糖尿病视网膜病变VEGF成像与定量分析研究

Diabetic retinopathy (DR) is one of the most important blinding diseases in China. At present, the most important stage of DR treatment throughout the world is the time when DR changes from severe non-proliferative phase to proliferative phase and the treatment of an important target is anti-vascular endothelial growth factor (VEGF). The traditional diagnosis of DR is mainly based on fundus photography, fluorescein angiography; however, these methods cannot quantitatively detect and monitor the concentration of neovascularization VEGF in key pathogenic targets. Based on the information methods and biomedical engineering technologies, we design the multimodal imaging of DR in vivo by immunofluorescence imaging. Then, we extract and screen the highly sensitive, highly independent and high stable features of VEGF from the images in order to quantitatively analyze VEGF. Pathology and molecular biology indicators are used as the gold standard, in order to verify the VEGF multimodal molecular immunofluorescence imaging and the accuracy of quantitative analysis. The correlation between DR and VEGF is quantitatively analyzed based on the collected multimodal molecular immunofluorescence images, and then the correlation model is established. The key indicators of VEGF imaging are summarized. The reliable methods and tools are provided for the quantitative analysis of VEGF expression. Diagnosis and treatment of DR can be provided to guide clinical precision treatment.

糖尿病视网膜病变(DR)是我国目前最主要的致盲性疾病。国内外治疗DR最重要的阶段是从重度非增生期到增生期转化时，治疗的重要靶点是抗新生血管生长因子(VEGF)治疗。由于传统的DR诊断方式主要采用眼底彩照、荧光素血管造影等成像方式，这些方法无法早期检测到关键致病靶点VEGF浓度，也无法定量监测。本项目基于信息方法和生物医学工程技术拟通过构建荧光标记的VEGF靶向探针，对DR进行在体分子免疫荧光造影多模态成像，并从图像中提取出VEGF的高灵敏性、高区分性、高独立性和高稳定性影像特征，从影像学角度进行定量分析，以病理及分子生物学指标测定结果为金标准，验证此技术定量分析的准确性，对DR与VEGF之间对其相关性进行定量分析并建立关联模型，总结VEGF的影像学监测关键指标，对DR的VEGF表达定量分析提供可靠的方法与工具，为医生诊断治疗提供决策依据，从而指导临床精准治疗。

项目的背景.新生血管增生是导致糖尿病视网膜病变致盲的主要原因。目前糖尿病视网膜病变(DR)是我国最主要的劳动力致盲的主要原因。国内外治疗糖尿病视网膜病变治疗的重要靶点是抗新生血管生长因子(VEGF)治疗。治疗可以改善血管渗漏，新生血管增生的问题，但存在药品价格昂贵，部分病例多针治疗并无反应及治疗后效果不佳的问题。应用传统的造影方法难以探寻是否渗漏为VEGF通路影响的原因。.主要研究内容.本项目为一种原创的新的功能学成像方法的探索研究。应用原理为在单靶向小分子VEGF抗体上结合荧光探针，从而可以探测到VEGF在眼内特别是视网膜组织内VEGF的聚集位点。而不是传统成像手段中的单纯检测血管荧光渗漏。此研究对传统成像特征及原理皆有颠覆。.本研究紧紧围绕申请书内容进行了以下方面的工作.（1）合成VEGF标记靶向探针.（2）应用FITC标记VEGF抗体进行活体和离体多层次维度的多模态成像，将所获图像关键特征进行提取和量化分析。.（3）将糖尿病视网膜病变与VEGF之间的动物标本进行实验关联分析.重要结果和关键数据.（1）.成功构建FITC标记抗体Ranibizumab，并申请发明专利进入公示期。（CN202010133658.5）。.（2）.应用FITC标记的荧光探针在糖尿病大鼠模型上进行了活体VEGF靶向探针功能成像，并获得活体成像影像数据及代谢特征。.（3）.建立了VEGF糖尿病视网膜病变分子免疫荧光造影多模态图像关键特征提取与量化新方法，获得了FITC标记VEGF探针在糖尿病视网膜病变大鼠的成像位点。.科学意义.兼具功能成像标记物和治疗作用的VEGF靶向探针如可以获得临床应用转化可以作为VEGF治疗转归的影像学监测关键指标，在功能成像领域有广阔的临床应用前景，可以为医生提供诊疗决策 依据，指导临床精准治疗。