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1、研究发现冠心病非脂质通路分子亚型致病新基因
冠心病是危害人类健康的常见心血管疾病。这一疾病受基因组常见变异和罕见变异的共同复杂影响,遗传因素对疾病的作用程度约为50%~70%。解析冠心病发生背后的遗传基础和机制,是依据基因组医学对疾病进行精准分型,进而依据遗传致病因素对疾病进行个性化治疗的基础。随着测序技术的快速发展和成本的降低,大规模人群测序数据的产生使得剖析冠心病遗传基础成为可能。
为进一步识别冠心病相关致病基因以及开展基于基因遗传信息的疾病风险预测,中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)汪敏先研究组与博德研究所Amit V. Khera研究组合作,基于4.1万例冠心病患者和21.7万例对照组的全外显子组基因测序数据以及心血管疾病相关临床风险因素等疾病电子病历数据,开展基于基因编码区功能变异的关联富集分析,发现内皮一氧化氮合成酶基因(NOS3)为冠心病的非脂质分子亚型。相关研究成果以Gene Sequencing Identifies Perturbation in Nitric Oxide Signaling as a Nonlipid Molecular Subtype of Coronary Artery Disease为题,发表在Circulation: Genomic and Precision Medicine上。
该研究基于超大规模的样本量更加有效地检测出基因编码区上的罕见变异。这些编码蛋白质的罕见变异能够改变蛋白质表达、结构或功能,对疾病风险产生较大影响。同时,该研究将位于同一个基因上的所有罕见变异根据功能影响类型聚为一个集合,比较该基因上的变异总频率在患病组和对照组之间的差异。该方法能够高效分析基因与疾病表型之间的因果关系,克服了传统关联分析研究(GWAS)虽能定位基因组区域,但无法精确定位致病基因的缺点,从而为下游实验机制验证及药物开发提供了遗传机制明晰的靶点。
该研究鉴定出低密度脂蛋白受体基因(LDLR,与低密度脂蛋白胆固醇代谢相关)的罕见变异与冠心病最密切相关。研究在0.34%的对照组中发现LDLR变异而在0.91%的冠心病患者中发现LDLR变异,矫正年龄、性别等混杂因素的影响后,携带者的患病风险增加了4.4倍。同时,该研究发现了一种与LDLR不同的非脂质分子亚型,即与内皮一氧化氮合成酶基因(NOS3)相关的遗传变异,是冠心病风险的另一重要的驱动因素,0.59%的冠心病患者存在NOS3变异,对照组为0.41%,矫正混杂因素后,基因变异携带者的患病风险增加了约2.4倍。研究利用中间分子表型对疾病致病的机制解析表明,NOS3主要通过影响血压增加冠心病风险,与传统的血脂相关通路无显著相关性。
该研究由北京基因组研究所、博德研究所、美国哈佛大学医学院、美国麻省总院等合作完成。
为进一步增加这一研究方法的统计效力,合作团队正在对近5万冠心病患者以及近51万的对照数据进行新一轮升级分析,从增大样本量和构建分析新方法、新工具等多个维度,提升发现致病新基因的能力。同时,研究组期望与更多单位开展合作,共同推进对冠心病等心脑血管疾病遗传基础和机制的研究,推进心脑血管疾病的精准干预和个性化治疗。
2、协和优化无对比剂冠状动脉MR血管成像方法,可准确诊断冠心病
近日,北京协和医院放射科副主任王怡宁教授在北京转化医学创新论坛暨第二届国家转化医学影像技术创新大会上介绍了“无对比剂冠状动脉MR血管成像”的最新研究进展。与“金标准”介入造影对照,无对比剂冠状动脉MR血管成像(以下简称“冠脉MRA”)对≥50%冠脉狭窄的诊断准确率可达93%,可用于早期筛查冠状动脉粥样硬化样心脏病(以下简称“冠心病”)。相比目前临床上常用于诊断冠心病的传统检查方式——介入冠状动脉造影和CT血管成像(CTA),冠脉MRA在冠心病早期筛查方面具有无创、无电离辐射、可不注射对比剂、受血管钙化影响小的优势,特别适用于孕妇、对比剂过敏及肾功能不全等特殊人群。本研究得到了中央高水平医院临床科研专项的支持。
冠心病多发于40岁以上成人,男性发病早于女性,近年来呈年轻化趋势,且死亡率明显上升。和大多数慢性病一样,早发现、早治疗有助于延缓冠心病的进展。
目前,冠心病诊断的“金标准”是介入冠状动脉造影。但介入造影属于有创检查,且不适用于对含碘对比剂过敏的患者。另一种目前临床上主要采用的冠心病检查方法为冠脉CTA,相比介入造影的有创操作,CTA虽然属于无创检查,但同样需要注射含碘对比剂,且有电离辐射,在肾功能不全患者、对射线敏感患者(孕妇、儿童等)、对比剂过敏患者等群体中使用受限。此外,受钙化伪影影响,CTA可能高估钙化严重血管的狭窄程度。而冠脉MRA无创、无电离辐射、可不注射对比剂、受血管钙化影响小,能够有效弥补上述传统冠脉成像方法面临的问题,在冠心病中低风险人群的预防性、重复性早期筛查中可能具有更大的优势。
2019年起,王怡宁带领团队开展冠脉MRA新技术应用,基于大量临床实践探索不同成像序列的优劣,优化扫描参数及成像方法。四年来,团队针对这项新技术,从摸索开发、对比验证,到临床应用落地,迄今已成功开展千余例,并在Q1区杂志《欧洲放射学》(European Radiology)上发表研究成果。在金征宇教授的带领下,团队在《中华放射学杂志》上发表《冠状动脉MR血管成像临床应用专家共识(第一版)》。王怡宁表示,经过科学验证,与冠状动脉介入造影和CTA相比,冠脉MRA没有电离辐射、可不注射对比剂成像,是一种新的可以直观评估冠脉、对人体无害的冠心病筛查方法,已经基本具备了临床应用的条件。
研究发现,冠脉MRA不仅适用于冠心病早期筛查,对于重度钙化患者的诊断也优于CTA。冠心病的重要表现之一是血管壁钙化,而严重的管壁钙化斑块在CTA中会产生伪影,遮蔽周围血管腔,影响对管腔狭窄的评估。但血管壁钙化在MRA上表现为低信号,对高信号的冠脉管腔影响小,可使医生更加准确地评估管腔狭窄。
但目前这项新技术仍面临挑战。冠脉MRA成像技术相对复杂,成像时间较长,对操作人员专业要求高。MR检查机时以及相关专业人员的短缺,限制了此项技术的大规模应用;患者心律不齐和呼吸运动可能造成显著的图像伪影,从而降低其诊断准确性。“但未来有很大的进步空间”,王怡宁指出,随着硬件水平的提升、人工智能技术的进步、快速屏气序列的研发,冠脉MRA的成像速度将缩短至5分钟内,人力不足、伪影等问题都将得到解决,该技术将具备更大规模普及应用的条件。放射科主任冯逢教授表示,虽然这项新技术仍然面临某些应用上的挑战,但是未来的前景很光明。
参考资料:
[1] 生物谷[EB/OL].(2023.07.15).[2023.10.09]. https://news.bioon.com/article/6e2ce8165650.html
[2] 生物谷[EB/OL].(2023.09.30).[2023.10.09]. https://news.bioon.com/article/2db5e942352c.html