胶质母细胞瘤的影像基因组学及其他

• 增强组中71种基因↑，包括血管生成、水肿有关基因， 如VEGF(2.1倍，P. 005)，神经穿透素(NPTX)2(3倍，P. 0.29)
• 不PA.S0全E0L11增(92)强.，7倍组少，有枝P8细.种0胞.2基3系)因。转↑O录≥S优2因倍于子，C(如EO组L紧IG密)2(2结.4合倍蛋，白P. 20(.22.92)倍，，
影像基因组学研究方式
• 数据整合 • 具预测作用的影像基因表型的获取 • 影像和基因组学关联图构建和验证
(Kuo MD 2014)
影像基因组学研究的现况
• 历史：Hobbs(2003)报告基于MR的人胶母蛋白组 学研究。“影像基因组学”见于2007年后文献
• 肿瘤：CNS(GBM, HGG, LGG)占88.2%，非CNS(肝、 肺、乳、肾)11.8%
瘤增强, 水肿与IDHm, MGMT甲基化, OS
• 202例胶母。所有IDHm瘤均不或少增强，79%位额叶。 额叶+不增+瘤体+囊变预测IDHm准确性97.5%，但不 能预测MGMT。1p/19qLOH不发生岛叶肿瘤
(Carrillo JA 2012)
IDHm胶母的MR表征
• 多中心，618胶母，235LGG。胶母IDHm具下列特点：位 额叶、少增强（P.075），少坏死（P.05）多少枝成份 （P.005），多MGMT甲基化（P.005）
• 影像技术：MR为主(T1, T2, FLAIR, DW, ADC, rCBV, MRS)，CT、PET
• 组学技术：基因组为主(芯片、DNA甲基化、CGH、 RNA测序、mRNA、miRNA)
结构MR特征与候选基因
• 回顾性分析22例GBM 10种MR特征及预选基因，建 立和分析影像组图
(Diehn M 2008)
• 低ADC(<1200 10-6 mm/s)者PFS↑，但OS不变；常伴MGMT 启动子(+) (Pope WB 2011)
(Zinn PO 2012)
• VAKA：OS↑，P53激活，MGMT(+)和25基因、miRNA差别 VAKB：OS↓，P53抑制，MGMT(-)
(Zinn PO 2012)
ADC直方图预测治疗反应、OS和机制
• “A”治疗初发GBM(59)例与对照(62)的MR，芯片和IHC (38)
(Pope WB 2011)
• PTEN丢失多见额叶，缺乏多见左侧室后部白质 EGFR扩增和EGFRvIII表达多位左颞叶、EGFR扩增多在右岛 叶、丘脑、颞叶延伸侧室后部
(Ellingson BM 2013)
肿瘤体积特征与体细胞突变
• 用TCGA和TCIA资料(76例，分析肿瘤MR体积与TP53，RBI
等关系)
坏死体积
浸润
(Lai A 2012)
肿瘤部位与组学
• 用概率分析法，对507例初发胶母部位与组学等关系。发 现：胶母多位脑室四周白质；青年(<55y)多额叶，老年 多顶枕；语言区和深部功能结构受累影响切除程度
(Ellingson BM 2013)
• MGMT(+)多位左颞，MGMT(-)多在右半球，IDHm多位左 额，MGMT(+)+IDHmt+多左额颞，MGMT(-)+IDHm无倾向 部位 (Ellingson BM 2013)
影像基因组学出现的条件
1. 单纯组学的局限性: (1)受组织(细胞)异质性影 响；源自文库2)不能动态检测；(3)有创性；(4)需一定 设施、设备和技术，难推广
2. 影像学技术的进步，已从单纯结构影像向多功 能影像发展，可无创、动态反映组织(细胞)的 微环境、血运和代谢等功能变化
3. 大数据技术和施备和施设的完善
IE(实线):CE
Brevican*
Brerican 短蛋白聚酶 ASCL1 神经母细胞瘤特异
转录因子
DCN 核心蛋白聚糖
ASCL1*
Decorin*
* 实线基因表达 过均值；虚线 未过均值
(Pope WB 2008)
FLAIR寻找瘤侵袭相关基因
• 用TCGA和TCIA及新发GBM 78例分研究和验证两组，影像 定量分析软件(3Dslice)分析增强、坏死和侵袭。用 miRWalk分析基因，miRNA。
胶质母细胞瘤的影像基因组学及其他 (Imaging Genomics in GBM and Beyond)
名词解释
• 影像基因组学：Imaging Genomics, Radiogenomics, Radiomics
• 含义：1. Imaging Genomics, Radiogenomics 指研 究肿瘤的影像学特征(表型)与其基因表达的关系， 并以此指导病人的个体化诊治、预后判断(占大 多数)或指导放化疗(占少数)，2. Radiomics常用 于方法学，指用计算机编程定量影像学特征，半 或全自动获取、分析与组学有关的影像表型，并 以此指导个体化诊治
• FLAIR高(132, 021.5mm)和低(33, 271)两组
CE
FLAIR
Fusion
(Zinn PO 2011)
• 发现：高FLAIR组中基因上调4-11倍(研究、验证组)是 POSTIN，下调最大是miR219，OS最差。常见于间充质型 胶母。提示，POSTIN和miR219具侵袭性，促癌细胞从上 皮向间充质变，可为新靶向基因(用影像基因组学技术发 现新基因！) FLAIR是GBM富含浸润基因和miRNA的MR表 型 (Zinn PO 2011)
• 增强/不增强区与低氧基因关系 • 增强/坏死与EGFR蛋白表达关系
EGFR(+)
(Diehn M 2008)
• 侵袭/水肿与基因和OS
研究组
验证组
(Diehn M 2008)
T1增强MR与相关基因
• 52例新发胶母MR(分增强与不全增强2组)和预后
与DNA芯片
全增强
不全增强
不增强
(Pope WB 2008)
瘤体积
(Gutman DA 2015)
相关分析(11种影像)
(Gutman DA 2015)
结果
• MR的病变体积特征能准确预测胶母的药物靶向基因
(Gutman DA 2015)
VAK与预后有关基因
• TCGA、TCIA资料，用胶母体积(V)、病人年龄(A)和KPS评 分分析相关性。VAK分A（0-1），B（2-3）两组