第14章 疾病诊断.ppt

14.1 新型化学生物学方法在疾病检测中的应用 疾病诊断 为疾病的预防、预测、诊治与转归提供信息依据。 诊断准确率每提高1%，全球有百万人免于死亡，挽回数以十亿计的损失。 传统的疾病检测技术 以客观描述为基础，运用物理学、化学、生物学和细胞学等实验技术和方法进行检测。 缺点： 经验和表观层次的描述； 特异性和准确性差； 疾病的产生 从化学生物学的角度，是“致病因子”对生命体过程的干扰与破坏。 抑癌基因启动子过甲基化 遗传学上的基因突变是肿瘤发病机制中的关键事件，尤其是抑癌基因的体细胞突变与肿瘤的发生有着密切的关系。 人们发现DNA序列以外的调控机制异常在肿瘤的发生、发展中更为普遍，也更为重要。 乳腺珠蛋白(mammaglobin，MAMA) MAMA是近年发现的乳腺组织特异性蛋白，其基因仅在正常乳腺组织和乳腺癌中表达，是首批发现的具有乳腺器官特异性的肿瘤标记物。MAMA与MAMB均属于子宫珠蛋白超家族，位于染色的一个密集基因簇中，并与人类乳腺癌相关。 呼气中挥发性生物标记物 Phillips等检测了乳腺癌患者及健康对照者5种呼气中挥发性有机复合物(VOCs)的水平。 通过比较发现用该方法预测乳腺癌的敏感度和特异度分别为93．8％和84．6％。 14.2 以质谱为基础的生物标记物检测技术 14.2.1 基本概念 生物标记物 (biomarker)：生命体受损或病变时在生命过程中产生的异常化信号指标，可以表现在不同的生物学水平，如分子、细胞、组织甚至生命个体等。 生物标记物可从分子水平探讨发病机制； 在准确、敏感地评价早期、低水平的损害方面有着独特的优势； 可提供早期预警，很大程度上为临床医生提供了辅助诊断的依据。 生物标记物检测的内容 生命体生物分子结构和功能的变化； 细胞异常代谢生物代谢物含量的改变； 组织生理活动或生物活性物质异常表现； 生命个体出现异常。 心脏标志物 指在循环血液中可测出的生物化学物质，能够敏感、特异地反映心肌损伤(异常)及其严重程度，因而可以用作心肌损伤(异常)的筛查、诊断、评定预后和随访治疗效果的标志。 心脏标志物正常情况下，主要或仅存在于心脏（心肌），在心脏或心血管异常情况下由心脏大量释放。 生物标记物特点 特异性强:在分子和生化水平上的效应与高级生物学水平上的效应（生长、繁殖）紧密相连，各级水平上的效应要有因果关系； 敏感性高:应高于一般生物检测指标，可微量操作； 检测时间快:检测反应尽量要快速，并有一定的稳定性。 通过质谱检测与疾病相关的生物分子 通过确认与疾病相关的生物分子，寻找致病因子，研究这些分子在体内环境下的功能作用。 通过检测体液中目标生物分子的存在与否和含量，对比已知数据库，达到预防和诊断疾病的目的； 临床治疗过程中，通过对比生物分子在体内的变化，达到监控治疗过程和反馈治疗效果的目的。 质谱的种类 基质辅助激光解吸电离-飞行时间 （MALDI-TOF-MS） 电喷雾离子阱质谱（ESI-MS） 检测范围 10 ― 10 基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱 仪器主要由两部分组成： 基质附助激光解吸电离离子源（MALDI） 飞行时间质量分析器（TOF） MALDI 软电离生物质谱 离子源将分子离解成离子，在这里分子失去电子，生成带正电荷的分子离子。分子离子可进一步裂解，生成质量更小的碎片离子。 TOF的原理 离子在电场作用下加速飞过飞行管道，根据到达检测器的飞行时间不同而被检测即测定离子的质荷比（M/Z）与离子的飞行时间成正比 ，检测离子。 产生单电荷离子，离子与多肽的质量对应。 适用范围 适合对蛋白、多肽、多糖、核酸等生物大分子的研究。 ESI-MS 　　 溶剂带着离子型或极性试样分子流过毛细管，在毛细管的出口处加一高压电场，试样分子在毛细管的出口处会发生喷雾，雾化成细小的带有电荷的雾滴。 现在已成功地用于液相色谱质谱联用仪(LC/MS)以及毛细管电泳质谱联用仪(CE/MS)的接口和离子化装置。 14.2.2 在临床检测中的应用 检测血液、尿液中蛋白质和多肽，用作生物标记物。 MALDI-TOF技术直接分析组织能够一次显示 500到1000个蛋白信号，它们分子量在2 KDa到20 KDa。 技术平台（MALDI-TOF质谱） 标本类型（外周血，痰液等） 解决的问题 风险预测、早期诊断、疗效预测、预后监测等 目标分子和层次（甲基化，基因表达，蛋白，组织成像等） 遗传和