兒童甲狀腺癌分子與基因圖譜的演進 (The Evolving Molecular and Genetic Landscape of Pediatric Thyroid Cancer)

會議／場次： ENDO 2026／SY69
短講： SY69-02｜The Evolving Molecular and Genetic Landscape of Pediatric Thyroid Cancer
講者： Aime Franco, PhD

整理稿

演講引言與研究視角

主持人 Debbie Chen 醫師介紹第二位主講人為費城兒童醫院（Children's Hospital of Philadelphia, CHOP）副教授 Aime Franco 博士。Franco 博士的研究興趣集中於甲狀腺癌與甲狀腺癌倖存者照護（thyroid survivorship），本次演講題目為《兒童甲狀腺癌分子與基因圖譜的演進》（The Evolving Molecular and Genetic Landscape of Pediatric Thyroid Cancer）。

Franco 博士首先感謝大會組織者的邀請。她說明自己並無相關的財務利益需要揭露，但希望揭露自己的雙重身份：她既是一名研究甲狀腺癌的科學家，本身也是一名甲狀腺癌倖存者。因此，她實驗室開展的所有研究與臨床思考，均是同時透過「科學家」與「患者倖存者」這兩重視角來審視。

Slides 延伸補充：講者現任職於費城兒童醫院（Children's Hospital of Philadelphia, CHOP）兒童甲狀腺中心（Pediatric Thyroid Center），聯絡電子郵件為 francoa1@chop.edu。

從臨床表現來看，兒童甲狀腺癌與成人甲狀腺癌存在顯著差異：

兒童腫瘤體積通常較大，侵襲性較高，且初診時常見局部淋巴結轉移與遠端肺轉移。
儘管兒童患者的死亡率（mortality）極低、整體存活預後極佳，但治療過程帶來的各項副作用與併發症（morbidities）依然相當顯著。
許多兒童患者在治療後將長期帶瘤生存（persistent disease），或終生面臨疾病復發（recurrent disease）的風險。

因此，深入了解兒童甲狀腺癌的分子與基因特徵，對於實現精準醫療（precision medicine）與個人化治療、進而減少過度治療帶來的長期併發症至關重要。

成人與兒童甲狀腺癌的驅動基因變異比較

正常甲狀腺濾泡細胞（thyrocyte）的生理功能高度依賴特定的訊息傳遞路徑：

促甲狀腺素受體（thyroid-stimulating hormone receptor, TSHR）路徑：回應 TSH 訊號，調控甲狀腺素的合成與細胞分化。
絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）路徑：誘發轉錄因子表達，維持正常的細胞生長、激素分泌與分化。

當這些傳遞路徑發生持續性活化（constitutive activation）且無法被正常關閉時，甲狀腺細胞便會發生惡性轉化。

歷史上，根據成人甲狀腺乳突癌（papillary thyroid carcinoma, PTC）的癌症基因體圖譜（The Cancer Genome Atlas, TCGA）資料集：

成人 PTC 最主要的驅動變異為 BRAF V600E 點變異（point mutation），可導致 MAPK 路徑的持續活化。
其餘變異則包括激酶融合基因（kinase fusions）與 RAS 基因點變異。
成人 PTC 中僅有約 10% 的腫瘤無法識別出明確的驅動變異。

相對地，早期兒童甲狀腺癌的基因資料庫顯示出截然不同的分布：

僅約 15% 的腫瘤由 BRAF 變異驅動。
約 35% 由融合基因驅動。
僅少數由 RAS 變異驅動。
高達 40%～45% 的兒童腫瘤屬於驅動變異未明（unidentified drivers）。

這曾讓學界推測，兒童甲狀腺癌是否由成人未見的其他非 MAPK 傳遞路徑所驅動。然而，Franco 博士指出，這種「高比例未明驅動變異」的現象，很大程度上歸因於早期使用的基因檢測工具。例如早期的 miRInform® Thyroid 面板（Interpace Diagnostics）主要針對成人常見的點變異進行設計，無法有效捕捉兒童特有的基因重組與融合。

由兒童與青少年甲狀腺聯盟（Child and Adolescent Thyroid Consortium, CATC）發表的研究，對兒童甲狀腺癌的分子特徵進行了系統性梳理：

激酶融合基因（Kinase fusions）：占約 35%，主要以 RET 融合與 NTRK 融合（如 NTRK1、NTRK3）為主。這類腫瘤呈現最具侵襲性的臨床特徵，包膜外侵犯（extrathyroidal extension, ETE）風險顯著升高，且與治療後無法達到完全緩解（lack of remission）密切相關。
BRAF V600E 點變異：占約 20%。與成人不同的是，BRAF V600E 在兒童患者中並未表現出最具有侵襲性的表型，而是呈現中度侵襲性（intermediate phenotype）。
RAS 樣變異（RAS-like alterations）：包括 RAS 基因族的點變異以及 PAX8::PPARG 融合基因，這類變異誘發的 MAPK 路徑活化程度較弱。

加拿大多倫多病童醫院（SickKids）Jonathan Wasserman 醫師的研究團隊採用了無偏見的 RNA 定序（unbiased RNA sequencing, RNA-seq）技術，獲得了相似且更具深度的發現：

激酶融合基因在年齡極小的患兒中極為普遍：在小於 10 歲的兒童甲狀腺癌中，超過 80% 的腫瘤由激酶融合基因驅動。隨著年齡增長，融合基因的比例逐步下降，而點變異的比例則逐漸增加。
兒童甲狀腺癌中的融合伴侶（fusion partners）展現出極高的雜合度與雜交性（promiscuous environment），許多融合伴侶在成人患者中從未被觀察到。
儘管變異型態多樣，其共通點依然是導致下游 MAPK 傳遞路徑的強烈活化。

擴展 RNA 定序與新發現之驅動變異

為了進一步釐清剩餘 40%～45% 無法識別驅動變異的兒童個案，Franco 博士團隊將研究陣容擴展至 126 例兒童 PTC 患者，全面導入深度無偏見 RNA 定序（unbiased RNA-seq）：

在更新後的基因圖譜中：

激酶融合基因：占兒童 PTC 驅動變異的近 50%。
BRAF V600E 變異：占 20%。
RAS 樣變異：占 20%（含 RAS 點變異與低度活化 MAPK 的其他驅動因子）。
未知驅動變異（unidentified drivers）：從原先的 40%～45% 大幅縮減至僅約 10%。

透過無偏見 RNA 定序，團隊成功發現了數種過往在甲狀腺癌（不論成人或兒童）中從未被報導過的新型驅動變異：

TG::IGF1R 融合基因：第一型胰島素樣成長因子受體（IGF1R）融合至甲狀腺球蛋白（TG）啓動子下方。該融合使 IGF1R 在甲狀腺組織中獲得特定性高表達，進而驅動下游 MAPK 路徑活化。過去常規商業化面板或院內檢測均無法發現此變異，因為既有面板僅涵蓋常見已知癌症的融合對象。
KEAP1 基因變異：Kelch 樣 ECH 關聯蛋白 1（KEAP1）為一種抑癌基因（tumor suppressor），其功能缺失常見於肺癌與甲狀腺腫。
- 完全缺失（Complete loss of KEAP1）：可作為兒童及成人甲狀腺癌的單獨驅動變異（de novo driver）。
- 雜合缺失（Heterozygous loss of KEAP1）：可作為協同二次變異（cooperating alteration），類似於成人甲狀腺癌中的 TERT 啓動子變異，會加劇腫瘤的侵襲行為。例如，一例同時帶有 NRAS 變異與 KEAP1 雜合缺失（heterozygous deletion）的兒童腫瘤，臨床上展現出遠比單純 NRAS 變異更具侵襲性的病程。

標靶治療與再分化策略

隨著多種激酶融合基因與路徑活化因子的確定，腫瘤學界已開發出許多針對這些標靶的抑制劑，且多數已獲得美國食品藥物管理局（FDA）批准用於其他癌症類型。Franco 博士團隊提出設想：將這些標靶藥物應用於侵襲性或放射性碘抗藥性（radioactive iodine-refractory, RAI-refractory）的兒童甲狀腺癌患者，實施再分化治療（redifferentiation therapy）。

臨床上，大部分兒童甲狀腺癌患者對放射性碘（RAI）治療反應良好，但若患者在接受第一輪或第二輪 RAI 後無效，後續重複給予 RAI 通常無法獲益。透過小分子標靶抑制劑（如針對 RET 或 NTRK 融合的抑制劑）阻斷異常訊號，可使腫瘤細胞重新分化，恢復鈉／碘同向運輸體（sodium-iodide symporter, NIS）的表達與功能，提升 RAI 攝取能力，從而重新敏感化腫瘤對 RAI 的治療反應。

在研究細胞分化程度時，團隊發現了一個與成人完全相反的生理現象：

成人模型：BRAF V600E 變異腫瘤侵襲性最強，MAPK 活性最高，其甲狀腺分化分數（thyroid differentiation score, TDS）及 NIS 表達量最低（高度去分化）。
兒童模型假說：原先假設侵襲性最強的激酶融合驅動腫瘤會有最低的 TDS 分數。
研究結果（意料之外的發現）：在兒童甲狀腺癌中，分化基因表達（TDS）最低的依然是 BRAF V600E 驅動的腫瘤，儘管 BRAF 變異腫瘤在臨床上並不是侵襲性最強的型態（融合基因腫瘤侵襲性顯著更高）。

這表明在兒童甲狀腺癌中，「細胞去分化程度」與「臨床侵襲行為」之間存在顯著的解聯現象（uncoupling）。

單細胞分析與腫瘤微環境

為了在細胞層級驗證上述發現，Franco 博士團隊針對正常甲狀腺組織與腫瘤標本進行單細胞 RNA 定序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq），分析個別細胞的轉錄組圖譜：

腫瘤細胞層級的分化分數：
- 鄰近腫瘤的正常甲狀腺濾泡細胞維持穩定的高 TDS 分數。
- 在惡性轉化的甲狀腺腫瘤細胞中，BRAF V600E 驅動的單細胞其分化基因表達下降最為劇烈（TDS 最低），進一步證實去分化與臨床侵襲表型在單細胞層面上確實是解聯的。
腫瘤微環境（Tumor Microenvironment, TME）細胞組成：單細胞分析顯示，雖然腫瘤內大部分細胞為甲狀腺濾泡細胞（正常與轉化腫瘤細胞），但也募集了大量的基質與配套細胞：
- 內皮細胞（Endothelial cells）：包括血管內皮細胞與淋巴管內皮細胞的顯著浸潤。
- 免疫細胞（Immune cells）：高度的免疫細胞浸潤。
- 纖維母細胞（Fibroblasts）：龐大的纖維母細胞族群。
基質細胞對侵襲性的影響：范德堡大學（Vanderbilt University）Vivian Weiss 醫師團隊最新的研究顯示，兒童甲狀腺腫瘤中的纖維母細胞具有獨特的基因表達特徵，可能在驅動腫瘤侵襲生物學中扮演關鍵角色。因此，未來研究不應僅侷限於腫瘤細胞本身的基因變異，更必須關注腫瘤微環境中配套細胞（accessory cells）與腫瘤細胞之間的交互作用。

依年齡區分的甲基化與基因表達差異

由於兒童與成人甲狀腺癌主要皆由 MAPK 路徑活化驅動，但呈現出不同的臨床侵襲特徵，團隊提出關鍵問題：相同的驅動基因變異（如 BRAF V600E 或激酶融合），在兒童宿主與成人宿主體內的作用機制是否相同？

為了回答此問題，團隊進行了甲基化圖譜分析（methylation profiling），比較兒童數據集與成人公開數據集：

DICER1 變異與 RAS 樣變異：兒童與成人患者的 DNA 甲基化圖譜幾乎完全重疊，分布於同一分區內。
激酶融合基因與 BRAF V600E 變異：兒童與成人患者之間展現出極其鮮明的集群分流（stark segregation）。這證實即使帶有完全相同的驅動變異，腫瘤在兒童與成人體內的下游 Epigenetic 與生物學反應存在本質上的不同。

與 Veracyte 公司合作進行的基因表達及路徑富集分析（pathway enrichment analysis）亦驗證了此結論：

小於 21 歲的年輕患者：激酶融合基因顯著富集與侵襲性相關的路徑，包括上皮細胞—基質細胞轉化（epithelial-to-mesenchymal transition, EMT）與血管新生（angiogenesis）；相反地，BRAF V600E 活化主要驅動與細胞增殖（proliferative phenotype）相關的路徑。
大於 21 歲的成年患者：BRAF 變異則轉為驅動高度侵襲性與去分化的基因路徑。

結論與兒童及青少年甲狀腺聯盟（CATC）合作展望

總結重點

兒童與成人甲狀腺癌均主要由 MAPK 傳遞路徑活化驅動。
激酶融合基因在兒童甲狀腺癌中占比遠高於成人（近 50% vs. 成人少數），且兒童具有更廣泛且雜亂的融合伴侶。
相同的驅動基因變異（如 BRAF V600E 或激酶融合）在兒童與成人宿主中引發不同的甲基化圖譜與下游基因表達路徑。
兒童甲狀腺癌中，細胞去分化程度（TDS）與臨床侵襲行為呈現解聯（BRAF 去分化最顯著，但激酶融合臨床侵襲性最高）。

臨床管理演進與考量

精準分級與個案管理：結合超音波、細胞學（cytology）與次世代基因定序（NGS）等分子檢測，有助於將兒童患者精準分層至不同的侵襲風險類別，從而指導手術切除範圍（如半切除 vs. 全切除）與後續標靶/醫學治療策略。
成本效益與生活品質評估：分子基因檢測費用昂貴，臨床上需權衡檢測的直接財務支出與長遠利益。對於預測為中低風險的兒童個案，精準分子檢測可避免不必要的高侵襲性手術與大劑量 RAI 治療，顯著提升患者終生的生活品質（quality of life）並節省長期併發症處理的醫療成本。

兒童及青少年甲狀腺聯盟（CATC）

兒童甲狀腺癌屬於罕見腫瘤（rare cancer），推動未來研究與臨床突破的核心在於跨中心合作：

聯盟發展：CATC 由最初的 5 家創始機構，現已擴展至全北美 21 家醫療中心，建立了完善的臨床資料庫與生物標本庫（biorepository）。
國際合作邀請：CATC 歡迎更多機構加入，並已積極與歐洲團隊開展跨國合作，旨在釐清兒童甲狀腺癌的基因與臨床特徵在全球不同種族與地理人口學中的一致性。

致謝

Franco 博士感謝實驗室團隊成員、資深基因學專家 Julio C. Ricarte-Filho 博士、CHOP 兒童甲狀腺中心主任 Andrew (Andy) Bauer 醫師、MD 安德森癌症中心 Steven G. Waguespack 醫師、多倫多病童醫院 Jonathan Wasserman 醫師、CATC 所有合作成員、受試患者及其家屬，以及相關資助機構。隨後將演講轉交予下一位講者 Steven G. Waguespack 醫師。