第一部分特殊类型的遗传性多发性骨软骨瘤患者的临床研究目的:对临床工作中发现的一例较少见的瘤体巨大且有恶变倾向的遗传性多发性骨软骨瘤患者进行临床治疗及组织病理学和家系研究,采集瘤体标本、研究其临床病理类型,验证是否存在恶变、获得家系遗传图谱。方法:临床工作中发现一位遗传性多发性骨软骨瘤患者,患者膝部、踝部等多处肿瘤,特别是在其右胸前、腋下和肩胛部有一巨大肿瘤,篮球般大小,生长多年,近年生长加速,通过病史询问,发现患者家系中大多数成员存在类似情况,绘制出家系遗传图谱;完善患者入院资料,进行详细的体格检查及相关术前检查,制定完善的手术方案,对先证者行手术治疗;切除肿瘤组织留备病理学检查;对患者的肿瘤组织切割成合适大小,石蜡包埋固定,然后用切片机切片,HE染色后放于载玻片上观察,得到病理图像。结果:家系病史调查证实这是一个遗传性多发性骨软骨瘤病家族,该患者为先证者。患者生活于皖北的一个山村,环境相对封闭,家族四代28人中有8人为患者,同村其它家族无同样或类似患者。该HME家族遗传特征明显,肿瘤生物学特征活跃,先证者祖父死于类似的肿瘤,先证者父亲全身多处肿瘤,踝、膝部肿瘤基底宽大,破坏关节,有恶变的临床表现;患者术前检查完善,手术过程顺利,术中探查见该先证者(手术患者)肿瘤组织巨大,蔓延至右胸前、腋下和肩胛部,质硬,表面粗糙,对周围正常组织(神经、血管、正常骨组织等)造成不同程度压迫,有畸形表现。术后病理结果证实该患者(先证者)为骨软骨瘤病,部分瘤体组织有软骨肉瘤样恶变。结论:本项目发现的遗传性多发性骨软骨瘤(HME)家系较其它家系有很大不同,主要表现在:患病人数多,患者肿瘤普遍较大,恶性型生长,较以往发现的骨软骨瘤家系有很大不同,提示我们该家系与一般HME家系不同,可能存在某种较强的或尚未知的致病基因。第二部分基因研究目的:通过对临床工作过程中发现的一例少见的、恶性变的遗传性多发性骨软骨瘤病(HME)进行基因学研究,并与目前已知的遗传性多发性骨软骨瘤病致病基因相比对,初步探索其相应的致病机理。方法:征得先证者、先证者父母(父亲为患者,母亲为正常人)和先证者叔叔(患者)同意,抽取4份外周血,提取基因组DNA,随后分别对EXT-1和EXT-2的每一个外显子通过PCR进行了扩增;对扩增出的EXT-1和EXT-2的这些外显子进行sanger测序,以证明在EXT1和EXT2基因编码序列中是否发现突变;进一步对先证者、先证者父母(父亲为患者,母亲为正常人)外周血及患者肿瘤组织的EXT-1和EXT-2启动子区甲基化状态进行了检测,从而证明这两个基因启动子区是否存在甲基化异常;将先证者,其父亲(患者)和母亲血液细胞的基因组DNA及先证者肿瘤组织基因组DNA进行全基因组测序并对在先证者外周血、其肿瘤组织及其父亲(同为患者)外周血中共同存在的突变基因进行生物信息学分析,根据突变位点在基因组序列中的保守性,相应的蛋白质氨基酸保守性,对这些突变引发蛋白质结构变化和功能影响进行计算评估。并参照千人基因计划公开的基因组各基因的突变频率,进行突变基因的信号通路富集信息分析。结果:对其中多名患者的EXT1和EXT2基因编码区进行测序,发现并没有突变。对这两个基因的启动子区的甲基化进行检测,也没有发现任何异常。因此,在这个HME家系中,EXT1-2基因表达情况为野生型,这为开展HME新致病基因的筛选提供了稀缺的临床材料。随后,我们对这个家系的数个样品进行了二代全基因组测序,测序结果表明4-羟脯氨酸的降解信号通路存在显著异常,主要集中在HOGA-1基因的突变上。结论:遗传性多发性骨软骨瘤的致病基因复杂,确实存在EXT基因野生型的HME患者,且EXT基因野生型的患者更有可能引起更严重的并发症甚至恶变可能。对部分家系样本的研究结果表明4-羟基-2-酮戊二酸醛缩酶基因(HOGA-1)存在明显异常,提示该4-羟脯氨酸相关信号通路及其关键调控基因HOGA-1突变可能为遗传性多发性骨软骨瘤(HME)新的致病机制。