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Die Zusammenhänge zwischen Schilddrüsenkrebs und dem RET-Gen

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Die Zusammenhänge zwischen Schilddrüsenkrebs und dem RET-Gen

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In der letzten Ausgabe haben wir den Zusammenhang zwischen dem BRAF-Gen und Schilddrüsenkrebs erörtert (siehe "Die Zusammenhänge zwischen Schilddrüsenkrebs und dem BRAF-Gen"). In dieser Ausgabe werden wir uns auf das RET-Gen konzentrieren und die Geheimnisse um die Beziehung zwischen dem RET-Gen und Schilddrüsenkrebs lüften.

Abbildung 1: Die zehn wichtigsten neuen Krebsfälle in China im Jahr 2020

In den letzten Jahren hat die Häufigkeit von Schilddrüsenkrebs weltweit, auch in China, einen anhaltenden und raschen Anstieg verzeichnet. Die Zahl der jährlichen Neuerkrankungen liegt weltweit bei fast 600.000, wobei mehr als ein Drittel dieser Fälle auf chinesische Patienten entfällt (Abbildung 1). Das Verhältnis von weiblichen zu männlichen Patienten beträgt etwa 3:1 [1].

Das 1985 entdeckte RET-Gen ist ein Onkogen, das auf dem langen Arm von Chromosom 10 (10q11.2) liegt, sich über etwa 60 kb erstreckt und aus 21 Exons besteht. Das RET-Gen kodiert für ein Rezeptor-Tyrosinkinase-Protein, das Zellproliferation, Wachstum, Differenzierung, Migration und Apoptose reguliert. Es spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Organentwicklung und der Entwicklung des Nervensystems und ist an der männlichen Spermienproduktion beteiligt [2].

Das RET-Protein besteht aus drei Domänen: einer extrazellulären Domäne mit vier kalziumbindenden proteinähnlichen Wiederholungssequenzen und einer cysteinreichen Region, einer Transmembrandomäne und einer intrazellulären Tyrosinkinasedomäne. Das RET-Protein hat drei Subtypen: RET 51 (lange 51-Aminosäuren), RET 43 (mittlere 43-Aminosäuren) und RET 9 (kurze 9-Aminosäuren). Sie unterscheiden sich in der zeitlichen und räumlichen Regulierung, der zellulären Lokalisierung und dem Transport sowie in ihren biologischen Funktionen. Unter ihnen sind RET 51 und RET 9 die wichtigsten Subtypen, die beide hoch konserviert sind, aber RET 51 ist effektiver als RET 9 bei der Förderung der Zellproliferation, Migration und Verankerung [3] (Abbildung 2).

Abbildung 2: Schematische Darstellung der Struktur des RET-Proteins

Wie ist das RET-Gen an der Regulierung des Zellwachstumszyklus beteiligt? Und wie führt es zum Auftreten von Tumoren? Das RET-Protein ist an zellulären Signalwegen wie RAS-MAPK, PI3K-AKT, JAK-STAT und PKC beteiligt, die während des gesamten Zellzyklus an Prozessen wie Zellwachstum, Proliferation, Differenzierung und Apoptose beteiligt sind. Allerdings kann nur das aktivierte RET-Protein nachgeschaltete Signalwege aktivieren und eine regulierende Rolle spielen. Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass für die Aktivierung des RET-Proteins sowohl die Liganden der GDNF-Familie (Glial Cell Line Derived Neurotrophic Factor) als auch der Rezeptor-α (GFRα) der GDNF-Familie beteiligt sein müssen. Es gibt verschiedene Arten von GFLs, darunter nicht nur GDNF, sondern auch Neurturin (NRTN), Artemin (ARTN) und Persephin (PSPN). Wenn die Liganden GDNF, NRTN, ARTN und PSPN an die Rezeptoren GFRα1, GFRα2, GFRα3 bzw. GFRα4 binden, bindet der GFLs-GFRα-Komplex an RET und löst dessen Homodimerisierung, die Phosphorylierung von Tyrosinresten und die anschließende intrazelluläre Signaltransduktion aus, wodurch er an der Regulation des Zellwachstumszyklus beteiligt ist [4-5] (Abbildung 3).

Abbildung 3 RET-Signaltransduktionsweg

1.Papillärer Schilddrüsenkrebs (PTC) mit RET-Genmutationen

Schilddrüsenkrebs ist der häufigste bösartige endokrine Tumor, der vom Follikelepithel der Schilddrüse oder von parafollikulären Epithelzellen ausgeht (Abbildung 4). Je nach Ursprung und Differenzierung kann Schilddrüsenkrebs in differenzierten Schilddrüsenkrebs (DTC), medullären Schilddrüsenkrebs (MTC), schlecht differenzierten Schilddrüsenkrebs (PDTC) und anaplastischen Schilddrüsenkrebs (ATC) unterteilt werden. Unter ihnen wird DTC weiter unterteilt in papillären Schilddrüsenkrebs (PTC) und follikulären Schilddrüsenkrebs (FTC). Von allen histologischen Typen ist das PTC mit etwa 90 % aller Schilddrüsenkarzinome am häufigsten, während das MTC mit etwa 3 % relativ selten ist. Studien haben gezeigt, dass RET-Genmutationen am häufigsten bei PTC und MTC auftreten, wobei bei PTC hauptsächlich RET-Rearrangement und bei MTC hauptsächlich RET-Mutationen vorliegen. Im Vergleich zu den häufigsten BRAF-Mutationen bei PTC ist das RET-Rearrangement bei PTC nicht sehr häufig, es macht etwa 10 bis 20 % aus, und RET-Rearrangement und BRAF-Mutationen schließen sich gegenseitig aus. Bruchstellen im RET-Gen treten häufig im Intron 11 auf, gelegentlich auch in den Introns 7 und 10, was zu einer Inversion oder Translokation des 3'-Endes der Kinasedomäne und des 5'-Endes anderer Partnergene führt. Durch diese Aktivierung der RET-Kinase entstehen chimäre Onkoproteine, die letztlich zur Entstehung von Tumoren führen [6-8] (Abbildung 5).

Abbildung 5: RET-Rearrangement

Bislang wurden mehr als 35 Gene identifiziert, die Fusionsgene mit RET gebildet haben, darunter CCDC6-RET und NCOA4-RET, die beim papillären Schilddrüsenkarzinom (PTC) am häufigsten vorkommen. Sie werden als RET/PTC1 bzw. RET/PTC3 bezeichnet und machen 60 % bzw. 30 % der PTC-RET-Rearrangement-Typen aus (Abbildung 6). Ionisierende Strahlung ist ein häufiger Faktor, der zu RET-Rearrangement führt. Berichten zufolge liegt die Häufigkeit von RET-Rearrangements bei PTC-Patienten, die dem radioaktiven Niederschlag von Tschernobyl ausgesetzt waren oder von den Atombomben in Japan betroffen waren, bei 50 bis 80 %. Darüber hinaus tritt es bei Kindern häufiger auf als bei Erwachsenen. Junge Schilddrüsenkrebspatienten mit RET-Rearrangement weisen häufig eine frühe extrakapsuläre Invasion, Lymphknotenmetastasen und Fernmetastasen auf, was zu einem höheren Stadium führt. Retrospektive Studien haben gezeigt, dass die Rate bösartiger Diagnosen bei Bethesda-Kategorie-III-Knoten mit RET/PTC-Rearrangement bei 60 % liegt, wobei es keine falsch-positiven Befunde gibt, was darauf hinweist, dass das RET/PTC-Rearrangement ein hochspezifischer Marker für die PTC-Diagnose ist. Der Konsens der Experten in China empfiehlt eine frühzeitige und aktive chirurgische Behandlung von PTC mit RET-Rearrangement [6-8].

Abbildung 6 Haupttypen von RET-Rearrangements (Schilddrüsenkrebs)

2. RET-Genvarianten bei medullärem Schilddrüsenkarzinom (MTC)

MTC ist ein bösartiger Tumor, der durch die Sekretion von Calcitonin (Ctn) aus parafollikulären C-Zellen verursacht wird. Auf der Grundlage der genetischen Merkmale der Krankheit wird MTC in erbliche (20%~25%) und sporadische (75%~80%) Typen eingeteilt. Fast alle Fälle von hereditärem MTC (HMTC) sind mit Keimbahnmutationen im RET-Gen verbunden, die autosomal dominant vererbt werden. Fünfzig Prozent der sporadischen MTC-Fälle weisen somatische Mutationen im RET-Gen auf. HMTC ist Teil der Multiplen Endokrinen Neoplasie Typ 2 (MEN2) und kann anhand klinischer Merkmale in drei Subtypen eingeteilt werden: MEN2A, MEN2B und Familiäres medulläres Schilddrüsenkarzinom (FMTC). MEN2A ist der häufigste Subtyp, der 60-90 % der MEN2-Familien ausmacht; MEN2B macht 5 % aus, mit einem höheren Grad an Bösartigkeit; FMTC ist der indolenteste Subtyp von MEN2, der sich erst später im Leben manifestiert [7, 9].

1. RET-Genmutationen und MEN2A

Fünfundneunzig Prozent der MEN2A-Patienten mit RET-Genmutationen weisen Hotspots in sechs Cysteinresten auf, die in extrazellulären Regionen des RET-Proteins vorkommen. Diese Reste befinden sich hauptsächlich in den Codons 609, 611, 618 und 620 von Exon 10 sowie in den Codons 630 und 634 von Exon 11. Die Cysteinreste an diesen Stellen werden häufig durch andere Aminosäuren ersetzt, was die Bildung intramolekularer Disulfidbindungen reduziert. Dies fördert die Bildung von RET-Homodimeren durch intermolekulare Disulfidbindungen, was zu einer anhaltenden Aktivierung von RET in Abwesenheit von Liganden führt [7, 9, 10] (Abbildung 7).

2. RET-Genmutationen und FMTC

Bei FMTC-Patienten finden sich RET-Mutationen nicht nur in extrazellulären Cysteinresten, sondern auch in anderen Nicht-Cysteinresten sowohl extrazellulär als auch intrazellulär. Beispiele sind Gly533Cys (G533C) in Exon 8 der extrazellulären Domäne, Glu768Asp (E768D), Leu790Phe (L790F), Tyr791Phe (Y791F), Val804Met/Leu (V804M/L) und Ser891Ala (S891A) in den Exons 13-15 der Kinasedomäne [7, 9, 10] (Abbildung 7).

3. RET-Genmutationen und MEN2B

MEN2B-Patienten weisen Mutationen im Zusammenhang mit der Kinasedomäne des RET-Gens auf. Fünfundneunzig Prozent der MEN2B-Patienten tragen die M918T-Mutation in Exon 16 des RET-Gens, während weniger als 5 % die A883F-Mutation in Exon 15 tragen. Diese Mutationen können die Proteinkonformation verändern, die ATP-Bindungsaffinität erhöhen und die Selbsthemmung verringern [7, 9, 10] (Abbildung 7).

Abbildung 7 Mutationstypen des RET-Gens der MEN2-Familie

4.RET-Genmutationen und sporadisches medulläres Schilddrüsenkarzinom (MTC)

Beim sporadischen MTC liegen meist somatische Mutationen im RET-Gen vor. Die häufigste Stelle ist M918T (etwa 80 %), gefolgt von der zweithäufigsten Mutationsstelle, der C634-Mutation (etwa 15 %). Andere seltene somatische Mutationen betreffen Stellen wie A883, C609, C630 und andere. Studien weisen darauf hin, dass die somatische Mutation des RET-Gens M918T mit der Invasivität des MTC in Verbindung steht. Daher wird in den Leitlinien empfohlen, Patienten mit fortgeschrittenem MTC oder solche, die eine selektive RET-Inhibitortherapie planen, auf somatische RET-Mutationen zu testen. Obwohl es sich um eine sporadisch auftretende Krankheit handelt, zeigen Untersuchungen, dass 1 bis 7 % der sporadisch auftretenden MTC-Patienten tatsächlich erblich vorbelastet sind. Daher wird in den Leitlinien empfohlen, dass sich sporadische MTC-Patienten einer genetischen Beratung unterziehen und auf RET-Mutationen testen lassen. Bei sporadischem MTC schließen sich RET-Mutationen mit HRAS- und KRAS-Mutationen gegenseitig aus [7, 9, 10].

5.Stratifizierung des Risikos für RET-Genmutationsorte

Derzeit sind über 100 Arten von Punktmutationen, Kopienzahlvariationen, Insertionen oder Deletionen im RET-Gen bekannt, die mit erblichen MTC in Verbindung gebracht werden. Die Bösartigkeit von Tumoren, die durch verschiedene Mutationsorte verursacht werden, ist unterschiedlich, und sie können in eine Hochrisikogruppe, eine Hochrisikogruppe und eine mittlere Risikogruppe eingeteilt werden (Abbildung 8). Je nach Risikograd werden unterschiedliche Präventions- und Behandlungsstrategien eingesetzt [7, 9, 10].

Abbildung 8: Mutationsorte des RET-Gens und das Malignitätsrisiko des hereditären medullären Schilddrüsenkrebses

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Variation des RET-Gens eng mit Schilddrüsenkrebs assoziiert ist, insbesondere mit papillärem Schilddrüsenkrebs (PTC) und medullärem Schilddrüsenkrebs (MTC). Das RET/PTC-Rearrangement kann auch als Marker für die Diagnose von gutartigen und bösartigen Schilddrüsenknoten verwendet werden. Sie kann auch bei der Diagnose des erblichen Schilddrüsenrisikos helfen und eine rechtzeitige Prävention ermöglichen.

Der Nachweis von Schilddrüsenkrebs-Genmutationen durch SpaceGen ermöglicht eine wissenschaftliche und genaue Bewertung des individuellen Schilddrüsenkrebsrisikos und die Erstellung eines individuellen Behandlungsplans.

Referenzen

[1] IARC 2020, neueste Daten zur weltweiten Krebsbelastung.

[2]Cytokine & growth factor reviews,2005,16(4-5): 441-467.

[3]Cytogenet Cell Genet 2001,95:169-76.

[4]Nature reviews Clinical oncology,2018,15(3):151-167.

[5]JMA J, 2020, 3(3): 175-181.

[6]Leitlinien für die Diagnose und Behandlung von Schilddrüsenkrebs (Ausgabe 2022)

[7]Expertenkonsens zum RET-Gentest und zur klinischen Anwendung bei Schilddrüsenkrebs (Ausgabe 2021)

[8] Expertenkonsens über Gentests und die klinische Anwendung von Schilddrüsenkrebs in Guangdong (Ausgabe 2020)

[9] Chinesischer Expertenkonsens zur Diagnose und Behandlung von medullärem Schilddrüsenkrebs (Ausgabe 2020)

[10] CSCO-Leitlinien für die Diagnose und Behandlung von medullärem Schilddrüsenkrebs (Ausgabe 2022)