重视甲状腺肿瘤病理分类在临床诊疗中的应用

刘志艳

中国甲状腺癌的发病率逐年上升,标化发病率已上升至2016年的14.65/10万人年,成为中国发病率第7位的恶性肿瘤,在女性中的发病率由第7位上升至第3位[1]。通过术前细胞学诊断、规范化外科手术治疗、术后个体化治疗,中国甲状腺癌患者5年生存率已由2003～2005年的67.5%上升至2012～2015年的84.3%,但与发达国家(98%)相比仍存在较大差距[2-4],早期、精准诊断势在必行。

组织学是甲状腺肿瘤病理诊断的基石,随着医学发展到分子时代和单细胞测序日益完善,由于某些分化极好的肿瘤性增生与非肿瘤性增生组织学上极为相似,单纯组织学诊断易造成恶性肿瘤的漏诊。与此同时,临床循证医学支持一小部分不具有明确浸润或可疑浸润的甲状腺癌重新归类为低风险肿瘤,一部分惰性甲状腺癌归类为高侵袭性癌,传统组织学观察和免疫组化已难以满足甲状腺癌临床诊疗的需求,分子遗传学已成为甲状腺肿瘤临床整合诊疗中的重要一环[5-9]。本文试图从病理医师的视角重新评估甲状腺肿瘤病理分类在临床诊疗中的作用,论述甲状腺癌病理诊断的现状与未来。

1 组织学是准确诊断的重要基础

甲状腺实质的肿瘤主要为上皮型肿瘤,包括甲状腺滤泡上皮源性肿瘤、滤泡旁细胞源性肿瘤、混合性髓样和滤泡细胞起源性肿瘤、涎腺型肿瘤、组织发生不明的肿瘤和甲状腺内胸腺肿瘤[10-12]。上述肿瘤组织学类型多样,首先应熟知甲状腺肿瘤组织学诊断的要点[7],主要诊断标准包括:甲状腺乳头状癌(papillary thyroid carcinoma, PTC)细胞核特征、细胞质特点、包膜和(或)血管、临近组织浸润、转移、高级别形态学特征(肿瘤性坏死、核分裂象数量),但组织学标准不断更新、标准评估判读差异,均导致良、恶性鉴别困难[13-16]。PTC细胞核特征可见于低风险肿瘤,包括具有乳头状核特征的非浸润性甲状腺滤泡性肿瘤、恶性潜能未定的高分化肿瘤、透明变梁状肿瘤,也可见于PTC及其亚型。嗜酸性细胞质在鉴别嗜酸细胞肿瘤、嗜酸细胞型PTC、嗜酸细胞型甲状腺髓样癌(medullary thyroid carcinoma, MTC)中具有重要意义,也可见于桥本甲状腺炎、甲状腺滤泡结节性病变中的滤泡上皮嗜酸性变。包膜和(或)血管浸润为甲状腺滤泡癌(follicular thyroid carcinoma, FTC)、嗜酸细胞癌(oncocytic carcinoma, OCA)、浸润性包裹性滤泡亚型PTC及恶性潜能未定的肿瘤的诊断标准,但同样存在主观判读差异(图1～3)[15]。PTC、FTC和OCA统称为分化型甲状腺癌,具有高级别形态学特征的分化型甲状腺癌为高级别分化型甲状腺癌。第5版WHO甲状腺肿瘤分类新提出高级别甲状腺滤泡源性癌,包括传统甲状腺低分化癌(poorly differentiated thyroid carcinoma, PDTC)和高级别分化型甲状腺癌。

其次,不同肿瘤类型具有独特临床病理和分子特征。如高细胞型PTC多具有BRAF V600E与TERT启动子、TP53基因复合性突变(图4);MTC表现为RET基因点突变,筛状桑葚型甲状腺癌表现为Wnt信号通路相关异常,甲状腺母细胞瘤与DICER1基因热点突变有关,儿童甲状腺癌基因融合的发生率远高于成人等[17-18]。基因异常相关免疫组化抗体的出现,如BRAF V600E、pan-TRK、RAS抗体等,为基因异常的初筛和普及检测提供了可能。最新细胞学诊断系统和共识更是用分子标志物进行癌预测风险分级,以指导甲状腺癌诊断和鉴别诊断[3,19]。上述最新分子研究进展既有助于深入认识甲状腺癌的发病机制,更为临床复发风险分层和靶向治疗提供了依据[17]。

图4 高细胞型甲状腺乳头状癌 图5 甲状腺滤泡癌,弥漫浸润型 图6 A.甲状腺乳头状癌伴全身广泛转移,此图为肝内转移癌穿刺样本;B.甲状腺乳头状癌TG阳性,EnVision法

2 分子遗传学改变为分子分型、复发风险分层和靶向治疗的重要依据

2.1 分化型甲状腺癌绝大多数甲状腺滤泡源性癌由MAPK信号通路和AKT信号通路调节基因的极少数体细胞突变或融合引起[11,20],其组织学特征主要与RTK基因融合、RAS和BRAF突变有关,这些基因异常激活MAPK信号通路导致增殖、血管生成和侵袭性增强,并下调分化相关基因转录,导致肿瘤逐渐失分化,为癌变过程中的早期驱动事件。高级别滤泡上皮源性癌通常由分化型甲状腺癌以遗传多步骤的方式进展而来,表现为BRAF、RAS或少数基因融合(常为RET或NTRK3)等基因异常之外,再继发侵袭性突变,最常见的是TERT启动子、TP53和少数PIK3CA等后期分子事件[21]。青少年PDTC患者DICER1突变常见,可能反映了高级别特征和潜在miRNA调节障碍之间的耦合[22]。

第5版WHO甲状腺肿瘤分类提出甲状腺癌的分子分型:RAS样和BRAF样肿瘤[8]。RAS样肿瘤通常有包膜或界限清楚,肿瘤以滤泡结构为主,多数表现为RAS样基因异常而缺乏BRAF突变(图5);其肿瘤细胞PTC核特征不明显,核内假包涵体罕见,称为RAS样核[23]。RAS样分子异常包括BRAF K601E、DICER1、EZH1、EIF1AX突变和PPARG、THADA融合。BRAF样肿瘤通常具有乳头状结构、典型PTC细胞核特征;多数为浸润性,但也可呈膨胀性生长或为囊性(图6)[11]。其肿瘤细胞核重叠,毛玻璃样,可见核沟、核内假包涵体,称为BRAF样核。BRAF V600E样分子异常包括ALK、BRAF、RET、NTRK1/3和MET融合[11]。RAS样肿瘤分化程度好于BRAF样肿瘤,PTC的分化程度差于FTC和浸润性包裹性PTC。若在组织学良性或低风险甲状腺肿瘤中检测到BRAF V600E和高危突变,如TP53、PIK3CA或TERT启动子突变,则应仔细检查整个肿瘤以排除恶性。

我团队最近研究表明:局部晚期PTC以高细胞亚型最为常见,其次为具有鞋钉型成分、混合高细胞、鞋钉性肿瘤成分的肿瘤[24]。局部晚期PTC最常见的分子改变为BRAF V600E突变和TERT启动子突变,其中1/4以上为BRAF V600E和TERT启动子复合性突变[24]。复合性突变型与共野生型相比,腺外浸润和转移风险均显著升高。

2.2 高级别甲状腺滤泡源性癌从分子生物学看,PDTC和高级别分化型甲状腺癌存在BRAF V600E、RAS或少数基因融合(常为RET或NTRK3)驱动基因异常[11,25],并不同程度继发侵袭性突变,最常见的是TERT启动子和少数PI3K/PTEN/AKT和TP53等[3,21,26-27]。PDTC中RAS突变多见,因诊断标准要求无PTC细胞核特征,多无PTC背景[21];高级别分化型甲状腺癌中BRAF突变更常见,因其中多为高级别PTC(图7),其基因融合亦高达25%[18,21,25,28]。基因融合(如ALK、NTRK、RET融合等)相关PTC晚期病例多见,易复发,病程较长,因此也被归入BRAF样突变[2,29]。染色体1q扩增常见于侵袭性/晚期高级别PTC。

图7 高级别分化型甲状腺癌(甲状腺乳头状癌),可见多灶肿瘤性坏死 图8 甲状腺嗜酸细胞癌,可见血管内癌栓 图9 A.筛状桑葚型甲状腺癌,可见桑葚体;B.筛状桑葚型甲状腺癌异常表达β-catenin于肿瘤细胞质和细胞核,EnVision法 图10 A.甲状腺乳头状癌实体型HE染色;B.pan-NTRK免疫组化阳性着色于肿瘤细胞质,EnVision法

间变性甲状腺癌(anaplastic thyroid carcinoma, ATC)通常携带TERT启动子突变和BRAF复合性突变,而来自FTC或包裹性滤泡亚型PTC的间变性癌通常携带RAS和TERT启动子复合突变,此外尚有TP53基因突变和CDKN2A/B基因缺失。与非错配修复基因突变病例相比,具有错配修复基因突变的ATC表现为超突变表型,但其临床相关性目前尚不清楚。

2.3 MTC根据分子遗传学特性,MTC可分为散发性和遗传性[30],后者可分为多发性内分泌肿瘤(multiple endocrine neoplasia, MEN)和家族性MTC;MEN分为MEN2A型和MEN2B型。RET原癌基因获得性胚系突变为遗传性MTC重要驱动因子(95%～98%)[31]。约98%的MEN2A患者存在RET基因胚系突变,95%患者存在外显子10的C620突变,80%患者存在C611、C618、C634错义突变[32-33]。40%～60%散发病例存在RET基因体系突变。98%的MEN2B患者存在16外显子M918T胚系突变,该位点也为散发性MTC最常见的体系突变[31]。少数患者出现相同等位基因RET基因多重突变,涉及V804、Y806C、S904C、E805K或Q781R[34],与单一点突变或野生型患者相比,突变复杂程度越高者,疾病严重程度越高[35]。在RET野生型散发性MTC中可检测到RAS突变[30],通常与RET突变互斥,HRAS、KRAS突变较常见,NRAS突变罕见[36-37]。在侵袭性强的病例中,肿瘤转化和进展主要涉及RET基因突变,很少涉及RAS突变[37]。种族与环境因素可能是RAS突变发生率差异的原因[30]。

2.4 分子遗传学导致肿瘤分类更新部分肿瘤因其特殊分子特征而更新命名,如自第4版WHO开始,嗜酸细胞肿瘤从滤泡性肿瘤中独立,为75%以上肿瘤细胞具有嗜酸性胞质的滤泡性肿瘤(图8)。嗜酸细胞肿瘤具有特征性线粒体基因组(mtDNA)或GRIM19基因改变,1/3以上存在拷贝数异常,在电子传递链复合体Ⅰ亚单位基因中均存在同质或高度异质性(>70%)线粒体DNA突变。拷贝数变异引发近全基因组单倍体化,伴或不伴有后续的基因组内复制[8,38-39]。染色体改变与浸润程度有关:大多数仅有包膜或局灶性血管浸润的OCA为二倍体;而有广泛血管浸润和广泛侵袭性的肿瘤通常为多倍体,多有7号染色体扩增。此外,OCA还存在复发性突变,包括RAS突变(突变率低于FTC)、EIF1AX、TERT、TP53、NF1、CDKN1A等[40]。上述分子特征均不同于传统FTC。此外,筛状桑葚型甲状腺癌也因其Wnt信号通路基因异常、不同于其他滤泡源性甲状腺癌而更新为“组织来源未定的肿瘤”(图9A)。甲状腺分泌性癌因具有ETV6-NTRK3基因融合、不表达滤泡上皮标志物、表达GATA-3、GCDFP15等涎腺分泌性癌标志物而新增为甲状腺涎腺源性癌。

3 新免疫标志物的临床应用

免疫组化检测为肿瘤病理诊断最常用的重要辅助诊断手段。甲状腺肿瘤诊断常用的免疫标志物主要有甲状腺滤泡上皮标志物TTF-1、PAX8、甲状腺球蛋白(thyroglobulin, Tg)、TPO,滤泡旁细胞免疫标志物降钙素及神经内分泌标志物。此外,第5版WHO提倡对所有ATC行BRAF免疫组化检测或分子检测以指导靶向治疗;对低风险肿瘤,提倡检测BRAF、RAS、TP53基因和TERT启动子辅助明确诊断[8-9,41]。BRAF免疫组化检测诊断BRAF突变的特异性达100%。

新近提出的高级别甲状腺滤泡源性癌和MTC分级,提倡采用PHH3免疫组化辅助核分裂计数、Ki-67免疫组化辅助增殖指数判定,以辅助肿瘤准确分级,从而指导肿瘤风险分层[42]。除此之外,β-catenin在筛状桑葚型甲状腺癌中异常表达(图9B);pan-TRK抗体可用于NTRK基因融合的免疫筛查,从而用于NTRK基因变异PTC(多数为实体型)及甲状腺分泌性癌的辅助诊断(图10);RAS抗体可用于RAS样肿瘤的辅助诊断。而RET蛋白因特异性差,不推荐用于RET基因异常的免疫组化检测。

4 甲状腺癌靶向治疗及免疫治疗新进展

甲状腺癌的治疗方案包括手术治疗、TSH抑制治疗、放射性碘治疗和系统治疗。甲状腺癌系统性靶向治疗已逐渐由临床研究过度到临床应用。自2017年3月至今,索拉非尼和仑伐替尼相继在国内外获批用于治疗碘难治性复发转移性分化型甲状腺癌的靶向药物。ATC平均生存期为3个月,1年总生存率为10%。ATC甲状腺外科手术切除困难、放化疗疗效有限,一直为甲状腺癌临床诊疗中的难点。研究表明BRAF V600E抑制剂治疗ATC易诱发耐药,主要与SWI/SNF染色体重塑复合体、PI3K-AKT-mTOR、MAPK和JAK-STAT通路基因异常有关[43]。新近发现BRAF V600E突变型ATC新辅助靶向联合手术治疗疗效良好,可缩小肿瘤、减少手术并发症、增加患者手术机会,有效延长BRAF突变型ATC患者生存期达4～5年[44-45]。拉罗替尼用于携带NTRK基因融合的晚期或转移性实体瘤(包括甲状腺癌)患者[46];普拉替尼获得国家药品监督管理局批准,用于RET变异MTC和局晚期DTC患者的治疗[47]。以上药物在甲状腺癌中的应用,实现了甲状腺癌系统性靶向治疗从酪氨酸激酶抑制剂到精准靶向药物的过度,为晚期甲状腺癌患者带来了获益[48]。

与此同时,新近研究表明免疫治疗可能使ATC患者获益,免疫检查点抑制剂(单独或与靶向药物联用)、嵌合抗原受体T细胞(chimeric antigen receptor T cell, CAR-T)免疫疗法和个性化肿瘤疫苗等有望成为ATC治疗的未来方向[49-50]。

甲状腺肿瘤为外科病理诊断中常见的肿瘤之一,其发病率不断升高、分子机制逐渐明朗、病理分型日趋精细化,逐渐过度到形态-免疫-分子病理联合诊断的时代。在病理实践中应高度关注临床诊疗的需求,重视并明确甲状腺肿瘤病理分类,尤其是恶性肿瘤亚分类,尽可能明确高侵袭性、高级别甲状腺癌及有特殊基因异常的类型,为甲状腺癌精准诊治提供诊断金标准。