甲状腺髓样癌(medullary thyroid carcinoma,MTC)是起源于甲状腺滤泡旁细胞的神经内分泌肿瘤,其中75%~80%为散发性MTC,20%~25%为家族性MTC
[1]。尽管MTC的发病率仅占甲状腺恶性肿瘤的1%~5%
[2],但其病死率却高达13.4%
[3]。MTC患者预后差异巨大,因此,寻找能够指导诊疗决策和预后判断的生物标志物至关重要。Ki-67蛋白是细胞增殖的核心标志物,但其在MTC中的价值与局限亟待明晰。随着国际甲状腺髓样癌分级系统(The International Medullary Thyroid Carcinoma Grading System,IMTCGS)
[4]的确立,Ki-67已成为MTC组织学分级的核心指标之一。本文旨在系统性评估Ki-67在MTC中的价值,以期为临床实践提供更深刻的见解。
1 Ki-67的生物学功能及检测方法
1.1 Ki-67的发现、结构和生物学功能
Ki-67最初由德国Kiel大学的Gerdes等
[5]在1983年研究霍奇金淋巴瘤细胞系核抗原时发现,并以Kiel大学及其检测到的67号克隆抗体命名为Ki-67。编码Ki-67的基因
MKi-
67位于10号染色体上,由15个外显子和14个内含子组成,外显子13含有16个Ki-67重复序列,包括1个高度保守的66 bp基序,命名为Ki-67基序。Ki-67的表达在细胞周期中具有波动性,Ki-67水平在G
1期和S期较低,在有丝分裂时达到峰值
[6],而在有丝分裂后期和末期急剧下降
[7]。当增殖细胞处于间期时,Ki-67主要位于核仁中,在有丝分裂开始时,其主要聚集在染色体的外围,在细胞周期调控和染色质结构维持中扮演重要角色
[8]。此外,Ki-67还影响基因表达,尤其是在肿瘤发生和发展过程中
[9-10],Ki-67的表达水平与肿瘤细胞的增殖速率密切相关,这使得临床上常用Ki-67作为评估肿瘤生长潜力和预后的重要指标。
1.2 Ki-67的检测方法及截断值
Ki-67的检测金标准是免疫组织化学染色(immunohistochemistry staining,IHC)
[11],其中MIB-1抗体应用最广
[12]。近年来,发展出基于分子信标的活细胞成像技术,能够动态观察Ki-67 mRNA的表达,进一步揭示了可视化细胞增殖的前景
[13]。Ki-67增殖指数是通过计算增殖活性最高的区域(热点区)内Ki-67阳性细胞数与总细胞数的比例来确定的。对于MTC肿瘤标本中Ki-67增殖指数的测定,目前常用的方法主要包括手动计数、目测评估、深度学习算法和图像分析等四种方法
[14-15]。研究
[15]表明,机器学习和深度学习算法在Ki-67的自动化评分中展现出优异的性能,能够显著提高肿瘤细胞识别的准确率和评分的一致性,优于传统的人工和非机器学习方法。此外,数字病理技术和人工智能辅助分析正在成为Ki-67检测的重要发展方向
[16-18]。
Ki-67增殖指数的截断值因肿瘤类型和临床应用而异。在大部分神经内分泌肿瘤(neuroendocrine tumors,NET)中,根据Ki-67增殖指数的不同,肿瘤可分为G1级(≤2%)、G2级(3%~20%)或G3级(>20%)
[19-21]。不同于其他神经内分泌肿瘤,MTC拥有其专属的IMTCGS分级系统
[4]。IMTCGS明确将Ki-67增殖指数≥5%作为定义高级别MTC的三大标准之一。5%这一截断值并非凭空产生,而是基于大型队列验证得出的,能够显著区分患者总生存期(overall survival,OS)的关键阈值。
2 Ki-67在MTC诊断的价值
2.1 术前的预测价值
细针穿刺活检(fine-needle aspiration,FNA)是术前诊断的关键
[22],辅助以细胞蜡块和免疫细胞化学方法有助于术前明确肿瘤性质
[23]。有研究表明,FNA样本中的Ki-67表达与手术切除标本的Ki-67增殖指数高度相关(相关系数
r²达0.72),Ki-67增殖指数≥5%在预测高分级MTC时具有较高的特异度(100%)
[24]。这凸显了Ki-67主要适用于风险升高人群的术前识别。当FNA中Ki-67增殖指数≥5%时,即便其他证据不充分,也应高度警惕高级别MTC的可能,从而规划更彻底和积极的手术方案(如扩大中央区清扫、考虑预防性侧颈清扫)。Lubin等
[25]支持Ki-67增殖指数在FNA中是有价值的。近几年,有研究报道利用ELISA检测乳腺癌的血清Ki-67水平,Ki-67的高表达与乳腺癌肿瘤直径、淋巴结转移和组织学分级密切相关。血清Ki-67检测作为一种无创方法,具有创伤小、便捷、快速等优点
[26],这为MTC无创诊断提供了思路,但其在MTC中的可行性,尤其是能否反映组织增殖活性,是未来有待研究验证的方向之一。
2.2 影像学检查
临床上已有多种放射性显像剂用于MTC术后复发或转移病灶诊断,但均不常规推荐用于初始术前诊断
[27]。Adams等
[28]发现MTC的Ki-67高表达与
18F-氟代脱氧葡萄糖(
18F-FDG)摄取增加有关。随后,该团队还发现了在复发性MTC和CEA水平迅速升高的患者中,受体成像(SPET)显示不满意,而代谢成像(PET)则成功定位了24个局部淋巴结转移灶。在2009年Faggiano等
[29]也支持了上述观点,他们发现肿瘤的Ki-67增殖指数>2%时,且当术后血清降钙素(Ctn)水平逐渐升高,应在常规成像检查的基础上增加FDG-PET/CT检查。笔者建议,对于术前已知Ki-67增殖指数>2%以及术后Ctn和CEA持续升高且原发灶Ki-67增殖指数>2%的患者,应更积极地采用FDG-PET/CT以发现隐匿性转移灶或复发病灶,从而实现早期干预。Ki-67增殖指数可作为一项经济有效的“筛选器”,帮助临床医生判断哪些患者最有可能从昂贵的FDG-PET/CT检查中获益,实现医疗资源的优化配置。
Zhang等
[30]的最新回顾性研究首次建立了基于常规超声特征的预测模型,他们发现肿瘤位于甲状腺上/中部、肿瘤大小>2.15 cm以及呈显著低回声是MTC Ki-67高表达(≥5%)的独立预测因子,其模型曲线下面积(area under the curve,AUC)高达0.812。这表明,无创性术前预测Ki-67表达已成为可能,未来更有潜力在术前对肿瘤的增殖活性和侵袭性进行初步风险分层,为制定初始手术范围提供有价值的信息。
3 Ki-67在MTC中的预测预后价值
Ki-67在MTC中通常呈现低表达状态,在Vissio等
[31]的101例MTC临床数据中Ki-67增殖指数的中位数为2%(范围:0~20%)。51例病例呈现Ki-67增殖指数≥3%,仅15例Ki-67增殖指数≥5%。早期研究
[32]表明,Ki-67表达水平在有转移或死亡MTC患者中略高于无转移或存活的患者。还有研究发现了MTC淋巴结转移灶中Ki-67呈现高表达状态
[28],复发转移瘤的Ki-67增殖指数高于原发肿瘤
[33]。此外,有研究
[33]证明Ki-67的高表达可以独立预测MTC患者的生存,还证明了可以根据原发肿瘤的Ki-67增殖指数和手术时的年龄来估计患者的中位OS,指出了Ki-67增殖指数和患者接受手术时的年龄越高,OS越短。近年来,为了规范和验证国际上通用的MTC分级体系,2022年,Xu等
[4]在纪念斯隆·凯特琳癌症中心(MSKCC)分级系统
[34]和悉尼分级系统
[35]的基础上,利用对327例MTC国际队列开发并验证了IMTCGS。根据IMTCGS高级别MTC被定义为至少具备以下1个特征:有丝分裂指数≥5/2 mm²,Ki-67增殖指数≥5%,或存在肿瘤坏死。
在一些研究中,进一步评估了Ki-67增殖指数相关的生物风险,在肺分泌促肾上腺皮质激素的NET中,Ki-67增殖指数每增加1%,复发风险增加1.41倍。在回肠NET中,Ki-67增殖指数每增加1个单位,死亡风险增加18%
[36]。与此同时,Ki-67增殖指数是连续变量,并且随着每个变量的增加,预后变差。因此,笔者呼吁,临床病理报告应明确报告Ki-67增殖指数的具体数值,而非仅给出“高级别”的诊断,这为动态风险监测和模型计算提供了基础。
4 Ki-67在MTC治疗中的潜在价值
在Mian等
[37]的研究中发现,高Ki-67水平与甲状腺外扩散、淋巴结转移、远处转移、晚期分期和较低的OS密切相关。在Saglietti等
[38]的研究中证明了Ki-67增殖指数是可以预测是否远处转移的指标。在冯佳佳等
[39]的研究中,Ki-67增殖指数与患者肿瘤大小、临床分期、淋巴结转移有关。叶柳青等
[40]证明了Ki-67增殖指数是预测MTC颈淋巴结转移的独立危险因素。在笔者研究中心的数据
[41]显示,在低Ctn负荷(<171.18 pg/mL)的患者中,即使Ki-67增殖指数升高,其生化治愈率依然非常理想;反之,在高Ctn负荷的患者中,Ki-67增殖指数则成为决定无病生存期(disease-free survival,DFS)的关键因素,Ki-67增殖指数≥5%是高Ctn患者未能生化治愈的独立预测因子。这一发现对临床实践具有重要指导意义:对于术前Ctn水平较高的患者,术后病理报告中的Ki-67增殖指数应被视为核心风险指标,并据此制定更积极的随访策略或进一步辅助治疗,从而实现真正的个体化风险管理。
IMTCGS在多个独立队列中被证实能有效预测MTC患者的生存结局,包括OS、DFS、疾病特异性生存(disease-specific survival,DSS)和远处转移无病生存(disease-free metastasis-free survival,DMFS)。一项在87例MTC患者中的研究显示
[25],IMTCGS高级别与较差的OS、DFS、DSS和DMFS显著相关,且在多变量分析中仍保持独立预后价值。类似地,在印度的一项研究
[42],IMTCGS高级别与较差的OS和DMFS相关,多变量分析显示IMTCGS是OS和DMFS的独立预测因子(
HR分别为28.30和15.70),强调了该系统在资源有限的医疗中心中的实用性。IMTCGS的分级结果还能影响治疗决策,尤其是在识别需要强化管理的患者群体。有研究
[43]证明在散发性MTC中,高级别MTC与更高的术前Ctn水平、肿瘤大小、多灶性、甲状腺外扩展和淋巴结转移相关,这提示IMTCGS可用于分层患者以决定手术范围或辅助治疗。此外,IMTCGS与分子特征
[44](如
RET突变)的关联进一步支持其在个性化医疗中的应用;高级别MTC更常见
RET突变(尤其是
M918T),这表明分级系统可指导靶向治疗选择。然而,在已有远处转移或
RET突变的情况下,IMTCGS的预测作用可能减弱,凸显了其在早期疾病管理中的重要性
[43]。Ni等
[45]在我国137例MTC患者中比较了IMTCGS与传统风险因子,结果显示IMTCGS是疾病特异性死亡的独立预测因子(
HR=11.23,
P=0.05),而术后Ctn水平对结构性复发的预测能力优于IMTCGS(AUC:0.90
vs. 0.64,
P=0.002),提示IMTCGS与传统指标具有互补性。
随后,IMTCGS被整合到更全面的预测工具中,以优化临床决策。例如,一项研究
[46]开发了基于IMTCGS和其他临床病理因素的列线图模型,用于预测无复发生存,在外部验证中表现出高预测精度(AUC=0.9),这可通过在线工具辅助医生制定个体化随访和治疗计划。同时,IMTCGS与SEER-based风险评分的结合显示
[47],发现高分级患者事件无进展生存率显著降低,且血管侵犯与转移和死亡相关性显著,提示血管侵犯应纳入未来风险模型。Williams等
[48]的研究表明IMTCGS具有良好的可重复性和可靠性,适合临床常规应用。多项研究支持将IMTCGS纳入常规病理实践,以提升患者管理质量。未来研究可进一步探索IMTCGS在治疗决策中的具体应用。
指南推荐对于症状性的或进展性的持续/复发或转移性MTC患者,应考虑凡他尼布、卡博替尼、安罗替尼等泛靶点药物治疗;对于
RET变异的症状性或进展性持续/复发或转移性MTC患者推荐塞帕替尼、普拉替尼,且显示出卓越的疗效。对远处转移引起全身症状的MTC患者,首选靶向药物治疗
[23]。而Ki-67在靶向治疗中可能具有潜力的作用,通过治疗前后肿瘤组织Ki-67增殖指数的变化,来直观地评估药物对肿瘤增殖的抑制效果。在其他一些肿瘤类型中,高Ki-67患者对辅助化疗或靶向治疗更敏感已有报道
[49]。未来需要进一步研究探讨MTC患者中Ki-67与辅助化疗或靶向药物治疗反应之间的关系,以便更好地指导临床实践。一项研究
[50]显示,塞来昔布在低剂量下对人类MTC模型具有抗肿瘤作用,能够显著抑制肿瘤体积并降低Ctn水平,肿瘤细胞的增殖显著减少。为了提高MTC患者的治疗效果,未来的研究应集中在靶向Ki-67及其相关信号通路上,探索新型靶向药物的应用,并结合现有的化疗方案,以期改善患者的预后。
5 Ki-67与其他生物标志物的关系
Ki-67是特异性较低的增殖标志物,通常需要与其他生物标志物或临床参数联合使用。在Ki-67增殖指数与MTC特异性标志物的关联性分析中,现有研究结论尚不完全一致。多项研究支持Ki-67与肿瘤侵袭性之间存在显著相关性。Laure Giraudet等
[51]发现Ki-67与术后Ctn倍增时间(相关系数
Z=-0.36,
P=0.03)及CEA倍增时间(相关系数
Z=-0.51,
P=0.002)存在显著负相关,提示Ki-67越高,肿瘤标志物倍增越快。类似地,Nigam等
[52]在117例MTC患者中发现,高级别MTC患者的Ctn倍增时间显著较短。此外,另有回顾性研究
[53]根据术前Ctn水平分为阴性和阳性两组,发现阴性组中Ki-67增殖指数≤10%的比例显著高于阳性组(
P<0.001),进一步佐证了Ki-67在区分肿瘤增殖状态中的作用。而Saglietti等
[38]并未发现Ki-67表达与术前Ctn或CEA水平之间存在显著相关性,但Prox1的表达可以显著预测Ki-67的表达,提示在Ki-67调控机制中可能存在其他关键分子途径。同样,冯佳佳等
[39]在回顾性研究中分析了44例MTC组织和20例癌旁组织中Ki-67与病理蜡块Ctn的表达水平,结果显示尽管二者的表达水平与肿瘤恶性行为相关,但两者之间并无显著相关性。笔者中心的90例MTC数据
[41]中,同样支持了Ki-67与术前Ctn并无显著相关性(
r=0.147,
P=0.167)。目前,Ki-67增殖指数与Ctn(包括术前Ctn、IHC Ctn及术后Ctn)的相关性已成为研究热点,但由于研究结果存在差异,仍需进一步的大规模研究加以验证。Pennelli等
[54]研究了64例MTC患者的
PDCD4基因与miR-21的相关性,发现核IHC
PDCD4的低表达与Ki-67高指数呈显著相关(
P=0.04)。Herac等
[55]在对97例MTC患者的回顾性IHC分析中发现,生长抑素受体2A蛋白的表达与Ki-67增殖指数显著相关(
P=0.002)。这些研究表明,将Ki-67增殖指数与其他生物标志物相结合,有助于为临床医生提供更全面的肿瘤生物学信息,进而辅助评估肿瘤恶性程度、预测患者预后并制定个体化治疗方案。
6 Ki-67与基因突变的相关性
几乎所有遗传性MTC患者均存在
RET胚系突变,而约50%的散发性MTC患者携带体细胞
RET突变。Mian等
[37]通过回顾性研究60例散发性MTC患者,发现体细胞
RET突变患者的Ki-67表达水平显著高于非
RET突变患者(
P=0.02),这一结果为散发性MTC患者的风险分层提供了重要依据。Frank-Raue等
[56]在839例散发性MTC患者的回顾性分析中,发现Ki-67增殖指数>50%的3例患者均检测到体细胞
RETM918T突变。一项对20例马其顿MTC患者的研究
[57]中,进一步支持了Ki-67与
RET突变的相关性,低Ki-67表达及高Bcl-2表达与较好OS相关,提示分子标志物与Ki-67增殖指数的联合分析有助于细化风险分层。近年来,Romei等
[58]对149例MTC患者进行了回顾性分析,结果显示RET阳性病例的Ki-67表达水平高于RAS阳性病例。此外,该研究还发现,在所有
RET突变中,
M918T突变具有最高的增殖率。然而,在Nadeem等
[14]的研究中,发现Ki-67增殖指数与
RET/RAS突变(包括
RET生殖系突变、
RET体细胞突变、
M918T体细胞突变和
RAS体细胞突变)之间没有显著相关性。目前证据尚不完全一致,可能与研究队列大小、种族差异等因素有关,但多数研究支持
RET突变(特别是
M918T)与更高增殖活性的关联。Pezzani等
[59]发现Ki-67表达水平与通过定量PCR检测的PTTG1表达水平存在显著相关性。一项研究
[60]比较了49例MTC患者中葡萄糖依赖性促胰岛素多肽受体mRNA的表达水平,结果表明GIPR的稳态水平与Ki-67增殖指数之间存在显著正相关关系。
7 局限性与未来展望
Ki-67增殖指数的判读存在一定的主观性,阅片者间差异性可能影响结果的可重复性。近年来,人工智能辅助病理分析系统的发展为克服这一局限提供了新的思路。该系统能够有效识别并排除细胞重叠、背景染色等常见干扰因素,显著提升了Ki-67检测的分析效率、准确率、可重复性。因此,人工智能辅助Ki-67评估有望成为MTC病理诊断与风险分层的新标准。近期有研究在乳腺癌中探索了血清Ki-67的检测价值,揭示循环Ki-67作为液态活检标志物的潜在临床意义。这一思路为MTC的诊疗提供了新的研究方向,如在术前无创识别高级别MTC,或在术后通过动态监测血清Ki-67水平来评估治疗反应与疾病进展,从而拓展了Ki-67在MTC全程管理中的应用维度。尽管Ki-67增殖指数已被确立为MTC中一个重要的预后标志物,但其独立预测作用仍需通过大规模、多中心的前瞻性研究来进一步验证。特别值得关注的是,对于术前超声检查显示侧颈淋巴结阴性(cN0)的患者,是否需要进行预防性侧颈淋巴结清扫是目前临床决策的困境。因此,未来可深入探讨Ki-67能否作为预测隐匿性淋巴结转移的有效生物标志物。未来研究可继续探索将Ki-67与其他生物标志物、影像学及RET基因突变谱相结合,构建多模态预测模型,以期在术前评估肿瘤的侵袭性。
综上,Ki-67增殖指数在MTC的管理中扮演着日益重要的角色。它不仅是IMTCGS分级系统的核心构件和强有力的预后指标,更在术前风险评估、影像学检查选择、潜在治疗反应和预测预后中展现出其多方面的价值。未来,通过推动检测标准化、探索血清检测新技术,并尤其注重将其与多组学数据整合,以充分挖掘其在MTC精准诊疗与个体化管理中的价值。