基于多模态MR成像的四肢散发型静脉畸形的基因影像研究

Sporadic venous malformations (VM) of limbs are caused by mutations of the TEK or PIK3CA gene, which may lead to organ dysfunction, chronic localized intravascular coagulation and develop into disseminated inravascular coagulation (DIC) after trauma or surgery. As a result, VM is seriously endangering the life of patients. There are significant limitations of conventional MRI for VM in displaying the microstructure of lesions, revealing the pathogenesis of diseases and analyzing the characteristics of gene mutations. Our preliminary experiments suggest that different types of genic mutation will contribute to different vascular malformation with different location, size, invasiveness, bleeding tendency, and thrombosis. However, the relationships between the imaging findings and mutant genes with its expressions need to be further explored. To this end, we propose the hypothesis: the imaging features of VM may be related to TEK or PIK3CA gene mutations, mutant site and its expressed protein content. In order to test this hypothesis, we performe multimodal MR examination in patients with VM to observe its qualitative and quantitative characteristics. By using Sanger gene sequencing method, bicinchoninic acid method and Western Blot method, we could detect the mutated gene, discover mutant site, analyze the expressed protein content, and evaluate the correlation between the imaging features and gene expression from genes, molecules, cells and tissues levels. Our study will lay the foundations for revealing genetic imaging mechanism of VM from the new perspective in radiogenomics, and provide a new idea for the precision medicine of patients with VM.

四肢散发型静脉畸形由TEK或PIK3CA基因突变所致，可致器官功能障碍、慢性局限性血管内凝血，或因创伤、手术进展为DIC，严重危及患者生命。常规MRI在显示病变微观结构、分析基因突变特点、揭示疾病发病机制方面存在显著局限性。我们预实验表明：不同突变基因导致血管畸形部位、大小、侵袭力、出血倾向、血栓形成不同。然而，影像特征与突变基因及其表达的相关性有待进一步探讨。为此，我们提出假说：静脉畸形的影像特征可能与TEK或PIK3CA突变基因、突变位点及其表达的蛋白量相关。为验证这一假说，我们将对静脉畸形患者行多模态MR检查，观察MRI定性定量特征；采用Sanger基因测序法、BCA蛋白定量法及WB法检测突变基因、位点及蛋白含量，从基因、分子、细胞、组织多水平、全方位探讨影像特征与基因表达的相关性。本研究立足基因影像新视野，为揭示静脉畸形遗传-影像机制奠定基础，为静脉畸形患者的精准医疗提供新思路。

研究背景：四肢散发型静脉畸形（VM）是由TEK或PIK3CA基因突变所致，可导致器官功能障碍、慢性局灶性血管内凝血障碍，创伤或手术后可发展为DIC，严重危及患者生命。.研究目的：探寻合适的MR新技术，分析影像与基因遗传特征，为VM临床方案的选择、靶向位点的确定提供前瞻性信息和理论依据。.研究内容：研究VM的基因影像表现，包括VM多模态MR成像的定性定量分析和TEK或PIK3CA突变基因、突变位点及其蛋白含量检测。分析自主研发的MR双精度定位成像（TSO-PDWI）在临床中的价值。初步研究病变昼夜节律性。探索VM的发病机制。.研究结果：常规MRI在显示病变微观结构、揭示疾病发病机制、分析基因突变特点等方面存在显著局限性。多模态MR根据肿瘤实质、瘤周新生血管的影像数据定量分析并判定软组织肿瘤良恶性，同时定性定量诊断VM。尽管VM患者的TEK、PIK3CA基因均未检出位点突变，但是与自体或同期含正常血管的肌肉组织对比，VM的PIK3CA mRNA表达水平明显增高，且TEK、PIK3CA和VEGF蛋白的表达水平均明显增高。进一步对比VM和正常肌肉组织PI3K-AKT信号通路中AKT基因、AKT蛋白表达量，VM明显高于正常肌肉组织，因此推测：PI3K-AKT信号通路可能与VM的发病机制密切相关。自主研发的TSO-PDWI序列可以最大限度地获取完整的韧带形状和真实解剖图像，并排除个体解剖差异，更好地显示ACL双束结构、分类诊断ACL损伤及其等级，特别对ACL部分断裂具有明显优势。研究病变昼夜节律性发现吸烟与颈椎间盘昼夜T2值变化有关，BMI与腰椎间盘昼夜高度变化有关。生物钟长时间中断可能导致椎间盘反向变化，但在短期或中期轮班时不然。.研究意义：本研究从基因、分子、细胞、组织及活体水平多方面探讨多模态MR特征与遗传组学特征，并初步探讨了VM发病机制。从放射基因组学这个新视野为揭示VM遗传、影像机制奠定基础，为VM患者精准医疗提供新思路。同时，为诊断ACL损伤，尤其是部分撕裂提供了新方法。此外，进一步揭示了腰背痛的发病机制，改进了目前的治疗策略，并为后续研究积累了经验。