Nádory štítné žlázy u dětí a dospívajících a jejich molekulárně genetická podstata

Souhrn

Karcinomy štítné žlázy jsou nejčastější endokrinní malignitou. Jejich incidence stále vzrůstá a alarmující je i její nárůst u dětské populace. Dětské karcinomy štítné žlázy se od dospělých v mnohém odlišují, a to jak fenotypicky, tak geneticky. Z klinického hlediska bývají agresivnější, s častějšími lokálními i vzdálenými metastázami, ovšem dlouhodobá prognóza je příznivější než u dospělých, proto by se k jejich léčbě mělo přistupovat odlišně. Vzhledem ke vzácnosti onemocnění je v této věkové kategorii zatím málo dat o genetických změnách. Zdá se, že u dětí a dospívajících se nacházejí podobné genetické změny jako u dospělých, ovšem bodové mutace jsou u nich méně časté a vznik fúzních genů naopak častější. Znalost genetické podstaty vzniku karcinomu štítné žlázy u dětí by mohla přispět ke zpřesnění diagnózy a prognózy onemocnění a personalizované léčbě.

Klíčová slova:
děti – dospívající – gen – genetika – karcinom – mutace – sekvenování nové generace – štítná žláza

Úvod

Nádory štítné žlázy jsou hlavní endokrinní malignitou a jejich incidence celosvětově roste. Postihují všechny věkové skupiny včetně dětí a dospívajících, u nichž se jedná o vzácné onemocnění. V USA a v Evropě představují v této věkové skupině pouze 1,5–3 % ze všech karcinomů [1], v České republice 1,43 % (věk pacientů 0–19 let). Podle dat ÚZIS ČR incidence nádorů štítné žlázy roste s věkem pacientů, proto jsou nádory štítné žlázy častější u dospívajících (15–19 let) než u mladších dětí (incidence v ČR 2,83 vs 0,13), graf [2]. Z tohoto důvodu je doporučováno rozdělovat dětské pacienty na prepubertální (mladší než 10–15 let věku) a pubertální/postpubertální. Podobně jako u dospělých pacientů se nádory štítné žlázy vyskytují častěji u dívek, především po 15. roce života (incidence 4,56 vs 1,18 pro dívky vs chlapce) [2], u kterých se dokonce jedná o druhé nejčastější nádorové onemocnění.

Hlavním rizikovým faktorem vzniku karcinomů štítné žlázy (thyroid carcinomas – TC) u dětí je ionizující záření [3]. Štítná žláza je velmi citlivá na externí i interní radiaci, hlavně u dětí do 5 let. Po černobylské havárii (26. dubna 1986) byl u dětí zaznamenán 73krát vyšší výskyt karcinomů štítné žlázy než před rokem 1986. První případy se začaly objevovat již po 4 letech (1990–1991) a výskyt kulminoval po 10 letech. Naprostá většina postižených (97,6 %) byly děti mladší 10 let. Prognóza onemocnění u radiačně ozářených papilárních karcinomů (PTC) se však nelišila od sporadických PTC [4]. Podobný vliv měla i nehoda atomové elektrárny ve Fukušimě v Japonsku 11. 3. 2011 [5]. Rizikovým faktorem je také radiační terapie pro jinou malignitu v dětství – např. pro Hodgkinův lymfom, leukemii, tumory CNS nebo dříve externí radiací léčené onemocnění jako akné, tinea capitis, zvětšené tonzily či brzlík. Nejvyšší riziko vzniku karcinomů štítné žlázy je po 15–30 letech, třebaže se mohou vyskytnout i po 40 letech od ozáření [6]. Ostatní rizikové faktory důležité i pro dospělé pacienty jsou genetické predispozice, nedostatek nebo nadbytek jodu, různé mutageny nebo vysoká hladina TSH.

Histologické typy nádorů štítné žlázy

Karcinomy štítné žlázy se u dětí a dospívajících nejčastěji projevují jako uzel ve štítné žláze. Ačkoliv u nich nejsou časté, mají oproti dospělým vyšší riziko malignity (22–26 % vs 5–10 % u dospělých) [6]. Karcinomy štítné žlázy jsou rozdělovány podle původu nádorových buněk a stupně diferenciace. Z folikulárních buněk vznikají diferencované karcinomy štítné žlázy (DTC) – papilární (PTC) a folikulární karcinom (FTC), dále nízce diferencovaný (poorly differentiated TC – PDTC) a dediferencovaný anaplastický karcinom (ATC) [7].

Papilární karcinom štítné žlázy

Nejčastějším histologickým typem je PTC (60–97 %), jehož hlavními variantami u dětí a dospívajících jsou klasická, folikulární, solidní a difuzně sklerotizující. U dětských pacientů je PTC často multifokální, bilaterální a s přítomností meta­stáz v lymfatických uzlinách (40–90 % vs 20–50 % u dospělých) [6,8]. Vzdálené metastázy se vyskytují u 7–30 % pacientů (u dospělých pouze u 2–9 %) [6], nejčastěji jsou v plicích, ale mohou se objevit i v mozku, měkkých tkáních či kostech. Zdá se, že se klinicky liší i karcinomy u dětí a adolescentů. U prepubertálních dětí bývá karcinom agresivnější s častější extratyreoidální invazí, lymfatickými i vzdálenými metastázami i častější recidivou onemocnění [9].

Folikulární karcinom štítné žlázy

FTC jsou u dětí a dospívajících vzácné, většinou unifokální a metastazují spíše krevní cestou do plic a kostí než do lymfatických uzlin. Histologickými variantami FTC u dětí a dospívajících jsou onkocytární, varianta z jasných buněk a inzulární varianta.

Dědičné diferencované karcinomy štítné žlázy

Okolo 5 % DTC je dědičných. Představují buď samostatné nemedulární nádory štítné žlázy s rodinnou historií nebo jsou součástí familiárních syndromů (APC – asociovaná polypóza, Carneyho komplex, DICER1 syndrom, Cowdenův syndrom a Wernerův syndrom) [10]. Některé případy jsou popsány také u Beckwithova-Wiedemannova syndromu, familiární paraganglioma syndromu, Li-Fraumeniho syndromu, McCuneova-Albrightova syndromu a Peutzova-Jeghersova syndromu.

Nízce diferencovaný a dediferencovaný anaplastický karcinom

Nízce diferencovaný a dediferencovaný anaplastický karcinom, které jsou velmi agresivní a mohou se vyvinout i dediferenciací z PTC nebo FTC, jsou u dětí extrémně vzácné a vyskytují se spíše u starších pacientů [10].

Medulární karcinom štítné žlázy

Z parafolikulárních C buněk vzniká MTC [7]. Biologické chování MTC je agresivnější než PTC a FTC. MTC se může vyskytovat ve sporadické nebo dědičné formě. MTC představuje u dětských pacientů jen 2 % a zahrnuje především dědičný MTC, který se může projevovat jako samostatný familiární MTC (FMTC) nebo jako součást syndromů mnohočetné endo­krinní neoplazie typu 2A – MEN2A (MTC, feochromocytom, a/nebo hyperparatyreóza) a mnohočetné endokrinní neoplazie typu 2B – MEN2B (MTC, feochromocytom, marfanoidní habitus, mukózní neurinomy a střevní aganglionóza).

Léčba

Pro většinu dětských pacientů je podobně jako u dospělých doporučována totální tyreoidektomie [11]. Přestože jsou jejich karcinomy agresivnější než u dospělých, prognóza je příznivější a mortalita nízká (do 2 %) [12]. Dle TNM klasifikace, pomocí níž se zhodnotí pooperační nález, je určeno, u kterých dětí je následně indikována léčba pomocí ¹³¹I a u kterých postačí pouze sledování. Nejvíce používaný systém pro určení prognózy je 7. edice TNM klasifikace (Tumor-Node-Metastasis) společnosti American Joint Commitee on Cancer (AJCC) a Union for International Cancer Control (UICC) [13]. T označuje velikost či rozsah nádoru (T 1–4), N přítomnost metastáz v regionálních lymfatických uzlinách (N0, N1a, N1b) a M přítomnost vzdálených metastáz (M0, M1).

Na základě této klasifikace se karcinomy dělí do 4 prognostických stadií, ovšem u PTC pacientů mladších 45 let se používá pouze stadium I (bez vzdálených metastáz) a stadium II (s přítomností vzdálených metastáz). To znamená, že stadium I představuje velmi různorodou skupinu, do níž jsou zahrnuti jak pacienti s neinvazivním karcinomem omezeným na štítnou žlázu, tak agresivní invazivní karcinomy s mnohočetnými lymfatickými metastázami. Společnost ATA (American Thyroid Association) proto definovala 3 rizikové stupně dětských PTC založené na rozšíření nádoru a přítomnosti lokálních metastáz [11]:

• nízké riziko (N0, NX, náhodný N1a) – PTC s nejnižším rizikem vzdálených metastáz a nízkým rizikem lokálních metastáz
• střední riziko (rozsáhlý N1a, minimální N1b) – PTC s nízkým rizikem vzdálených metastáz a zvýšeným rizikem přetrvávajících lokálních metastáz
• vysoké riziko (rozsáhlý N1b, nebo lokálně invazivní) – PTC s rizikem přetrvávající nemoci

Bohužel i u dětských pacientů se vyskytují ¹³¹I radiorefrakterní DTC, které nevychytávají radiojod a metastazují do plic a kostí [14]. V posledních několika letech díky velkému pokroku v molekulární diagnostice vznikly 2 skupiny léčiv cílené terapie – inhibitory tyrozinkináz (TKI) a monoklonální protilátky (mAb – monoclonal antibodies). V současné klinické praxi jsou již schválená léčiva TKI vandetanib a cabozantinib pro MTC a sorafenib a lenvatinib pro DTC a PDTC. Obě skupiny léčiv mají hlavně antiproliferativní efekt, TKI inhibují katalytickou aktivitu tyrozinkinázových receptorů (TK) kompeticí s ATP a vazbou na TK a monoklonální Ab (mAb), které jsou zaměřeny hlavně proti cirkulujícím nádorovým buňkám; mAb jsou namířeny buď proti VEGF (vascular endothelial growth factor) receptorům nebo ligandům, či proti antigenům specificky exprimovaným nádorem (např. CEA) s navázaným radioizotopem, které vyhledají nádorovou buňku a zabijí ji radioaktivitou. Třetí mAb variantou je regulace odezvy imunitního systému a jeho nastavení proti nádoru. Bohužel i přes cílenou léčbu je zde několik negativních faktorů. Tato léčiva nejsou cytotoxická, ale jen cytostatická, to znamená, že nádor přestane sice růst, ale nádorové buňky se tím nezabijí, po ukončené léčbě tak může nádor začít opět růst a vytvořit si rezistenci na léčbu. Objevují se i vedlejší účinky jako průjem, zvracení, anorexie, únava, hypertenze a vyrážka. Přestože je tato terapie cílená, v buňkách existuje velké množství signálních alternativních cest, které jsou schopny se aktivovat při zablokování jedné dráhy, a tím udržují životaschopné nádorové buňky, proto nemusí být tato léčba plně účinná [15].

Genetická podstata nádorů štítné žlázy

K přesnější klasifikaci karcinomů a identifikaci rizika přispívá genetická analýza [16]. Hlavní genetické změny se vyskytují v genech kódujících proteiny účastnící se MAPK signální dráhy, která hraje důležitou roli v proliferaci, diferenciaci a přežívání buněk [17]. U dospělých PTC jsou časté bodové mutace v BRAF a RAS genech a fúzní geny tyrozinkináz (proto-onkogeny RET a NTRK) [18]. Tyto genetické změny se většinou nevyskytují současně u jednoho pacienta.

Nejčastější mutací u dospělých PTC je mutace V600E v 15. exonu BRAF genu, který kóduje serin/treoninovou B-raf kinázu. Tato mutace je spojována s vyšším věkem pacientů, klasickou variantou PTC, častější recidivou a vyšší mortalitou onemocnění, proto je považována za prognostický marker [19–21]. Mutovaný B-raf protein ovlivňuje expresi řady genů včetně snížené exprese NIS genu, kódujícího jodový transportér. Negativně tak ovlivňuje transport jodu do buňky, a tím i odezvu na léčbu radiojodem. Oproti dospělým pacientům je BRAF mutace u dětí a dospívajících méně častá, což potvrzují i naše zatím nepublikovaná data ze souboru 56 PTC dětí a dospívajících (BRAF mutace u 14 %) a 460 dospělých pacientů s PTC (BRAF mutace u 37 %). Vzácně se v BRAF genu detekují i jiné mutace, v našem souboru jsme u jedné pacientky popsali deleci VK600–601E [22].

RET/PTC přeskupení vzniká fúzí části RET genu kódujícího aktivační tyrozinkinázovou doménu a dalšího běžně exprimovaného genu. V současné době je známo okolo 20 typů RET/PTC přeskupení, ale některé byly nalezeny jen u radiačně indukovaných nádorů po černobylské havárii [23]. Nejčastější přeskupení u sporadických PTC jsou RET/PTC1 a RET/PTC3. RET/PTC je častější u mladších pacientů, což potvrzují i naše zatím nepublikovaná data (20 % u dětí a dospívajících vs 5 % u dospělých). U 1 pacienta jsme nalezli novou zvláštní variantu RET/PTC1ex9 [24]. Přeskupení PAX8/PPARγ jsou nalézána hlavně u FTC, ale i u folikulárních adenomů a PTC [25]. U PTC byla objevena další přeskupení (např. ETV6-NTRK3, AGK-BRAF, AKAP9-BRAF a TPR-NTRK1), avšak nacházejí se především u dětských pacientů po radioaktivním ozáření [26–28].

Dalšími mutovanými geny u karcinomů štítné žlázy je skupina RAS genů – H-RAS, K-RAS a N-RAS. Bodové mutace se nacházejí ve 12., 13. a 61. kodonu. Vyskytují se u FTC i FTA, PDTC, ATC, sporadických RET negativních MTC a u folikulární varianty PTC [29,30]. V našem souboru PTC jsme mutace v RAS genech nalezli u 1,8 % dětí a dospívajících a 8 % dospělých pacientů. Role těchto genetických změn v prognóze nádorů štítné žlázy hlavně u dětí není zatím dostatečně popsána.

Nové studie publikovaly mutace C228T v pozici 1,295,228 (-124C>T) a C250T v pozici 1,295,250 (-146C>T) v promotorové části TERT genu pro telomerázu (reverzní transkriptázu), která udržuje délku chromosomálních telomer [31]. Mutace způsobí vznik nových vazebných míst pro ETS faktory, které zvyšují expresi TERT genu, a tím i přežívání buněk. Mutace byly nalezeny u agresivnějších typů karcinomů, především u PDTC a ATC, FTC a u agresivnějších forem PTC. Koexistence častější C228T společně s BRAF V600E mutací je u PTC spojována s vyšší agresivitou nádoru, častějšími recidivami a vyšší mortalitou než u BRAF a TERT mutací vyskytujících se samostatně [32]. V našem souboru jsme ve skupině dětí a dospívajících nenalezli žádnou TERT mutaci, u dospělých jsme nalezli TERT mutace ve 12 % (zatím nepublikovaná data).

Díky velkému rozvoji metody sekvenování nové generace je možné zkoumat několik genů současně během jedné analýzy u jednoho vzorku [33]. V roce 2014 byla publikována první velká studie TCGA (The Cancer Genome Atlas Research Network) zaměřená na PTC zahrnující celo­genomové DNA, exomové DNA sekvenace, SNP arraye, RNA sekvenace, miRNA sekvenace, DNA metylace a proteo­mické profily. Na základě těchto molekulárně biologických výsledků byly PTC rozděleny do 2 velkých skupin – PTC typu BRAF a PTC typu RAS (schéma) [34]. PTC typu BRAF zahrnují karcinomy s genetickými změnami BRAF genu v kodónu 600, fúzní AKAP9/BRAF a RET/PTC přeskupení, které aktivují MAPK dráhu. Avšak tato skupina je velmi heterogenní a dělí se do dalších 4 podskupin na základě rozdílného expresního profilu a stupně diferenciace od klasického PTC až po agresivní PTC. PTC typu RAS zahrnují genetické změny v N-RAS, H-RAS, K-RAS genech, BRAF mutaci K601E, mutace v EIF1AX genu a přeskupení PAX8/PPARɣ. Je to homogennější skupina především mladších pacientů, v které převažují diferencovanější karcinomy, morfologicky podobné folikulárním nebo folikulární variantě PTC. Zde dochází k aktivaci MAPK dráhy (avšak v menší míře) a současně i PI3K/Akt dráhy spolu s mTOR signální dráhou a aktivací bcl2 snižující apoptózu [35].

Hlavní genetickou změnou u MTC jsou aktivační mutace v RET proto-onkogenu. Zatímco přes 95 % pacientů s MEN2A a MEN2B má zárodečné záměnné mutace v RET proto-onkogenu, detekční záchyt zárodečných mutací u FMTC pacientů stejně jako detekční záchyt somatických mutací u sporadických MTC nádorových tkání je nižší [36]. Současná strategie léčby pacientů s MTC a jejich rodinných členů je založena hlavně na genetickém testování a nositelům RET mutace je doporučována profylaktická totální tyreoidektomie. Je zde silná genotypově-fenotypová korelace a několik mezinárodních konsorcií na základě těchto korelací ustanovilo klinická doporučení pro jednotlivé mutace [37]. V několika rodinách byly detekovány nové RET mutace nebo nejasné RET genové varianty s rozdílnou penetrancí a fenotypem v rodinách [38]. U pacientů s FMTC bez nalezené RET mutace je důležité hledat další genetické změny i v jiných genech, které by mohly být asociovány s vývojem MTC.

ATC a PDTC, které vznikají buď de novo, nebo dediferenciací z PTC, jsou z genetického hlediska asi nejkomplikovanějšími karcinomy. Je u nich nalézáno několik genetických změn v různých genech (např. PIK3CA, TP53, TSHR, PTEN, AKT1, IDH1, GNAS, EIF1AX, PPM1D, CHEK2 a CTNNB1), které jsou často jedinečné pro jeden karcinom [39].

I přes velké úsilí nalézt u všech karcinomů štítné žlázy genetickou příčinu, zůstává stále velká část geneticky nevyřešena. Pravděpodobně jsou zde další neznámé geny a jejich varianty, které hrají roli v karcinogenezi, důležitou roli mohou hrát i změny v metylacích DNA či specifický miRNA profil [40–42].

Naše zkušenosti a budoucnost

Detekcí genetických příčin u karcinomů štítné žlázy se na Oddělení molekulární endokrinologie Endokrinologického ústavu v Praze zabýváme již 20 let. Nejprve jsme zavedli dnes již rutinní vyšetření zárodečných i somatických mutací v RET protoonkogenu u MTC a syndromů MEN2 [43,44]. Poté jsme náš genetický výzkum rozšířili i na ostatní karcinomy štítné žlázy. Zavedli jsme detekci BRAF mutace, RET/PTC přeskupení, RAS a TERT mutací a genetických variant v různých genech predisponujících ke vzniku karcinomů. V současné době využíváme sekvenování nové generace, které nám umožňuje odhalit mnoho různých genetických změn, a to i u vzorků s nižším zastoupením nádorových buněk. Nyní se zaměřujeme na hledání nových mutací u dětských pacientů s maligním onemocněním štítné žlázy, u kterých jsme nenalezli mutaci v hlavních známých genech. Věříme, že se nám tak podaří odhalit genetickou příčinu u většiny karcinomů. Znalost nových genetických markerů nám pomůže lépe pochopit onemocnění, modifikovat léčbu a rozsah operace. Bude možno klasifikovat karcinomy podle jejich genetického pozadí, nalézt jednotlivé rozdíly a zpřesnit tak diagnózu a prognózu následného klinického vývoje onemocnění. Díky tomu bude možné personalizovat medicínu a individualizovat léčbu pacientů [45].

Tato práce byla podporována grantovým projektem AZV 16-32665A a MZ ČR RVO 00023761.

doc. RNDr. Běla Bendlová, CSc.

bbendlova@endo.cz

Endokrinologický ústav, Praha

www.endo.cz

Doručeno do redakce 29. 8. 2016

Přijato po recenzi 13. 9. 2016