Onkogeny i szlaki sygnałowe w patogenezie nowotworów tarczycy

Molekularne mechanizmy transformacji nowotworowej w tarczycy stanowią złożony, wieloetapowy proces charakteryzujący się progresywnym gromadzeniem zmian genetycznych i zaburzeniami szlaków sygnałowych. Nowotwory tarczycy są genetycznie stosunkowo prostymi chorobami z relatywnie małą liczbą mutacji w każdym guzie, jednak mutacje napędowe i fuzje genów są identyfikowane u ponad 90% raków tarczycy, co czyni je jednymi z najlepiej scharakteryzowanych molekularnie nowotworów złośliwych u ludzi1.

Rozwój nowotworu tarczycy następuje poprzez gromadzenie licznych zmian genetycznych i progresywne zaburzenia szlaków sygnałowych, którym towarzyszą liczne wtórne zmiany molekularne w komórce i mikrośrodowisku guza, które wzmacniają i synergizują ich wpływ1. Wczesne (inicjujące) wydarzenia genetyczne obejmują mutacje BRAF i RAS oraz rearanżacje RET/PTC, podczas gdy mutacja TP53 jest klasycznym późnym zdarzeniem w procesie kancerogenezy1.

Główne szlaki sygnałowe w transformacji nowotworowej

Dwa główne szlaki sygnałowe zaangażowane w rozwój guzów tarczycy to szlak MAPK (mitogen-aktywowanej kinazy białkowej) oraz szlak PI3K-AKT (fosfatydyloinozytol-3-kinaza/kinaza białkowa B)1. Aktywacja szlaku MAPK, na przykład przez mutację BRAF V600E, kieruje kancerogenezę komórki pęcherzykowej tarczycy w stronę brodawkowatego raka tarczycy (PTC)1.

Z kolei aktywacja szlaku PI3K-AKT przez mutacje w RAS, PTEN i PIK3CA głównie prowadzi do rozwoju gruczolaków pęcherzykowych (FA) i pęcherzykowego raka tarczycy (FTC) z komórek pęcherzykowych tarczycy2. W miarę gromadzenia się zmian genetycznych i intensyfikacji sygnalizacji w obu szlakach, PTC i FTC mogą progresować do słabo zróżnicowanego (PDTC) i anaplastycznego raka tarczycy (ATC)2.

Kluczowe szlaki molekularne: Szlak MAPK kontroluje proliferację komórkową i różnicowanie, podczas gdy szlak PI3K-AKT reguluje apoptozę, proliferację, progresję cyklu komórkowego, angiogenezę, integralność cytoszkieletu oraz metabolizm energetyczny. Zaburzenia w tych szlakach prowadzą do niekontrolowanego wzrostu komórek i transformacji nowotworowej.

Mutacje BRAF w patogenezie raków tarczycy

Mutacja BRAF V600E jest najczęstszą zmianą genetyczną w brodawkowatych rakach tarczycy (PTC), które stanowią 80-90% wszystkich nowotworów tarczycy3. Białko mutacyjne BRAFV600E, po raz pierwszy opisane w raku tarczycy przez Cohena i współpracowników, prowadzi do aktywacji kinazy BRAF niezależnie od jej upstream celu – RAS. Domena kinazowa BRAFV600E jest około 500 razy bardziej aktywna niż kinaza BRAF typu dzikiego4.

Ta mutacja jest uważana za jedno z fundamentalnych wydarzeń inicjujących rozwój i progresję PTC. Dodatkowo mutacja BRAFV600E hamuje geny proapoptotyczne, co dodatkowo przyczynia się do przeżycia i proliferacji komórek nowotworowych4. Metaanaliza 18 badań obejmująca 2766 próbek z biopsji aspiracyjnej cienkoigłowej tarczycy wykazała, że spośród 581 przypadków z dodatnim wynikiem mutacji BRAF, 580 zostało zdiagnozowanych jako brodawkowate raki tarczycy4.

Mutacja BRAF V600E jest związana z agresywnymi cechami kliniczno-patologicznymi brodawkowatego raka tarczycy, w tym z przerzutami do węzłów chłonnych, inwazją pozatarczycową oraz utratą zdolności do wychwytu radiojodu5. Związek między BRAF (V600E) a inwazją pozatarczycową stwierdzono również w mikro-PTC3.

Rola mutacji RAS w transformacji nowotworowej

Szlak PI3K/AKT odgrywa istotną rolę w regulacji różnych procesów komórkowych, w tym apoptozy, proliferacji, progresji cyklu komórkowego, angiogenezy, integralności cytoszkieletu oraz metabolizmu energetycznego6. W obrębie tego szlaku jednym z często mutowanych celów jest RAS, który działa jako kinaza upstream dla kinazy BRAF. Mutacje w RAS prowadzą do jego ciągłej aktywacji w stanie związanym z GTP6.

Spośród trzech izoform RAS (NRAS, HRAS i KRAS), NRAS jest najczęściej mutowany w ludzkich nowotworach tarczycy6. Mutacje RAS są uważane za mutacje przednowotwotowe, co oznacza, że do inicjacji rozwoju nowotworu potrzebne są dodatkowe mutacje. W niedawnej metaanalizie swoistość i dodatnia wartość predykcyjna (PPV) mutacji RAS wynosiły średnio odpowiednio 23% i 82%6.

Badania wykazały różnice w wynikach przy porównywaniu podtypów mutacji RAS. Prawdopodobieństwo złośliwego wyniku następowało w określonej kolejności wśród podtypów mutacji: KRAS (100%), NRAS (74%) i HRAS (56%)7. Mutacje RAS występują w około 40-50% przypadków FTC i 10-20% przypadków PTC, jednak nie są specyficznymi wskaźnikami złośliwości, ponieważ można je również znaleźć w 20-40% gruczolaków pęcherzykowych8.

Fuzje genowe i rearanżacje chromosomowe

Oprócz mutacji, konstytutywna aktywacja zarówno szlaków MAPK, jak i PI3K-AKT może również wynikać z translokacji genów. Jednym z najczęstszych typów translokacji obserwowanych w raku tarczycy są fuzje RET/PTC, początkowo opisane w PTC przez Fusco i współpracowników7. Te translokacje obejmujące gen RET wykazują średnie wartości swoistości (18%) i PPV (87%)7.

Fuzje RET (translokacje RET/PTC) są wykrywane u około 10% pacjentów z PTC. W badaniu retrospektywnym obecność fuzji RET/PTC w nieokreślonych guzkach tarczycy była związana ze złośliwością w 60% przypadków, bez wyników fałszywie dodatnich9. Fuzje RET są ogólnie uważane za patognomoniczne dla złośliwości w nieokreślonych guzkach tarczycy9.

Rearanżacja PAX8/receptor aktywowany przez proliferatory peroksysomów-γ (PPARγ) jest wynikiem translokacji (2;3)(q13;p25), która prowadzi do fuzji genu PAX8 i genu PPARγ. Ta specyficzna translokacja jest obserwowana w około 30-60% przypadków pęcherzykowego raka tarczycy (FTC) i w 38% przypadków pęcherzykowej odmiany brodawkowatego raka tarczycy (FVPTC)8.

Znaczenie fuzji NTRK: Fuzje NTRK można obserwować w około 23% sporadycznych przypadków PTC. Podobnie jak fuzje RET, fuzje NTRK są rekombinacją części genów NTRK z częściami wielu innych genów, prowadzącą do aktywacji RAS oraz szlaków MAPK i PI3K/AKT. Wszystkie typy fuzji NTRK wydają się być związane ze 100% prawdopodobieństwem złośliwości.

Progresja od zmian łagodnych do złośliwych

Ewolucja zróżnicowanego raka tarczycy w kierunku raka niezróżnicowanego następuje w wyniku mutacji rodziny białek p53, które działają jak hamulec, zapobiegając niestabilności genomowej nowotworu10. Sugeruje się, że guz inicjuje się przez RET lub ras i prawdopodobnie progresuje – w wyniku dodatkowych mutacji i przez mutację p53 – do anaplastycznego raka10.

Hiperplazja komórek C jest prekursorem dziedzicznych form raka rdzeniastego tarczycy (MTC) napędzanego przez aktywujące mutacje zarodkowe RET. Hiperplazja komórek C może progresować do mikrorakow rdzeniastego i MTC2. Ten proces ilustruje, jak wczesne zmiany genetyczne mogą prowadzić do progresywnej transformacji nowotworowej poprzez kolejne etapy rozwoju nowotworu.

Różnice molekularne między guzkami łagodnymi i złośliwymi

Badania genomiczne ujawniły istotne różnice w profilu mutacyjnym między łagodnymi guzkami a rakami tarczycy. Mutacja somatyczna BRAF (22/32) jest wykrywana wyłącznie w PTC, podczas gdy mutacje w SPOP (4/38), ZNF148 (6/38) i EZH1 (3/38) są wzbogacone w guzkach gruczolakowatych11. Stwierdzono, że 24,3% guzków gruczolakowatych nosiło wzajemnie wykluczające się mutacje SPOP P94R, EZH1 Q571R i ZNF148, co stanowi unikalny podpis molekularny różniący się od PTC11.

Krajobraz mutacyjny łagodnych guzków był całkowicie różny od PTC. Obserwowano wzajemnie wykluczające się mutacje ZNF148 (21,4%), SPOP (14,3%) i EZH1 (10,7%) w łagodnych guzkach, ale nie w PTC ani normalnej tarczycy12. Te odkrycia dostarczają silnych dowodów na to, że łagodne guzki tarczycy mają krajobraz genetyczny i transkryptomowy, który jest odrębny od guzów PTC13.

Pytania i odpowiedzi

Jakie są główne szlaki molekularne w transformacji nowotworowej tarczycy?

Główne szlaki to MAPK (mitogen-aktywowana kinaza białkowa) i PI3K-AKT. Szlak MAPK, aktywowany przez mutacje BRAF, prowadzi do brodawkowatego raka tarczycy. Szlak PI3K-AKT, aktywowany przez mutacje RAS, PTEN i PIK3CA, prowadzi do gruczolaków pęcherzykowych i pęcherzykowego raka tarczycy.

Czym charakteryzuje się mutacja BRAF V600E?

Mutacja BRAF V600E jest najczęstszą zmianą genetyczną w brodawkowatych rakach tarczycy, występująca w 80-90% przypadków. Prowadzi do aktywacji kinazy BRAF niezależnie od RAS, jest około 500 razy bardziej aktywna niż typ dziki i wiąże się z agresywnymi cechami nowotworu, w tym przerzutami i inwazją pozatarczycową.

Czy mutacje RAS zawsze oznaczają nowotwór złośliwy?

Nie, mutacje RAS są uważane za mutacje przednowotwotowe. Występują w 40-50% pęcherzykowych raków tarczycy, ale również w 20-40% łagodnych gruczolaków pęcherzykowych. Do rozwoju nowotworu potrzebne są dodatkowe mutacje. Swoistość mutacji RAS wynosi tylko około 23%.

Co to są fuzje genowe w kontekście nowotworów tarczycy?

Fuzje genowe to rearanżacje chromosomowe prowadzące do połączenia różnych genów. Najważniejsze to fuzje RET/PTC (występują w 10% PTC, patognomoniczne dla złośliwości) i fuzje NTRK (w 23% sporadycznych PTC, związane ze 100% prawdopodobieństwem złośliwości). Fuzje PAX8/PPARγ występują w 30-60% pęcherzykowych raków tarczycy.

Jak przebiega progresja od zmian łagodnych do złośliwych?

Progresja jest procesem wieloetapowym rozpoczynającym się od wczesnych mutacji inicjujących (BRAF, RAS, RET/PTC), poprzez progresywne gromadzenie zmian genetycznych, aż do późnych mutacji p53. Zróżnicowane raki mogą progresować do słabo zróżnicowanych i anaplastycznych form przez intensyfikację sygnalizacji w szlakach MAPK i PI3K-AKT.

Reklama
Reklama