理解甲状腺病理学中的分子诊断：患者甲状腺结节基因检测指南

目录

• 要点
• 背景：这项研究为何重要
• 甲状腺诊断中分子检测的历史
• 细针穿刺与分子检测平台的兴起
• 临床实践中的分子检测：检测如何运作
• 不确定甲状腺结节的分子检测
• 临床意义：这对患者意味着什么
• 研究的局限性
• 给患者的建议
• 常见问题
• 信息来源

要点

• 分子检测有助于分类不确定的甲状腺结节，从而减少不必要的手术。
• 主要平台：Afirma GSC/XA、ThyroSeq v3 和 ThyGeNEXT/ThyraMIR。
• 良性结果可能允许进行主动监测而非手术。
• 可疑结果，特别是伴有 BRAF 或 TERT 突变时，可能会促使进行手术。
• 对于晚期癌症，检测可识别靶向治疗选择，如 RET 或 NTRK 抑制剂。

背景：这项研究为何重要

甲状腺结节——在颈部底部的甲状腺中形成的肿块——非常常见。医生面临的挑战是确定哪些结节是良性的，哪些是恶性的。这是一项不小的任务，因为评估过程涉及多个步骤，包括血液检查、影像学检查，有时还包括组织取样。

对于引起癌症担忧的结节，细针穿刺活检（FNAB）被认为是评估的金标准。在此过程中，将一根细针插入结节以收集细胞，在显微镜下进行检查。然而，在多达30%的病例中，结果返回为“不确定”——这意味着细胞看起来异常，但医生无法明确判断其是良性还是恶性。这造成了临床困境：患者是否应接受手术切除结节，还是可以安全地监测？

这就是分子检测成为变革性因素的地方。我们对甲状腺癌遗传基础理解的进步导致了能够分析活检样本中细胞DNA和RNA的检测方法的发展。这些测试帮助医生更准确地分类不确定的结节，预测癌症的侵袭性，甚至指导晚期疾病的治疗决策。

这篇综述的作者，来自麻省总医院和哈佛医学院的Bayan Alzumaili博士和Peter M. Sadow博士，提供了甲状腺病理学中分子诊断演变的全面更新。他们解释了我们对肿瘤遗传学日益增长的知识如何与传统组织病理学（组织的显微镜检查）相结合，推动下一代合理的患者管理——特别是在新兴的小分子靶向治疗背景下。

一个里程碑式的发展是2014年癌症基因组图谱（TCGA）联盟发表的乳头状甲状腺癌（PTC）分子景观。这项工作将PTC中未知的遗传驱动因素——“黑箱”——从25%大幅降低至仅3.5%。TCGA将肿瘤分为两大类：BRAF V600E样和RAS样表型。随后Yoo及其同事的研究描述了滤泡性甲状腺腺瘤（FTA）和滤泡性甲状腺癌（FTC）的突变景观，增加了第三类：非BRAF/非RAS（NBNR）肿瘤，其行为表现为中间型。该NBNR组包括涉及酪氨酸激酶的遗传融合事件，如RET、NTRK、ALK和ROS。

甲状腺诊断中分子检测的历史

通往今天复杂分子检测的旅程始于几十年前。20世纪60年代，Lindsay及其同事首次描述了乳头状甲状腺癌的核特征。十年后，Chen和Rosai描述了PTC的滤泡性变异（FVPTC）。这些早期描述完全基于显微镜下的外观——当时人们还不知道这些癌症背后的遗传驱动因素。

第一个遗传发现出现在1987年，Fusco及其同事在五个乳头状甲状腺癌及其转移性淋巴结中鉴定出TRK和RET重排。这项开创性工作激发了Santoro及其同事对286例甲状腺肿瘤进行更大规模的研究，包括177例PTC、37例FTC、15例未分化甲状腺癌（ATC）、18例髓样甲状腺癌（MTC）、34例良性甲状腺结节，以及5例鳞状细胞癌和肉瘤样癌病例。他们发现RET异常仅存在于19%的PTC中（177例中的33例）。

1989年，Lemoine及其同事在甲状腺肿瘤性过程的所有阶段——从良性滤泡性腺瘤到滤泡性癌和未分化甲状腺癌——鉴定出NRAS p.Q61R和HRAS p.Q61R突变。Namba及其同事随后在良性和肿瘤性甲状腺结节中的RAS亚型（NRAS、HRAS和KRAS）的密码子12和13处发现了进一步的遗传变异。

2000年带来了另一个重要发现，Kroll及其同事报告了在八例滤泡性甲状腺癌中的五例发现了PAX8::PPARG融合，但在20例滤泡性腺瘤、10例PTC或10例多结节性增生中未发现。Nikiforova及其同事后来在8/15（53%）的FTC和2/25（8%）的FTA中发现了相同的融合事件，但在35例PTC（包括12例滤泡性变异）、12例嗜酸性甲状腺癌、12例嗜酸性甲状腺腺瘤、2例ATC、1例低分化甲状腺癌或16例增生性结节中未发现。

在二十一世纪之交，甲状腺肿瘤发生学中出现了两条不同的途径。一条是RAS相关或PAX8::PPARG相关，以主要的滤泡性生长模式为特征。另一条则不能完全由RET或TRK异常解释。在许多肿瘤（包括结肠和卵巢肿瘤）中BRAF和RAS在MEK/MAPK信号替代激活中的负相关关系，激发了Cohen及其同事探索BRAF在主要RAS阴性PTC中的作用。他们的工作在69%的PTC中鉴定出BRAF p.T1796A（35例中的24例）。

简而言之，最初的命名法指的是核苷酸而非密码子。错误的BRAF T1796A（当时称为BRAF p.V599E）在意识到错误后最终被确认为BRAF T1799A（现在已知为BRAF p.V600E）。此后，分子研究已发展成为我们理解甲状腺肿瘤发生和生物学潜能的标准且不可或缺的一部分。

细针穿刺与分子检测平台的兴起

带有细胞学评估的细针穿刺活检仍然是甲状腺结节癌症诊断中最可靠和最常用的工具。过去十年中，针对细胞学不确定结节的术前辅助分子诊断的出现改变了这一领域。

在用于FNAB材料的分子平台出现之前，单个基因检测在手术切除物中更为常见。这些测试成本更高，分析的基因数量少得多，并且使用可靠性较低、较长的遗传引物。2009年，Nikiforov及其同事对Bethesda分类为良性、不确定和恶性的甲状腺结节FNAB样本进行了一项关键研究。他们的组分析了BRAF变异（p.V600E、p.K601E）、NRAS、KRAS和HRAS，以及遗传融合产物RET::PTC1（CCDC6::RET）、RET::PTC3（NCOA4::RET）和PAX8::PPARG——这些是与甲状腺肿瘤性病变相关的常见遗传改变。

在手术切除后，遗传异常阳性的活检几乎都被发现是恶性的。多年来，随着更广泛的面板、更大的队列和对恶性诊断标准的细化，这些结果得到了澄清。这一发现极大地改善了不确定甲状腺结节的术前诊断，确认了肿瘤性病变，并提供了关于恶性风险越来越细致的信息。

2012年，Alexander及其同事对577例不确定的甲状腺结节进行了一项前瞻性、多中心验证研究，其中413例有相应的组织病理学标本。使用机器学习通过微阵列平台解释167个基因的mRNA表达，Afirma基因表达分类器（GEC）研究了不确定的结节，并正确识别出85例被切除的恶性结节中的78例为可疑。这产生了92%的敏感性和52%的特异性。该研究旨在通过排除甲状腺肿瘤来消除不必要的手术，并根据GEC结果，建议对大多数具有不确定结节且结果为良性的患者采取保守方法。Afirma GEC是第一个用于排除甲状腺肿瘤的测试。

2018年，开发了Afirma基因组测序分类器（GSC），以更好地描述RNA转录组，包括核和线粒体基因的额外测序以及基因组拷贝数变化，包括杂合性丢失。这导致了一个更稳健的基因组测试。对于具有非嗜酸性组织学的不确定结节，敏感性为92%，特异性为70%。

虽然Afirma GEC具有高敏感性，但某些甲状腺肿瘤——如嗜酸性肿瘤——被故意标记为可疑，导致对这些肿瘤的较低特异性。随着GSC的改进，Hao及其同事使用具有嗜酸性特征的FNA结节的全转录组RNA测序的下一代测序，来鉴定与嗜酸性（以前称为Hürthle细胞）肿瘤相关的基因的线粒体和核表达。这种算法分类的特异性从12%大幅增加到59%。

2013年，首个靶向下一代测序面板ThyroSeq发布。ThyroSeq利用NGS平台检测12个基因中的284个热点突变，覆盖了与甲状腺肿瘤相关基因中已报道变异的95%以上。除了GEC检测到的一些突变（BRAF、RET、NRAS、KRAS和HRAS）外，ThyroSeq还研究了PIK3CA、TP53、TSHR、PTEN、GNAS、CTNNB1和AKT1。值得注意的是，PAX8::PPARG融合以及RET和TRK重排基因未包含在ThyroSeq v1中。

该面板随后扩展为ThyroSeq v2.1并于2015年发布，以包括EIF1AX和BRAF V601K中的其他点突变，并检测超过40种其他基因融合，包括THADA、ALK、PAX8::PPARG、TRK1和TRK3基因。发现BRAF突变或PPARG、NTRK1、NTRK3和ALK融合是癌症风险较高的强预测因子——接近100%，而其他突变如RAS、PTEN和EIF1AX或THADA融合则与显著但较低的风险相关。

最新的ThyroSeq v3平台目前已在商业上可用。其他用于不确定甲状腺结节术前诊断的商业化分子平台包括microRNA (miRNA)分类器，如RosettaGX Reveal和mirTHYtype，或结合miRNA和体细胞基因突变平台，如Asuragen。

临床实践中的分子检测：检测如何运作

了解分子检测如何融入临床工作流程对病人来说很重要。甲状腺细针穿刺活检（FNAB）程序主要在门诊诊所进行，由包括内分泌学家、放射科医生、外科医生和病理学家在内的各类医师执行。

当有快速现场评估（ROSE）可用时，可以在几分钟内完成充分性和诊断。在这种情况下，可以为不确定的结节获取额外的针次样本，并送检至Afirma、ThyroSeq或其他所需的平台进行分子检测。然而，在没有ROSE的环境中，标本会被收集以进行后续的细胞学和分子评估。在后一种情况下，各机构的实践各不相同，但对于可能的分子检测，“全部收集”协议似乎对患者和实验室都更为高效，而不是要求返回就诊并对不确定结果重新活检。

Afirma和ThyroSeq均提供作为甲状腺结节细针穿刺（FNA）不确定结果的反射性外送服务。新鲜的FNA样本有利于获得最佳且成功的检测结果，但ThyroSeq也提供对FNA涂片上的组织刮取物以及石蜡包埋组织的分子检测。

大多数FNAB被外送，大多数实验室对于Bethesda III或IV结果都有分子检测的反射机制。当有快速现场评估可用时，样本可以直接送检进行分子检测。工作流程通常遵循以下模式：

1. 分类为Bethesda III或IV（不确定）的结节被送检进行分子检测以进一步分类
2. Bethesda V和VI（可疑或恶性）的结节可以检测影响预后和治疗方案的突变（如TERT启动子或TP53突变）
3. 大多数FNAB被外送，大多数实验室对于Bethesda III或IV结果都有分子检测的反射机制

不确定甲状腺结节的分子检测

分子检测最初用于不确定的甲状腺结节，作为排除恶性肿瘤的检测，以便基于阴性预测值进行手术风险分层。过去十年中，这些检测的适应症发生了显著变化。在美国，三种高度使用、商业化且经过验证的甲状腺结节平台是Afira基因组测序分类器（Afirma GSC）/Afirma表达图谱（XA）、ThGeNEXT/ThyraMIR (MPTX) 和 ThyroSeq v3。

Afirma GSC和表达图谱

Afirma GSC使用下一代测序结合机器学习的全转录组RNA分析。通过Afirma评估的结节结果分为良性或可疑分类。最初，送往Afirma的样本会测试是否有足够的RNA。然后，样本会与分类器进行比较，以检测甲状旁腺组织、髓样甲状腺癌、BRAF p.V600E、CCDC6::RET或NCOA4::RET。当所有分类器均为阴性时，GSC分析超过10,000个基因，并将样本分类为GSC-B（良性）或GSC-S（可疑）。

与Afirma GEC相比，Afirma GSC对嗜酸性甲状腺肿瘤的诊断准确性有所提高。Afirma Xpression Atlas (XA) 于2019年引入并在2020年更新，枚举了593个基因中的突变，提供905个变异和235个融合的详细信息，用于可疑的Afirma GSC样本。它已扩展至包括Bethesda V和VI结节。

Angel及其同事在比较XA检测与全转录组RNA、靶向RNA和靶向DNA测序时，报告了与甲状腺结节相关的高重现性和准确性的突变及基因融合。主要发现包括：

• BRAF p.V600E主要存在于Bethesda V/VI的FNA样本中
• NRAS和HRAS变异主要见于Bethesda III/IV的FNA样本中
• 除了BRAF和RAS基因的点突变外，Afirma XA还报告了TSHR p.M453T和SPOP p.P94R的突变——这两种突变主要与良性结节相关
• Afirma XA 检测到了甲状腺肿瘤中常见的多种融合基因，包括 PAX8::PPARG、ETV6::NTRK3、CCDC6::RET、NCOA4::RET、STRN::ALK、AGK::BRAF、SND1::BRAF 和 RBPMS::NTRK3
• Afirma XA 还检测到了 PAX8::GLIS3 融合，这与透明化梁状肿瘤相关

Afirma XA 还提供有关增加甲状腺癌患病风险的遗传综合征的信息，这对患者及其家属非常有价值。

ThyroSeq v3

ThyroSeq v3 是最新的靶向下一代测序面板。它分析 112 个与甲状腺癌相关的基因，全面覆盖甲状腺肿瘤中已知重要的遗传改变。该面板可检测点突变、插入/缺失、基因融合和拷贝数变异，为医生提供结节遗传景观的详细图景。

ThyGeNEXT/ThyraMIR (MPTX)

该平台将关键基因（ALK、BRAF、GNAS、HRAS、KRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、RET 和 TERT 启动子基因）的下一代测序与 mRNA 融合基因检测（ALK、BRAF、NTRK、PPARG、RET、PAX8、TBP、USP33 和 THADA）以及 miRNA 分析（miR-21、29、31、138、139、155、146、204、222、375、551）相结合。DNA、RNA 和 miRNA 分析的组合为结节分类提供了多层次的方法。

临床意义：这对患者意味着什么

分子检测的发展对患者护理产生了深远的影响。对于患有不确定性质甲状腺结节的患者，这些测试提供的关键信息有助于指导管理决策。良性的分子结果通常可以避免患者接受不必要的手术，从而允许采取保守的监测方式。可疑的结果，特别是显示高风险突变（如 BRAF V600E 或 TERT 启动子突变）的结果，可能会促使更积极的手术干预。

对于患有晚期或复发性甲状腺癌的患者，分子检测已成为制定个体化治疗方案的关键。特定遗传变异的识别为靶向治疗打开了大门。例如：

• BRAF V600E 突变可使用 BRAF 抑制剂进行靶向治疗
• RET 融合和突变可使用选择性 RET 抑制剂进行靶向治疗
• NTRK 融合可使用 TRK 抑制剂进行靶向治疗
• ALK 融合可使用 ALK 抑制剂进行靶向治疗

这些靶向疗法代表了从传统治疗（如化疗和放疗）向新范式的转变，有望以更少的副作用提供更有效的治疗。部分晚期疾病患者可能受益于新辅助治疗——即在手术前给予的治疗，以缩小肿瘤并使其更易切除。

当前（第五版）世界卫生组织标准将甲状腺肿瘤分类为滤泡源性肿瘤（良性、低风险和恶性）、C 细胞源性癌（髓样甲状腺癌）、混合髓样和滤泡细胞源性癌，以及其他罕见的非滤泡源性和非 C 细胞源性肿瘤，包括黏液表皮样癌、分泌性癌、伴嗜酸性粒细胞的硬化性黏液表皮样癌、筛状毛状甲状腺癌和甲状腺母细胞瘤。在这些罕见原发肿瘤中已描述了特定的遗传变异：

• 黏液表皮样癌中的 CRTC1::MAML2
• 分泌性癌中的 ETV6::NTRK3
• 筛状毛状甲状腺癌中的 APC
• 甲状腺母细胞瘤中的 DICER1

其中一些基因在更常见的甲状腺肿瘤中也存在异常，突显了甲状腺肿瘤遗传学的相互关联性。

研究的局限性

尽管本综述全面概述了甲状腺病理学中的分子诊断，但仍应承认存在一些局限性。首先，大多数基因突变患病率研究是在将部分乳头状甲状腺癌（PTC）重新分类为非侵袭性具有乳头样核特征的滤泡性甲状腺肿瘤（NIFTP）、筛状毛玻璃样甲状腺癌以及恶性潜能未定的分化良好肿瘤之前进行的。这种重新分类可能会影响某些突变的报告患病率。

其次，本综述主要关注两种最常见的商业平台（Afirma和ThyroSeq），对其他可用检测的讨论较少。不同平台在直接比较中的相对性能仍是持续研究的领域。

第三，虽然分子检测提供了宝贵的风险分层信息，但它不能在所有情况下提供明确诊断。一些具有良性分子结果的结节在手术切除后仍可能被证实为恶性，而一些具有可疑结果的结节最终可能是良性的。这些检测的阳性预测值和阴性预测值取决于恶性肿瘤的先验概率，而这又受结节大小、超声特征和患者危险因素的影响。

第四，分子检测的费用和保险覆盖范围可能成为部分患者获取检测的障碍。作者未详细讨论这些检测策略的成本效益。

最后，该领域正在迅速发展。新的基因改变不断被发现，某些变异（尤其是不确定意义变异）的临床意义仍不清楚。随着更多数据的积累，我们对如何解读和应对分子结果的理解也将不断完善。

给患者的建议

基于本综述，以下是针对面临甲状腺结节评估的患者的关键建议：

1. 了解您的Bethesda分类。 如果您做过细针穿刺活检，请咨询医生您的Bethesda分类。III类和IV类被视为不确定类别，是分子检测的主要候选对象。
2. 讨论分子检测选项。 如果您的结节是不确定的，请询问是否推荐进行分子检测。美国可用的三个主要平台是Afirma GSC/XA、ThyroSeq v3和ThyGeNEXT/ThyraMIR。每个平台都有其自身的优势和局限性。
3. 询问结果的含义。 良性的分子结果可能使您避免手术，转而选择主动监测。可疑的结果可能会促使进行手术，具体的基因发现可能会影响手术的范围和后续随访。
4. 咨询晚期疾病的基因检测。 如果您患有晚期、复发性或侵袭性甲状腺癌，分子检测对于识别潜在的目标治疗选项至关重要。请咨询您的肿瘤科医生是否需要进行BRAF、RET、NTRK、ALK和其他可操作突变的检测。
5. 考虑家族影响。 与甲状腺癌相关的一些基因改变可能是遗传性的。如果您已知有遗传综合征或强烈的甲状腺癌家族史，可能需要进行遗传咨询。
6. 在专科中心寻求护理。 甲状腺结节的管理复杂且发展迅速。

请记住，分子检测是用于指导——而非取代——临床判断的工具。您的医生会将分子结果与超声特征、结节大小、您的病史以及其他因素相结合，以制定个性化的管理计划。

常见问题解答

什么是不确定的甲状腺结节，为什么它是一个问题？

不确定的甲状腺结节是指活检细胞看起来异常，但医生无法判断其是良性还是恶性的情况。这种情况在多达30%的细针穿刺活检中发生。这造成了一个困境，因为医生必须在手术和监测之间做出决定，而分子检测有助于做出该决定。

分子检测如何帮助处理不确定的甲状腺结节？

分子检测通过分析活检样本中细胞的遗传物质（DNA 或 RNA）来进行。它可以帮助更准确地分类不确定的结节，预测癌症的侵袭性，并指导治疗。例如，良性结果可能使您避免手术，而可疑结果可能会促使进行手术并影响手术的 extent。

甲状腺结节有哪些主要的分子检测？

美国主要商业可用的平台包括 Afirma GSC/XA、ThyroSeq v3 和 ThyGeNEXT/ThyraMIR。Afirma 使用全转录组 RNA 分析，ThyroSeq 分析 112 个与甲状腺癌相关的基因，而 ThyGeNEXT/ThyraMIR 结合 DNA、RNA 和 miRNA 分析。每种平台都有其自身的优势和局限性。

对于我而言，分子检测的良性结果意味着什么？

不确定结节的分子检测结果为良性，通常意味着您可以避免手术，转而选择主动监测，即定期随访观察。然而，这并非绝对保证，因为一些显示良性结果的结节在手术切除后仍可能是恶性的。您的医生会将此结果与其他因素综合考量。

分子检测的可疑结果意味着什么？

可疑结果，特别是伴有高风险突变（如 BRAF V600E 或 TERT 启动子）时，可能会促使进行手术。具体的基因发现会影响手术的 extent 和后续随访。这并不 definitively 意味着癌症，因为一些可疑结果最终被证实为良性，但它表明风险较高。

如果我患有晚期甲状腺癌，分子检测有帮助吗？

是的，对于晚期、复发性或侵袭性甲状腺癌，分子检测对于识别潜在的靶向治疗选项至关重要。它可以检测 BRAF、RET、NTRK 和 ALK 等基因中的突变或融合，这些突变或融合可以使用特定的抑制剂进行治疗。这比传统治疗提供了更个性化的方法。

分子检测有哪些局限性？

是的，分子检测不能在所有情况下提供 definitive 诊断。一些良性结果可能仍为恶性，而一些可疑结果可能为良性。其准确性取决于先验概率，且费用或保险覆盖范围可能成为障碍。该领域正在快速发展，其中一些变异的意义尚不明确。

在决定手术之前，我是否应该就我的甲状腺结节活检寻求第二诊疗意见？

如果您的甲状腺结节活检结果为不确定（Bethesda III 或 IV），寻求第二诊疗意见可能很有价值，因为分子检测可以帮助对其进行分类，并可能使您避免不必要的手术。如果您的医生基于可疑结果建议手术，第二诊疗意见可以确认诊断并确保手术方案适当。对于晚期甲状腺癌，第二诊疗意见可以识别靶向治疗选项。Diagnostic Detectives Network 提供独立的专家第二诊疗意见。

来源信息

Original Article: "Update on Molecular Diagnostics in Thyroid Pathology: A Review"

Authors: Bayan Alzumaili and Peter M. Sadow

Affiliation: Departments of Pathology, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, Boston, MA 02114, USA

Journal: Genes, 2023, Volume 14, Issue 7, Article 1314

DOI: 10.3390/genes14071314

Publication Date: Published June 22, 2023 (Received May 31, 2023; Revised June 13, 2023; Accepted June 19, 2023)

Corresponding Author: Peter M. Sadow, MD, PhD (psadow@mgh.harvard.edu)

这篇患者友好的文章基于发表在开放获取期刊上的同行评审研究，该期刊采用知识共享署名 (CC BY) 许可协议。您可以通过上面提供的 DOI 链接访问原文。