甲状腺癌是常见的头颈部恶性肿瘤，病理类型主要包括甲状腺乳头状癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）、滤泡状甲状腺癌（follicular thyroid carcinoma，FTC）、甲状腺髓样癌（medullary thyroid carcinoma，MTC）、低分化甲状腺癌（poorly differentiated thyroid carcinoma，PDTC）和未分化甲状腺癌（anaplastic thyroid carcinoma，ATC），其中PTC最为常见^[1]。目前，临床主要通过触诊、超声、核素显像及细针穿刺活检（fine needle aspiration biopsy，FNAB）等方法进行诊断，但早期诊断仍然存在困难。指南指出，甲状腺结节经FNAB尚不能确诊的，可利用分子标志物检测以提高诊断准确性^[1]。B-Raf原癌基因丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（B-Raf proto-oncogene, serine/threonine kinase；BRAF）、大鼠肉瘤病毒原癌基因（rat sarcoma viral oncogene homolog，RAS）、Ret原癌基因酪氨酸蛋白激酶受体（Ret proto-oncogene, tyrosine kinase receptor；RET）/PTC、配对盒基因8（paired-box gene 8，PAX8）/过氧化物酶增殖物激活受体（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）等突变检测已经是常规分子检测项目，作为FNAB的重要补充为甲状腺癌的诊断、治疗和预后评估提供了重要的帮助。近年来，随着分子生物学的发展，一些新的甲状腺癌分子标志物被发现。本文对甲状腺癌的分子机制、分子标志物及其在甲状腺癌诊疗中的应用等研究进展进行综述。

目前研究发现女性患者发生甲状腺癌的风险明显高于男性。流行病学调查显示，女性患分化型甲状腺癌（differentiated thyroid carcinoma，DTC）的可能性是男性的3倍，患ATC的可能性是男性的2倍；虽然女性DTC发病率高于男性，但男性DTC患者相对于女性DTC患者更容易出现高肿瘤分期，且淋巴结转移和远处侵袭的发生率高于女性^[2]。DTC患者的临床特征也存在性别差异，单结节DTC多见于男性，而女性DTC患者发病与结节数量无明显关系，但女性DTC患者更容易出现钙化甲状腺结节^[3-4]。年龄也是甲状腺癌发生的重要影响因素。据统计，甲状腺癌患者发病中位年龄为47岁，女性最高发年龄段为45~49岁，男性最高发年龄段则推迟至65~69岁^[5]。碘摄入与甲状腺肿大、甲状腺结节、甲状腺功能亢进症、甲状腺功能减退症等多种甲状腺疾病密切相关^[6-7]，因此碘摄入曾被认为是甲状腺癌发生的危险因素，但也有研究认为每日摄碘量超过300 μg是甲状腺癌的保护因素，建议多食海鱼或适量增加碘摄入以减少甲状腺癌发病风险^[8]。目前流行病学研究尚未证明膳食碘与甲状腺癌发生存在明确关系，有研究指出适度碘摄入不影响甲状腺癌发生或其亚型分布^[9]。良性甲状腺肿和高分化甲状腺癌（well differentiated thyroid carcinoma，WDTC）之间的关系尚不明确。虽然PTC与甲状腺肿无关，但是FTC和ATC在地方性甲状腺肿高发地区更常见^[10]。

目前学界公认的2个特别重要的甲状腺癌独立危险因素是辐射暴露和甲状腺癌家族史^{[1, 11]}。电离辐射暴露是目前唯一确定的甲状腺癌的环境危险因素，据统计，暴露于电离辐射的患者中，17%~30%的患者出现可触及的甲状腺结节^[12]，其中约50%的患者罹患甲状腺恶性肿瘤^[13]。临床上会使用低剂量电离辐射（＜20 Gy）治疗胸腺肿大、扁桃体和腺样体肥大，寻常痤疮、血管瘤、癣、结核等疾病也会使用低剂量电离辐射治疗。研究发现随着放射剂量从0.065 Gy增加到20 Gy，罹患甲状腺癌的风险呈线性增高，接受40 Gy电离辐射治疗的霍奇金淋巴瘤患者甲状腺癌发病率也明显提高^[14-16]。值得注意的是，儿童甲状腺更容易受到电离辐射的伤害，而成人甲状腺则相对不敏感。对广岛和长崎原子弹爆炸幸存者的研究发现，甲状腺癌的风险与患者在爆炸时的年龄有关^[17]。与此类似，1986年核事故发生后，切尔诺贝利核电站附近的儿童甲状腺癌发病率增加了60倍^[18]。需注意的是甲状腺癌潜伏期可超过10年，因此，有幼年电离辐射暴露史的患者需高度警惕成年后发生甲状腺癌的可能性，这也提示有电离辐射暴露史的人群有必要定期进行甲状腺相关检查。

研究也明确了家族史和遗传因素对甲状腺癌的发生有促进作用。常见的家族遗传性甲状腺癌包括遗传性甲状腺髓样癌（hereditary medullary thyroid carcinoma，HMTC）和家族性甲状腺非髓样癌（familial non-medullary thyroid carcinoma，FNMTC）。甲状腺非髓样癌起源于甲状腺滤泡上皮细胞，包括PTC、FTC和ATC，大约5%~10%的患者出现家族聚集性；MTC来源于甲状腺滤泡旁细胞，约25%~30%为家族遗传性，并分为多种亚型，其中多发性内分泌腺瘤（multiple endocrine neoplasia，MEN）2A型常伴发先天性巨结肠和皮肤苔藓淀粉样变，而2B型则常并发多发性神经瘤，婴儿期即可发病，具有较高的侵袭性，早期即发生转移^[19]。因此，家族中一级亲属中出现2例或2例以上甲状腺癌患者并排除头颈部辐射暴露史时，需高度警惕家族遗传性甲状腺癌，对有MTC、MEN-2A或MEN-2B家族史的患者进行RET点突变评估有助于早期发现该类疾病。Gardner综合征（家族性结肠息肉病）和多发性错构瘤综合征（Cowden病）还与WDTC相关^[19]。另外在有乳腺、卵巢、肾脏或中枢神经系统恶性肿瘤家族史的人群中，PTC发生风险也显著增高^[20]。

与其他头颈部肿瘤类似，甲状腺癌的发生也与基因突变有关^[5]。通过PTC进行癌症基因组测序有助于发现肿瘤发生的具体分子事件并对其突变顺序进行深入研究。常见的几种癌基因已经确定在早期甲状腺肿瘤进程中起到促进作用：促甲状腺激素受体（thyroid-stimulating hormone receptor，TSHR）突变和G蛋白突变在功能亢进的甲状腺腺瘤中被发现^[21]；腺苷酸环化酶蛋白激酶A系统可导致细胞信号通路的构成性激活，促使TSHR与其配体促甲状腺激素（thyroid-stimulating hormone，TSH）结合，刺激细胞生长、分化及甲状腺素合成；在甲状腺腺瘤和多结节性甲状腺肿中发现的小G蛋白RAS点突变被认为是甲状腺肿瘤进展的早期信号^[22]，此外体细胞RAS突变还与滤泡腺瘤相关；PI3K信号转导通路和Akt（PI3K相关的丝氨酸/苏氨酸激酶）的激活则与FTC高度相关^[23]。统计发现10%的乳头状癌出现染色体缺失或出现非整倍体，并导致25%~50%的甲状腺癌患者死亡^[24]。同样，滤泡腺瘤的发生与11号染色体短臂（11p）的缺失有关，此外还涉及3号染色体短臂（3p）、7号染色体长臂（7q）和22号染色体长臂（22q）^[25-26]。相对于PTC，FTC更容易涉及多个染色体区域的杂合性缺失^[27]。RET、BRAF等甲状腺癌突变基因在多个甲状腺癌亚型中均出现较高的突变发生率（表 1），近年来也开展了大量的相关研究^[28-48]。基于甲状腺癌突变基因的相关分子标志物检测已成为目前研究的热点和未来对甲状腺癌进行诊疗的重要方向。

表 1 (Tab 1)

表 1 常见甲状腺癌相关基因突变的发生率[28-48] 基因突变 PTC FTC PDTC ATC MTC RET重排 20%   罕见     NTRK重排 5%~13%         RET突变         30%~50%; MEN-2: 95% BRAF突变 45%   15% 44%   RAS突变 10% 40%~50% 44% 20%~60%   PIK3CA突变 罕见 罕见 罕见 20%   PPARγ重排   35% 罕见     p53突变 罕见 罕见 15%~30% 60%~80% 罕见 PTC：甲状腺乳头状癌；FTC：滤泡状甲状腺癌；PDTC：低分化甲状腺癌；ATC：未分化甲状腺癌；MTC：甲状腺髓样癌；MEN-2：多发性内分泌腺瘤2型；RET：Ret原癌基因酪氨酸蛋白激酶受体；NTRK：神经营养性原肌球蛋白受体激酶；BRAF：B-Raf原癌基因丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶；RAS：大鼠肉瘤病毒原癌基因；PIK3CA：磷脂酰肌醇3-激酶催化亚基α基因；PPARγ：过氧化物酶增殖物激活受体γ.

表 1 常见甲状腺癌相关基因突变的发生率[28-48]

甲状腺癌的分子标志物分为以下几类：（1）外周血或FNAB的DNA相关标志物，如BRAF、RAS、RET/PTC和PAX-8/PPAR等；（2）RNA相关标志物，包括高迁移率族蛋白A2（high-mobility group A2，HMGA2）、端粒酶反转录酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）、三叶因子3（trefoil factor 3，TFF3）和miRNA等；（3）蛋白质组学相关肿瘤标志物，包括半乳糖凝集素3（galectin-3，Gal-3）、间皮瘤细胞抗原1（Hector Battifora mesothelial cell-1，HBME-1）和细胞角蛋白19（cytokeratin 19，CK19）等^[28]。BRAF突变主要位于CR3激酶结构域的第11外显子及第15外显子，最常见的是第15外显子第1 799位核苷酸由T突变为A（T1799A），导致翻译蛋白第600位密码子由缬氨酸变为谷氨酸（V600E）。BRAF-V600E突变是多种肿瘤发生的相关因素，也是甲状腺癌最常见的基因突变。研究显示大约45%的PTC中存在BRAF-V600E突变，其在亚洲人群的突变率甚至超过80%，而良性结节中罕见BRAF突变^{[5, 29]}。BRAF-V600E突变与PTC较差的临床病理结果密切相关，包括肿瘤侵袭性病理特征、复发增加、放射性碘亲和性丧失和治疗失败^[30-32]。因此我国指南明确将BRAF突变阳性作为预测中央区颈部淋巴结转移的危险因素，指出对于术前超声检查及术中探查未发现淋巴结转移的BRAF突变阳性患者仍应行预防性中央区颈部淋巴结清扫以减少术后复发和转移^[1]。笔者团队发现BRAF-V600E突变不仅是诊断PTC的重要独立指标，还可与CK19、Gal-3联合对甲状腺癌进行早期诊断^[33]。

Gal-3为β-半乳糖苷凝集素家族成员，能够结合于细胞表面，调节细胞黏附，在细胞凋亡和恶性转化方面具有重要作用。Gal-3在PTC中的表达水平高于FTC，在甲状腺腺瘤或结节性甲状腺肿中表达水平极低，不仅对诊断PTC具有极高的灵敏度和特异度，且与肿瘤淋巴结转移密切相关，是提示甲状腺癌患者早期进行淋巴结清扫的重要指标^{[11, 14]}。位嘉等^[34]研究结果显示，PTC组织中HBME-1的阳性表达率显著高于甲状腺良性病变组织，可单独应用作为诊断PTC的标志物。CK19常见于各种上皮来源的肿瘤，目前认为CK19诊断甲状腺癌灵敏度高但特异度较低，Gal-3、HBME-1联合应用则可对形态不典型PTC与甲状腺良性病变进行鉴别，此外BRAF-V600E、CK19、Gal-3联合应用也可提高PTC诊断的准确率^[33-34]。由此可见，多种分子标志物不仅可独立作为甲状腺癌的诊断指标，联合应用更是大大提高了甲状腺癌诊断准确率，未来可能用于甲状腺癌的早期诊断、指导治疗和术后随访。

RET基因位于第10号染色体上，RET基因突变通过RAS/c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）/ERK信号通路破坏细胞基因组稳定性并抑制凋亡^[35]，是PTC和MTC进展的重要因素^[36]。研究证实约25%的散发性MTC出现RET的体细胞突变^[37]，认为它是MTC侵袭性的重要起始因素。在家族遗传性MTC中，MEN-2B多与RET基因第918位密码子突变有关^[38]。RET与PTC1、PTC2和PTC3基因的融合和重排常诱发儿童甲状腺癌^[39]。切尔诺贝利核事故后，受影响的PTC患者中有66%发生了RET/PTC1或RET/PTC3重排^[40]。目前认为RET/PTC3重排与PTC的“固态”滤泡变异相关，而RET/PTC1重排更多与经典或弥漫性硬化改变相关^[41-42]。

p53是一种抑癌基因，广泛参与细胞周期抑制、凋亡调控、DNA修复、代谢调节等过程。p53突变主要见于PDTC和ATC，与PDTC的发生及从PTC到ATC的进展有关^[43-44]。p53表达水平可能与甲状腺癌浸润和转移有关，可作为标志物判断甲状腺肿瘤恶性程度^[45]。也有研究认为p53突变与RAS、TERT等激活在甲状腺癌发生中有协同作用，且与BRAF或RET突变有关^[46]。

其他一些基因变异也与甲状腺癌发生密切相关。MAPK途径突变在PTC发生中发挥了重要作用^[26]。此外，生长因子包括成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、血管内皮生长因子及其同源受体等，在甲状腺肿瘤中表达增加，其突变可促进肿瘤进展，在PTC和PDTC中的作用已得到证实^[26]。

各亚型甲状腺癌潜在基因突变的大量研究促进了甲状腺肿瘤的分子诊断和预后判断的发展^{[28, 47-49]}。笔者团队研究发现，PTC组织中CK19、BRAF-V600E、Gal-3和HBME-1阳性表达率（分别为97%、75%、98%、66%）显著高于甲状腺良性组织（分别为45%、13%、25%、25%）；单独应用其中一种标志物诊断PTC时，CK19、Gal-3的灵敏度最高，Gal-3的准确度最高，p53则显示了较高的诊断特异度；CK19、Gal-3、HBME-1联合应用诊断PTC准确率高达97%，尤其对提示早期PTC有重要意义^[33]。分子标志物联合应用有助于对形态不典型PTC与甲状腺良性病变进行早期鉴别诊断^[50]。此外，BRAF-V600E突变可能有助于甲状腺肿瘤风险因素分层，并指导PTC患者的治疗决策^[51]。虽然这些检测已经商业化，但真正在临床上广泛应用还需进一步验证。

我国指南和专家共识指出，经FNAB不能确定良恶性的甲状腺结节，可对穿刺标本进行某些甲状腺癌的分子标志物（如BRAF突变、RAS突变、RET/PTC重排）检测以提高确诊率、判断临床预后，其中RET因基因融合的类型众多、突变位点千差万别并呈现出不同的生物学行为，已成为肿瘤个体化治疗的基础检测指标，在制定个体化诊治方案方面发挥重要作用^{[1, 52-53]}。RET与PTC基因融合及RET点突变的MTC患者的精准诊治更是目前甲状腺癌治疗的研究热点。

全球学者们正在努力开展以基因为基础的甲状腺癌靶向治疗研究和恢复ATC对放射性碘亲和性的研究。目前的靶向治疗主要集中在已知的致癌信号通路、生长或凋亡调节剂和血管生成抑制剂上^[54-56]。现阶段我国对于进展较迅速、有症状的晚期放射性碘难治性DTC患者可考虑使用多激酶抑制剂索拉非尼，索拉非尼在我国获批的适应证是局部复发或转移的进展性的放射性碘难治性DTC；对于进展较迅速、无法手术的晚期MTC，我国已批准使用的靶向治疗药物为安罗替尼^[1]。目前在中国和/或美国已获批准的有甲状腺癌适应证的靶向药物包括索拉非尼、仑伐替尼、安罗替尼、普拉替尼、塞普替尼、多纳替尼、凡德他尼、卡博替尼、达拉非尼+曲美替尼、拉罗替尼、恩曲替尼等^[57-58]。值得一提的是，高选择性RET抑制剂具有更少的靶外不良反应、更有效的肿瘤生长抑制作用和持续的抗肿瘤活性，其临床试验的成功为RET基因突变肿瘤的靶向药物应用提供了科学依据。一项Ⅲ期临床试验（LIBRETTO-531研究）表明，在中位随访12个月时，使用高选择性RET抑制剂塞普替尼的MTC患者未达到中位无进展生存期，使用多靶点酪氨酸激酶抑制剂卡博替尼或凡德他尼治疗的对照组中位无进展生存期为16.8个月（疾病进展或死亡的HR为0.28，95% CI 0.16~0.48，P＜0.001）；塞普替尼组的无治疗失败生存率为86.2%，对照组为62.1%^[59]。该研究结果证实塞普替尼治疗晚期RET突变MTC的效果优于多靶点酪氨酸激酶抑制剂，强调了及时进行生物标志物检测、为晚期癌症患者提供治疗信息的重要性。

近年来甲状腺结节的发病率较以往有了明显的增长，因此鉴别甲状腺结节良恶性对临床医师和患者来说有着重要意义。目前临床上常通过触诊、超声、核素显像及FNAB等方法对甲状腺结节进行综合诊断，但仍有一部分甲状腺恶性肿瘤不能早期明确诊断。随着甲状腺癌分子遗传学的研究进展，一些分子标志物的应用显著提高了对甲状腺结节性质的诊断准确性，为甲状腺癌的精确诊断、精准治疗及预后判断提供了大量的分子生物学依据。通过对甲状腺癌具体分子机制的深入研究，有望实现甲状腺癌的早期筛查、特异性分子诊断和靶向治疗药物的研发。