胞病理醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)不同,診斷一致率僅70%左右,因此仍有約10%~40%的結(jié)節(jié)無法獲得明確的良惡性診斷[3]。分子診斷的出現(xiàn)有助于明確甲狀腺結(jié)節(jié)的診斷,指導(dǎo)臨床管理,從而避免不必要的手術(shù)。
2.1BRAF基因 BRAF基因即鼠類肉瘤濾過性病毒致癌同源體B1,是位于人類第7號(hào)染色體長臂的原癌基因,是絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)RAS-RAF-MEK-ERK信號(hào)通路的一環(huán),編碼的BRAF蛋白屬于絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶,在細(xì)胞生長、分化和凋亡方面有重要作用[4]。BRAF基因有多種突變類型,其中最常見的是V600E突變,即第1799位置的胸腺嘧啶突變?yōu)橄汆堰剩瑥亩沟?00位密碼子編碼的纈氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼?;BRAF V600E突變導(dǎo)致BRAF激酶形成活性構(gòu)象,持續(xù)激活MAPK通路的下游信號(hào)分子,同時(shí)抑制抑癌基因的作用,導(dǎo)致細(xì)胞不斷分裂、增殖形成腫瘤細(xì)胞[5]。有文獻(xiàn)報(bào)道BRAF V600E突變可增加基因組的不穩(wěn)定性,引起TSH信號(hào)通路激活,從而使細(xì)胞更具有侵襲性[6]。BRAF V600E突變還可以導(dǎo)致鈉碘同向轉(zhuǎn)運(yùn)體啟動(dòng)子的組蛋白去乙?;?,使鈉碘同向轉(zhuǎn)運(yùn)體基因沉默,導(dǎo)致PTC患者富集碘能力減弱,對131I治療的敏感性降低[7]。
BRAF V600E是PTC中最常見的分子改變,對于PTC具有高度特異性,存在于36%~80%的乳頭狀癌中,研究表明其不存在于甲狀腺濾泡癌、髓樣癌和良性病變中[8]。最新版的Bethesda報(bào)告系統(tǒng)中建議對于細(xì)胞學(xué)無法診斷的病例可進(jìn)行分子診斷[2]。有研究發(fā)現(xiàn)中國PTC患者的BRAF V600E突變率高達(dá)87.7%,BRAF V600E診斷乳頭狀癌的特異度和陽性預(yù)測值均高達(dá)100%[9]。鑒于BRAF V600E突變對于PTC的高度特異性,許多學(xué)者認(rèn)為一旦存在BRAF V600E突變,幾乎就可以診斷為PTC[10-11]。一項(xiàng)包含88個(gè)研究的Meta分析顯示,聯(lián)合FNAC和BRAF V600E突變檢測可將靈敏度由81.4%提高至87.4%,假陰性率由8%降至5.2%;進(jìn)一步分析顯示,BRAF V600E突變檢測的診斷價(jià)值在不同細(xì)胞學(xué)診斷不確定分類中的價(jià)值不同,BRAF V600E突變檢測在SM和AUS/FLUS結(jié)節(jié)的靈敏度(59.4%和40.1%)明顯高于FN/SFN結(jié)節(jié)(19.5%),ROC曲線分析也證實(shí)BRAF V600E突變檢測在SM和AUS/FLUS結(jié)節(jié)中的診斷價(jià)值更高[11]。
BRAF V600E蛋白激酶具有促進(jìn)細(xì)胞增殖、生長和分裂的功能,因而受到廣泛關(guān)注,大量研究探討B(tài)RAF V600E突變與各項(xiàng)臨床病理特征的關(guān)系。體外試驗(yàn)顯示出BRAF V600E突變與PTC侵襲性特征高度一致的結(jié)果,而臨床試驗(yàn)呈現(xiàn)出截然相反的結(jié)果,使得BRAF V600E突變能否作為PTC的侵襲性標(biāo)志物仍有爭議。大多數(shù)研究認(rèn)為BRAF V600E突變與更差的臨床病理特征有關(guān),如淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、更差的腫瘤分期、侵襲性亞型、腫瘤大小、男性、老年等有關(guān),因此推薦在甲狀腺全切術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行中心淋巴結(jié)清掃,同時(shí)術(shù)后予以更嚴(yán)格的放射性碘治療和密切的隨訪[12]。然而一些研究未發(fā)現(xiàn)存在上述關(guān)聯(lián)[13]。這些研究存在差異可能是由研究納入的樣本量、患者的流行病學(xué)特征、乳頭狀癌亞型、用于分子檢測的標(biāo)本種類和檢測方法等不同造成的。
2.2RAS基因 RAS基因包括3種類型(HRAS、NRAS、KRAS),其通過調(diào)節(jié)MAPK和PI3K-AKT通路從而調(diào)控細(xì)胞增殖、分化。RAS基因突變是甲狀腺結(jié)節(jié)中第2常見的分子改變,可發(fā)生在多種類型的甲狀腺腫瘤中,包括甲狀腺腺瘤、甲狀腺濾泡癌、PTC、濾泡變異性PTC和甲狀腺未分化癌等。研究顯示RAS突變在分化較差的甲狀腺癌和甲狀腺未分化癌中的發(fā)生頻率更高,表明其更傾向于和腫瘤的進(jìn)展而不是腫瘤的起源有關(guān)[14]。在PTC中,RAS基因突變很少與BRAF突變同時(shí)存在,顯示出其具有獨(dú)立的促進(jìn)乳頭狀癌發(fā)生、發(fā)展的作用[15]。由于甲狀腺濾泡癌的診斷條件必須包括包膜和(或)血管侵犯,僅憑FNAC診斷很難做出明確診斷。有研究發(fā)現(xiàn),甲狀腺濾泡癌和濾泡變異性PTC中RAS基因突變的頻率要高于BRAF基因突變,因此聯(lián)合RAS和BRAF基因突變檢測有助于提高甲狀腺濾泡癌和濾泡變異性PTC的檢出率[16]。部分RAS基因突變的甲狀腺結(jié)節(jié)經(jīng)術(shù)后病理證實(shí)為甲狀腺腺瘤,從而增加了RAS基因突變假陽性的概率,但研究表明攜帶有RAS基因突變的甲狀腺腺瘤患者后期易發(fā)展為分化較差和更具侵襲性病理特征的甲狀腺癌。一項(xiàng)Meta分析顯示在診斷不明確的甲狀腺結(jié)節(jié)中,RAS基因突變檢測的特異度和陽性預(yù)測值分別為93.5%和78%[17]。
2.3RET/PTC基因重排 RET基因是一種原癌基因,編碼的RET蛋白為酪氨酸蛋白激酶受體;RET蛋白主要在甲狀腺濾泡旁細(xì)胞或C細(xì)胞中表達(dá),而在甲狀腺濾泡細(xì)胞中是否表達(dá)仍有爭議[18]。RET基因可與多種異源基因發(fā)生融合,產(chǎn)生至少13種不同的RET/PTC重排類型,從而激活RAS-RAF-MAPK信號(hào)通路,導(dǎo)致細(xì)胞不斷增殖、分化,形成腫瘤細(xì)胞[18]。RET/PTC重排最常見的類型為RET/PTC1和RET/PTC3,二者占比達(dá)90%以上。研究表明,RET/PTC重排在兒童患者和有放射性物質(zhì)接觸史的患者中發(fā)生頻率較高[19]。放射性物質(zhì)可導(dǎo)致DNA雙鏈斷裂,增加DNA結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,從而有利于RET基因和其他非相關(guān)基因發(fā)生基因重排[20]。
2.4PAX8/PPARγ基因重排 PAX8/PPARγ在甲狀腺癌中的發(fā)生頻率較低,單獨(dú)出現(xiàn)PAX8/PPARγ重排對甲狀腺癌的診斷價(jià)值有限,但其對甲狀腺癌的包膜侵犯和血管浸潤有一定的提示意義。關(guān)于PAX8/PPARγ的研究數(shù)據(jù)較少,一項(xiàng)Meta分析顯示11項(xiàng)研究中共有20個(gè)結(jié)節(jié)存在PAX8/PPARγ,PAX8/PPARγ的陽性預(yù)測值為55%[21]。
3.17種基因聯(lián)合檢測 約70%的甲狀腺癌可出現(xiàn)以下至少一種分子改變:BRAF、NRAS、HRAS、KRAS、RET/PTC1、RET/PTC3和PAX8/PPARγ[10]。聯(lián)合檢測這7種分子標(biāo)志物有助于提高細(xì)針穿刺抽吸(FNA)的特異度和陽性預(yù)測值,從而輔助診斷甲狀腺癌。但其靈敏度不夠,未檢測到突變不能排除甲狀腺癌。NIKIFOROV等[10]在細(xì)胞學(xué)診斷不明確的甲狀腺結(jié)節(jié)中檢測了以上7種分子標(biāo)志物,結(jié)果顯示在AUS/FLUS、SFN/FN結(jié)節(jié)和SM結(jié)節(jié)中的靈敏度分別是63%、57%和68%,特異度分別是99%、97%和96%。在AUS/FLUS、SFN/FN、SM結(jié)節(jié)中檢出任何一種突變提示惡性風(fēng)險(xiǎn)分別高達(dá)88%、87%、95%,然而未檢出突變?nèi)匀惶崾続US/FLUS、SFN/FN、SM結(jié)節(jié)分別存在5.9%、14%、28%的惡性風(fēng)險(xiǎn)。2015年的美國甲狀腺學(xué)會(huì)(ATA)指南出版之前,臨床上對7種基因試驗(yàn)陽性者建議直接進(jìn)行甲狀腺全切術(shù),而不是葉切除術(shù),可減少診斷性葉切除術(shù)后證實(shí)為惡性者進(jìn)行二次手術(shù)的概率。而2015年的ATA指南推薦小于4 cm的甲狀腺癌即使7種基因試驗(yàn)檢出任何突變,仍可進(jìn)行葉切除術(shù),這進(jìn)一步減弱了7種基因試驗(yàn)在臨床手術(shù)決策中的作用。
3.2Afirma基因表達(dá)分類器(GEC) 根據(jù)美國國家癌癥研究所提出的評(píng)估診斷檢測方法的指南,一種好的檢測方法應(yīng)該將95%的病例排除在癌癥之外。細(xì)胞學(xué)診斷結(jié)果為良性的陰性預(yù)測值高達(dá)97%,理想的分子診斷測試也應(yīng)達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。Afirma GEC使用微陣列芯片技術(shù)測試了167種基因的mRNA表達(dá)活性,包括了用于鑒別良性(Afirma GEC結(jié)果為陰性)和可疑惡性(Afirma GEC結(jié)果為陽性)結(jié)節(jié)的142種基因以及用于篩選罕見腫瘤(如轉(zhuǎn)移性甲狀腺癌、甲狀腺髓樣癌、嗜酸性腫瘤等)的25種基因。ALEXANDER等[22]開展了一項(xiàng)大樣本、多中心、前瞻性的研究,結(jié)果顯示通過Afirma GEC檢測基因的表達(dá)能降低超過一半以上不必要的甲狀腺癌手術(shù)率。良性的Afirma GEC結(jié)果在細(xì)胞學(xué)診斷不明確的結(jié)節(jié)中的靈敏度和陰性預(yù)測值分別是92%和93%。該研究表明Afirma GEC基因表達(dá)檢測結(jié)果為良性的預(yù)測準(zhǔn)確性與細(xì)胞病理學(xué)檢查為良性結(jié)果的預(yù)測準(zhǔn)確性是相似的,但其特異度和陽性預(yù)測值僅為52%和47%,無法正確地識(shí)別出惡性病灶。
雖然已有多項(xiàng)研究證實(shí)了Afirma GEC在降低不必要的甲狀腺癌手術(shù)率方面的價(jià)值,但仍有部分研究質(zhì)疑Afirma GEC在臨床實(shí)踐中的效益。針對細(xì)胞學(xué)診斷為許特爾細(xì)胞型的甲狀腺結(jié)節(jié),研究顯示Afirma GEC的特異度降低,假陽性率增加,限制了其在這一特殊類型結(jié)節(jié)中的應(yīng)用。BRAUNER等[23]進(jìn)行的研究顯示,43例Afirma GEC結(jié)果為可疑惡性的許特爾細(xì)胞型患者進(jìn)行了手術(shù),術(shù)后僅6例患者為惡性,即86%(37/43)的患者進(jìn)行了不必要的手術(shù)。有研究發(fā)現(xiàn)使用Afirma GEC并沒有明顯地改變臨床手術(shù)的決策,僅8.4%(23/273)的患者根據(jù)Afirma GEC的結(jié)果改變了臨床治療方案[24]。不同的研究結(jié)論存在差異可能是由于各個(gè)機(jī)構(gòu)的甲狀腺結(jié)節(jié)惡性率、貝塞斯達(dá)系統(tǒng)各分類占比、許特爾細(xì)胞型占比、隨訪時(shí)間等不同所致。
3.3ThyroSeq 隨著癌癥基因組圖譜的繪制及高通量測序(NGS)技術(shù)的發(fā)展,7種基因聯(lián)合檢測和Afirma GEC的局限性將被逐漸克服。2014年,表現(xiàn)優(yōu)異的基于NGS技術(shù)的ThyroSeq v2測定板被應(yīng)用于FN/SFN結(jié)節(jié),其可檢測15種點(diǎn)突變和42種基因融合,結(jié)果顯示ThyroSeq v2的靈敏度和特異度可達(dá)90%和93%,陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為83%和96%[25]。之后又評(píng)估了ThyroSeq v2在AUS/FLUS結(jié)節(jié)中的診斷價(jià)值,靈敏度和特異度分別為90.9%和92.1%,陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為76.9%和97.2%[26]。ThyroSeq v2同時(shí)有著較高的靈敏度和特異度。最新版的ThyroSeq v3將檢測基因數(shù)增加至112,包括5種分子改變形式:點(diǎn)突變、插入/缺失、基因融合、拷貝數(shù)改變和異?;虮磉_(dá),將其應(yīng)用于FNA標(biāo)本中得到的靈敏度為98.0%,特異度為81.8%,正確度為90.9%[27]。隨著ThyroSeq版本中檢測基因數(shù)量的增加,該試驗(yàn)的靈敏度也逐漸提高,顯示出更高的臨床應(yīng)用價(jià)值。
4.1帶乳頭狀細(xì)胞核特征的非侵襲性濾泡型甲狀腺腫瘤(NIFTP)概念的提出 2015年,NIKIFOROV等人提出了NIFTP這一新的組織病理學(xué)診斷,其原來被稱為非浸潤性包裹性濾泡亞型PTC,NIFTP不再被認(rèn)為是甲狀腺癌,而僅具有極低度惡性潛能。NIFTP與濾泡亞型乳頭狀癌最主要的區(qū)別點(diǎn)是NIFTP不具有血管或包膜侵犯,主要診斷標(biāo)準(zhǔn)還包括包裹性或界限清楚、濾泡生長模式和乳頭狀癌的核特征等。按照新的診斷標(biāo)準(zhǔn),43.5%的濾泡亞型乳頭狀癌和4.4%的乳頭狀癌現(xiàn)在應(yīng)該被診斷為NIFTP,導(dǎo)致了術(shù)后惡性率的降低[28]。一項(xiàng)研究分析了增加NIFTP診斷對甲狀腺細(xì)胞病理學(xué)Bethesda報(bào)告系統(tǒng)各個(gè)類別惡性率的影響,結(jié)果顯示AUS/FLUS、FN/SFN結(jié)節(jié)和SM結(jié)節(jié)的術(shù)后惡性率降低最明顯,分別降低了20%、30.8%和31.9%[29]。本綜述中的部分研究發(fā)生在NIFTP診斷提出之前,因此,我們需要對上述分子檢測的實(shí)際用途保持謹(jǐn)慎,未來需要更多包含NIFTP類別的研究,校準(zhǔn)分子檢測的診斷價(jià)值。
4.2分子標(biāo)志物與病理的關(guān)系 分子標(biāo)志物陰陽性與術(shù)后病理良惡性之間的關(guān)系并不精確。BRAF V600E突變是PTC中最特異的指標(biāo),其在良性病變中不存在,但不是所有的乳頭狀癌均攜帶BRAF V600E突變,未檢出BRAF V600E突變不能排除乳頭狀癌。而RAS突變、RET/PTC、PAX8/PPARγ在良性病變中的概率分別達(dá)48%、68%、55%[30]。因此良性病變可以攜帶突變,惡性病變可以不攜帶突變。在967個(gè)細(xì)胞學(xué)診斷不確定的甲狀腺結(jié)節(jié)中,檢出任一突變的惡性率為89%,而未檢出任何突變的惡性率仍有11%。因此目前的分子檢測試驗(yàn)的診斷價(jià)值仍未達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn),需要進(jìn)一步提升分子檢測技術(shù)的檢測性能。
4.3隨訪時(shí)間 部分研究中分子檢測結(jié)果為陰性的病例沒有進(jìn)行手術(shù)獲得術(shù)后病理結(jié)果這一金標(biāo)準(zhǔn),僅憑長期隨訪就確定為良性,當(dāng)隨訪時(shí)間沒有達(dá)到足夠長時(shí),可能會(huì)將患者誤分類為良性,因此需要多中心、大樣本、長期的前瞻性研究隨訪細(xì)胞學(xué)不確定、分子檢測呈陰性的結(jié)節(jié)的性質(zhì)以期更客觀地評(píng)價(jià)分子檢測的診斷價(jià)值。
4.4標(biāo)本采集和轉(zhuǎn)運(yùn) 大部分分子檢測試驗(yàn)需要進(jìn)行額外細(xì)針穿刺獲取專門用于分子檢測的穿刺液標(biāo)本,并且需要保存在專用的細(xì)胞保存液中。已有研究探討了使用穿刺針殘留物標(biāo)本進(jìn)行分子檢測的可行性,未來將朝著低樣本量、高通量方向逐漸發(fā)展。分子檢測試驗(yàn)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)的要求也較普通檢驗(yàn)項(xiàng)目更為嚴(yán)格,如有偏差可能會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。由于大部分分子檢測試驗(yàn)僅在大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)及發(fā)達(dá)地區(qū)開展,這無疑增加了標(biāo)本轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間及報(bào)告發(fā)布周期。未來分子檢測試驗(yàn)的普及將克服這些挑戰(zhàn)。
細(xì)胞學(xué)診斷不確定的病灶是甲狀腺結(jié)節(jié)診斷中的最大難點(diǎn)。盡管這部分結(jié)節(jié)大多數(shù)術(shù)后為良性,但單獨(dú)依靠細(xì)胞形態(tài)學(xué)通常難以診斷。分子診斷的出現(xiàn)可以提供更多的危險(xiǎn)分層信息,以指導(dǎo)臨床決策。分子標(biāo)志物的分析不僅僅可用于診斷,其在預(yù)后及治療方面的作用也日益顯著,可為放射性碘治療和全身治療提供信息。進(jìn)一步了解導(dǎo)致甲狀腺癌的分子突變,可能有助于開發(fā)針對高?;颊叩男滤?,改變攜帶特定突變患者的治療方法,更有針對性地進(jìn)行危險(xiǎn)分層和預(yù)后討論。
甲狀腺癌病理診斷和分子診斷面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇正變得越來越明顯。與此同時(shí),精準(zhǔn)醫(yī)療是臨床應(yīng)用的發(fā)展趨勢,其需要準(zhǔn)確度高和快速的測試,從而有效地消除傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的反復(fù)試驗(yàn)和錯(cuò)誤。同時(shí),臨床醫(yī)師、病理醫(yī)師和檢驗(yàn)醫(yī)師應(yīng)知道,任何試驗(yàn)都存在優(yōu)勢和不足。對于不確定的甲狀腺結(jié)節(jié),必須綜合考慮所有臨床資料和實(shí)驗(yàn)室結(jié)果才能做出最終決策。