甲状腺乳头状癌(PTC)亟需通过分子谱分析改进风险分层,但基因突变的相互作用如何重塑临床结局目前仍不明确。本单中心回顾性研究利用二代测序技术分析了72例PTC病例,旨在表征突变模式及通路演变,并利用癌症基因组图谱(TCGA)数据集进行了验证。
研究发现,BRAF突变(47.2%)可预测复发风险(p < 0.001);TP53突变(15.3%)在晚期甲状腺癌中更为普遍;BRAF与RET/NRAS突变存在互斥性(p < 0.01),定义了不同的致癌通路。总体而言,通过整合BRAF/TP53状态与传统分期,研究者建立了一个突变导向的框架,这不仅有助于优化风险预测,还能指导治疗策略,从而将分子异质性与临床决策相结合,为甲状腺癌的个性化管理提供了见解。
研究背景
甲状腺癌是最常见的内分泌恶性肿瘤,占全球所有癌症诊断的3%–4%。过去几十年间,其发病率稳步上升,成为全球增长最快的实体肿瘤。在中国,1990年至2019年间病例激增了289.6%,尤其是在15-49岁的人群中。PTC约占甲状腺恶性肿瘤的84%,通常预后良好。然而,在预测复发和个性化治疗策略方面仍存在重大挑战。目前的预后模型主要依赖于临床参数(如年龄、肿瘤大小和组织学特征),在充分解释甲状腺癌发病机制的分子复杂性方面存在局限。
BRAF、TP53和TERT基因在甲状腺癌的分子发病机制中起着关键作用。BRAF基因突变,特别是V600E变异,在高达60%的PTC病例中出现,并通过MAPK信号级联的异常激活导致肿瘤的发生和进展,与侵袭性肿瘤特征及复发风险增加相关。相比之下,TP53突变破坏了p53肿瘤抑制蛋白的功能,削弱了细胞周期和DNA修复机制,更常见于低分化甲状腺癌(PDTC)或未分化甲状腺癌(ATC),且与不良临床结局密切相关。TERT启动子突变上调端粒酶活性,使癌细胞能够绕过衰老并促进无限分裂。值得注意的是,TERT启动子突变常与BRAF突变共存,进一步加剧风险,并与各组织学亚型甲状腺癌的低总生存率相关。其他如RAS和RET突变也在不同甲状腺癌亚型的发病机制中发挥关键作用,影响其临床行为和治疗反应。因此,整合遗传数据与临床特征对于通过改进基于组织学的风险分层来改善患者预后并指导治疗决策至关重要。
尽管基因组谱分析取得了进展,但在理解不同基因突变如何相互作用并共同影响疾病进展方面仍存在空白。此外,目前仍缺乏准确预测患者预后的可靠生物标志物。这些挑战阻碍了遗传学发现向临床实践的转化,也限制了基于个体基因谱的定制化治疗的发展。
为填补这些知识空白,我们对PTC患者的基因突变与临床结局进行了综合分析。主要目标是探索特定突变与临床结局(包括复发和生存)之间的新型关联。通过研究这些关系,我们的发现旨在为开发更精准的预后工具提供依据,并指导PTC个性化治疗策略的未来研究。
研究方法
本研究为单中心回顾性分析。研究对象筛选自2013年1月至2019年10月期间在中国医科大学附属第四医院部分接受手术治疗的PTC患者。本研究经医院伦理委员会批准,并获得参与者知情同意。
研究共纳入72例经病理确诊且临床资料完整的PTC病例。通过二代测序(NGS)技术对患者的福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)组织样本进行检测,覆盖437个肿瘤相关基因,以表征突变模式及通路演变。同时,选取TCGA中的PTC及PDTC/ATC数据集进行验证分析。统计学分析采用SPSS 22.0软件,包括卡方检验、Cox比例风险回归模型及Kaplan-Meier生存分析等,以评估突变特征与临床预后的相关性。
研究结果
PTC队列与TCGA数据集的突变谱
甲状腺癌表现出显著的分子异质性。对72例PTC病例的突变谱分析显示,BRAF是突变频率最高的基因(47.2%),其次是TERT(33.3%)、RET(19.4%)、TP53(15.3%)、CDKN2A(11.1%)和NRAS(11.1%)。亚组分析表明,BRAF突变在男性、≥45岁及肿瘤>1cm的患者中更为常见;TP53突变随年龄增长和肿瘤增大而增加,但差异未达统计学显著性。
值得注意的是,复发病例的BRAF(70.4% vs. 33.3%)和TERT(44.4% vs. 26.7%)突变频率显著高于非复发病例。BRAF和TP53突变与复发呈强相关性(p < 0.001)。与TCGA数据集的比较显示,本队列BRAF突变率与TCGA-PTC一致,但TP53突变在本队列(15.3%)和TCGA-PDTC/ATC(28%)中显著高于TCGA-PTC(0.8%),突显了TP53在肿瘤去分化中的潜在作用。
突变相关性、蛋白-蛋白相互作用及通路改变
突变相关性分析显示,TP53与EP300、NRAS与PTEN存在显著共突变,提示潜在的协同致癌机制。相反,BRAF突变与RET及NRAS突变表现出互斥性,证实它们在PTC中作为替代性致癌驱动因素的独特作用。
在TCGA数据集中的验证证实了BRAF与RET/NRAS的互斥性。通路分析揭示,PTC肿瘤通常保留功能性TP53/CDKN2A信号,而PDTC/ATC则表现出频繁的TP53和CDKN2A突变、细胞周期失调以及PI3K/NOTCH通路的广泛激活,这标志着从分化型向侵袭性表型的分子转变。
临床病理特征、突变与生存结局的关联
Kaplan-Meier生存分析显示,高龄(≥45岁)、肿瘤较大(>1cm)及晚期TNM分期(III+IV)与无复发生存期(RFS)缩短显著相关(p < 0.001)。Cox回归分析确认年龄和TNM分期为独立预后因素。
有趣的是,尽管BRAF突变与复发风险相关,但在Cox回归分析中,它与较好的生存结局相关(HR = 0.397, p = 0.03,表5)。相反,在TCGA-PDTC/ATC数据集中,BRAF、TERT、TP53等突变与较差的总生存期显著相关。这表明BRAF突变在初始疾病进展中的作用与其对长期生存的影响可能存在差异,或受治疗干预的影响。
讨论
本研究对72例PTC病例的分析描绘了一个以BRAF(47.2%)、TERT(33.3%)和TP53(15.3%)复发性突变为主导的分子景观。BRAF和TP53突变与复发显著相关(p < 0.001)。尽管TERT突变接近但未达到统计学显著性(p = 0.050),其潜在作用仍值得关注。突变相互作用分析揭示了BRAF与RET/NRAS的互斥性(p < 0.01),反映了截然不同的致癌通路;以及TP53与EP300的共存,提示侵袭性亚型中可能存在染色质重塑缺陷。晚期TNM分期和肿瘤大小(>1cm)是主要的预后因素,但矛盾的是,BRAF突变与生存改善相关(HR = 0.397, p = 0.03)。结合TCGA数据集背景,TP53在低分化(PDTC)和未分化甲状腺癌(ATC)中的高患病率(28% vs TCGA-PTC中的0.8%)强调了其在肿瘤去分化中的作用。这些发现共同确立了BRAF作为PTC的关键启动因子,而TERT和TP53则驱动复发和进展。
BRAF V600E的高流行率与其在MAPK驱动的肿瘤发生中的既定作用一致。然而,其与复发风险正相关但与生存改善相关的双重关联引发了关键问题。这种差异可能反映了治疗偏倚,例如突变阳性病例可能优先使用了靶向治疗,从而混淆了生存结局。例如,在接受多激酶抑制剂(MKI)治疗的碘难治性分化型甲状腺癌患者中,携带BRAF V600E突变的患者预后优于野生型患者。此外,非V600E BRAF突变的异质性及复发后更积极的治疗策略也可能是原因之一。
机制上,BRAF与RET/NRAS的互斥性支持了分层治疗策略:BRAF突变肿瘤适用BRAF抑制剂,而RET改变病例适用RET抑制剂(如selpercatinib)。此外,从PTC中的MAPK主导向PDTC/ATC中PI3K/NOTCH激活的通路演变,解释了BRAF抑制剂在晚期疾病中疗效有限的原因,并强调了PI3K/mTOR抑制剂(如依维莫司)作为潜在治疗替代方案的重要性。
临床上,尽管TNM分期和肿瘤大小仍是预后的基石,但整合BRAF和TP53状态可以优化风险分层。例如,BRAF/TP53突变的I/II期病例可能需要加强监测或辅助治疗。BRAF突变相关的生存优势挑战了传统范式,需要前瞻性验证以排除治疗相关的混杂因素。同样值得注意的是,术后甲状腺功能指标(TSH, FT3, FT4)缺乏预后价值,这强调了分子谱分析在复发预测中优于生化参数。治疗策略必须随分子异质性而演变:在局限性PTC中联合使用BRAF/MEK抑制剂与放射性碘增敏剂可能提高疗效,而以PI3K/NOTCH激活为特征的晚期PDTC/ATC可能受益于通路特异性药物。
本研究仍存在局限性。回顾性设计和适中的样本量(n = 72)限制了统计效能,特别是对于检测TP53等较低频率突变的相关性。此外,治疗相关变量(如辅助放射性碘治疗、手术切除完整性)因数据不完整未纳入多变量分析,可能影响结果。缺乏亚型特异性数据及功能验证也是本研究的不足之处。未来的研究应优先考虑多中心前瞻性研究,以验证BRAF的双重预后作用并阐明TERT的亚型依赖性效应。
总之,本研究通过强化BRAF、TERT和TP53在肿瘤启动、复发和进展中的临床相关性,为理解甲状腺癌做出了贡献。通过将分子谱分析与传统分期系统相结合,临床医生可以提高风险分层的精确度,并针对个体分子特征定制治疗策略。然而,转化的成功取决于在更大队列中验证这些发现,并在严格设计的试验中测试靶向疗法。这些努力将有助于通过验证基于突变的风险分层和治疗选择策略,推动甲状腺癌的精准肿瘤学发展。
Li Liu, Fang Wei. Mutation interactions of BRAF and TP53 define novel prognostic stratification and therapeutic implications in papillary thyroid carcinoma. Front Endocrinol (Lausanne). 2025 Sep 29;16:1584618.
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