尿液作为新型生物标志物来源的探索

机体各种变化是生物标志物研究的核心内容.因为机体固有的稳态调控机制,在血液中早期产生的变化容易被清除.而在尿液中不存在稳态调控机制,允许容纳更多的变化因素存在.尤其在疾病发生的早期阶段,从尿液中更有可能发现新型的早期生物标志物.在尿液生物标志物研究中,亦应当考虑药物的影响.使用尿液生物标志物研究路线图,能够有效规避各种影响因素对于尿液生物标志物研究的干扰;同时,结合膜处理新技术,有利于经济、高效地大规模收集尿液样本,促进尿液生物标志物的大规模研究.另外,本文介绍了最容易在尿液中体现出变化的肾脏疾病生物标志物的研究进展.尿液生物标志物的研究,将赋予人类在疾病预防、诊断、治疗及预后监测等诸多方面实现更多进步的可能性.     

几种肿瘤生物标志物研究方法及结果的比较

在肿瘤的预防、诊断和治疗中,生物标志物有着极其重要的作用。生物标志物的研究可以通过人或者动物模型的体液、组织或细胞等进行。体液包括血液与尿液等,研究者们主要关注血液,对于尿液不够重视,但理论上尿液不受机体稳态机制的调控,应该可以更早更敏感地反映机体因疾病所产生的变化,是生物标志物更为理想的来源。研究者们也直接从细胞培养的条件培养基、组织或者器官灌流液等处寻找差异蛋白质作为候选标志物。本文试图通过对肿瘤细胞的条件培养基、大鼠模型肝脏灌流液、尿液筛选差异蛋白质作为生物标志物的结果和方法进行比较,分析三者的优缺点,为以后的标志物研究提供线索。     

尿液有可能成为生物标志物的金矿吗?

生物标志物的研究没有像很多人预想的那样很快地取得很多成果.人们主要关注的还是血液中的标志物,毕竟血液和所有的器官都联系的那么直接和紧密.有可能寻找标志物的地方不合适吗?有可能有更好的生物标志物金矿吗?稳定的内环境是高等生物的生存优势.血液更倾向稳定,而尿液是血液经过肾脏而生成,尿液完全没有稳定的必要性和机制.一个被引入到血液的变化,会被肝肾等器官利用各种机制把血中的这个变化缩小,所以尿液有可能比血液更能体现这个引入的变化.当然这也决定了影响尿液的因素会很多.除了所研究的疾病的标志物,还有很多可能的干扰因素.影响     

细菌性脑膜炎大鼠模型的尿液蛋白质组学变化

与脑脊液和血液不同,尿液不受到稳态机制的调节,更倾向于积累和反应机体生理和病理状态下的变化。生物标志物的本质特征是变化,因此尿液是寻找疾病早期标志物的更好来源。在世界范围内,细菌性脑膜炎依然是引起新生儿和儿童疾病的主要原因。为了降低死亡率和致残率,需要用无创的方法寻找细菌性脑膜炎的相关线索。本研究中,使用大鼠脑室内注射大肠杆菌模型模拟细菌性脑膜炎,在第1天和第3天的大鼠尿液中寻找尿液蛋白谱的差异变化,为进一步寻找大肠杆菌性脑膜炎的早期生物标记物研究进行初步的探索。通过膜上酶切和胶内酶切将尿蛋白切成肽段并通过液相色谱串联质谱技术(LC-MS/MS)分析肽段信息。第1天的尿液通过胶内酶切方法鉴定到17个差异蛋白,通过膜上酶切鉴定到20个差异蛋白;第3天的尿液通过膜上酶切方法鉴定到5个差异蛋白。这些差异蛋白为寻找细菌性脑膜炎早期生物标志物的初步探索奠定了基础。     

尿液蛋白质组作为下一代生物标志物的潜力

生物标志物是与机体生理及病理生理状态相关的可监测到变化的生化指标,尿液不属于内环境,没有稳态机制,能够积累并反映机体生理状态的早期变化,有潜力辅助疾病的早期诊断和预后监测。得益于非侵入性的收集方式,尿液可以被连续、大量、重复收集并便捷、稳定地保存,且组分相对简单,易于分析,是理想的标志物研究样本。但临床尿液样本蛋白质组可能会受到生活习惯、用药情况等多种混杂因素的影响,而动物模型方便控制变量,可以最大程度减少混杂因素的干扰,并使得在疾病发生、发展极早期采集样本成为可能;此外,患者的疾病分期、分型、用药情况等信息不能被忽视,现有样本策略和分析方式有待优化,例如,对同一个人不同时期、不同状态(例如患病前后)的尿液样本进行前后对照是一种理想的分析方式,这种方式能够消除个体间差异性的影响,符合个性化、精准化医疗的趋势;在无自身对照样本的情况下,一对多的分析方法能够更好地体现个体与健康群体的差别,辅助未知疾病的诊断和鉴别。尿液大分子的膜保存方式使得临床样本的保存更加简单经济。尿液生物标志物领域研究的进步需要政策和伦理的支持、资金和人力长期持续的投入以及大样本、大数据的辅助。本文综述了尿液生物标志物的重要概念、理论思想、发展历程、研究现状、主要方法和技术以及未来展望等内容,期望能较为全面地展示尿液蛋白质组在生物标志物领域广阔的应用前景。     

抗凝剂引起的蛋白变化可以在尿中更敏感地监测

生物标志物是指与生理或者病理生理过程相联系的可监测的变化,最常用于检测生物标志物的体液是血液.但血液有严格的稳态调节,理论上不允许较大的变化在血液中持续存在.尿液则没有稳态的调节,并且尿液的一部分是血液滤过物,因此它在一定程度上可以反映血液或者整个机体的状态.本实验通过抗凝剂肝素或阿加曲班改变雌性SD大鼠的凝血状态,用蛋白质组学的方法检测给药前后血液和尿液中蛋白的改变.在同样的鉴定策略及分析条件下,尿液中发现更多的变化蛋白.在阿加曲班干预组中,检测到尿液中变化的蛋白有62个,血液中变化的蛋白仅有1个.在肝素干预组中,尿液中变化的蛋白有27个,血液中变化的蛋白仅有3个.Western blot显示,转铁蛋白(transferrin)和血红素结合蛋白(hemopexin)在血液和尿液中的变化趋势与质谱结果一致.本实验提示尿液是更敏感的蛋白生物标志物的来源.     

尿蛋白质组学在疾病标志物研究中的应用

尿液是重要的疾病标志物来源. 本文介绍了当前尿蛋白质组学的研究进展和尿液中疾病标志物研究的主要问题, 并对未来的发展进行了展望. 由于实际的临床问题通常是对症状相似的多种疾病进行鉴别诊断, 仅仅比较某一种疾病组和健康人对照组的尿蛋白质组差异不足以找到具有诊断能力的标志物. 另外, 尿蛋白质组在个体间和同一个体的不同生理条件下的变化也为疾病标志物的寻找带来了困难. 本文提出, 进行正常人群个体间和不同生理条件下尿蛋白质变化范围的研究可以为鉴定疾病标志物提供参考标准, 从而帮助研究者发现由疾病、而不是生理学差异引起的蛋白的变化. 比较蛋白在血浆和尿液中丰度的变化可以揭示肾脏的生理学功能和发现疾病标志物. 最后提出, 建立一个数据共享平台, 收集和整合已有的疾病标志物研发成果, 将大大推动尿蛋白质组研究的发展.     

大鼠、豚鼠和金黄地鼠的尿液蛋白质组比较

生物标志物是指与生理或病理变化相关的可监测的变化。尿液作为机体的一种排泄物,不受稳态机制的调节,可以反映机体的多种变化。动物模型可以模拟人类疾病过程,监测疾病的变化,并为早期诊断提供线索。大鼠作为常用的模型动物并非所有疾病的优势模型动物,因此比较大鼠与其他动物的尿液蛋白质组,从而为其他疾病选择优势模型动物提供线索。文中通过膜上酶切切成肽段再通过液相色谱与串联质谱偶联技术(LC-MS/MS)分析肽段信息,比较大鼠、豚鼠和金黄地鼠的尿液蛋白,结果显示3种鼠的尿蛋白数量不同,在机体不同系统中表达情况不同,参与的生物功能也不同。这为不同疾病选择不同的优势模型动物提供了依据。     

肺鳞状细胞癌特异性甲基化候选诊断标志物的识别

甲基化异常是肿瘤早期的频发事件,DNA甲基化随着时间的推移相对稳定,并且可以在血液中非侵入性地检测到,因此DNA甲基化具有成为癌症早期诊断生物标志物的巨大潜力.为了找到肺鳞状细胞癌(LUSC)潜在的诊断标志物,本文提出了一种LUSC特异性候选诊断标志物的识别方法,使用癌症基因组图谱数据库(TCGA)的LUSC的甲基化数据集,通过比较LUSC与正常肺组织和其他癌症类型,得到了6个LUSC特异性甲基化位点,使用支持向量机建立诊断模型,采用六折交叉划分数据集,验证特异性标志物的有效性. 6个标志物的组合在预测LUSC方面达到约93%～99%的灵敏度,在排除正常组织时达到100%的特异性,在排除其他癌症时达到约99%的特异性.我们的研究为LUSC的早期诊断提供了潜在的生物标志物.     

糖尿病肾病蛋白质组学研究进展

糖尿病肾病(diabetic kidney disease, DKD)是糖尿病的主要并发症之一,严重威胁人类健康与生命.截至目前, DKD的致病机制尚未阐释清楚,且临床常用诊断方法的灵敏性和准确性并不十分理想,从而导致DKD确诊后治疗方案的确定比一般性肾脏疾病更为棘手.蛋白质作为生命活动的主要承担者与体现者,直接参与和调控各种生命过程.从蛋白质组学水平开展DKD研究,能够从整体、动态、互作网络等视角探究该疾病相关分子机制.针对不同生理病理条件下的DKD临床样本开展蛋白质组学研究,可全面探查与DKD显著相关的关键蛋白质;通过对这些蛋白质进行深入分析和验证,能够更直观地理解DKD发生发展的分子机制,并获得DKD进程相关候选标志物和后续疾病的潜在治疗靶点,为DKD的早期诊断和治疗新方法的探究奠定基础.近年来,随着蛋白质组学技术的不断发展,在蛋白质分离、质谱鉴定、生物信息学分析等蛋白质组学核心技术基础上衍生出了许多新兴技术,进一步推动了蛋白质组学在疾病生物标志物筛选、致病分子机制揭示、药物作用蛋白质靶点等研究中的应用.本文基于蛋白质组学研究技术,主要从DKD致病机制研究、早期诊断潜在生物标志物筛选、治疗靶点及效果评估三个方面对蛋白质组学在DKD研究中的应用进展进行了系统性综述.尽管蛋白质组学在DKD研究中取得了长足的进步,但仍具有较大的发展空间,特别是现已识别的大量潜在DKD分子标志物的相关性分析、药物蛋白质作用靶点临床验证与应用将是DKD未来研究的重点.     

中国第一届尿液生物标志物研讨会成功举办

<正>生物标志物的本质是和疾病相关的变化。血液由于机体的稳态机制,变化被很快清除。而尿液汇集身体中大量变化,是寻找和研究生物标志物的理想样本,但尿液生物标志物的研究仍面临很多问题,处在早期阶段。2015年4月25~26日,由北京师范大学基因工程药物及生物技术北京市重点实验室主办,Thormal Fisher独家赞助,在京师学堂召开了"第一届     

慢性肾脏病尿液生物标志物研究进展:聚焦RNA转录标志物

慢性肾脏病(chronic kidney disease, CKD)已经越来越成为世界范围内的主要疾病负担之一,然而,目前仍缺乏早期诊断及动态监测其发生和发展的生物标志物。因此,在未来的精准医疗时代,寻找敏感、无创诊断标志物已经成为CKD诊疗所面临的重要挑战。本文将从尿液的沉渣、上清、细胞外囊泡三个方面,聚焦基因转录标志物(miRNA, mRNA),论述CKD尿液生物标志物的研究进展及尿液基因转录标志物研究所面临的挑战和未来可能的研究方向。     

尿液诊断膀胱癌的研究进展

摘要：膀胱癌是临床常见的发生在泌尿系统的恶性肿瘤,该病的发病率呈现逐年升高的趋势,其复发率也相对较高。早期诊断和定期随访是保证膀胱癌患者长期生存的关键。对于膀胱癌的诊断以及患者的随访通常凭借膀胱镜检查或尿脱落细胞学的测定。然而,前者的检查费用较为昂贵,且属于有创诊断;后者则具有检查敏感性相对较低的特点,还存在较大程度受病理科诊断医生主观因素影响的局限,目前还没有尿液生物标志物可以替代传统的诊断方法。膀胱肿瘤具有广泛的异质性,不同的疾病表型具有不同的分子差异。因此,引入尿液生物标志物来诊断疾病,评估疾病的侵袭性、进展的风险、复发的可能性和预后具有重要的临床价值。本文总结了目前尿液所含生物标志物诊断膀胱癌的研究现状,并对此领域的主要研究进展进行综述。     

食管鳞癌的蛋白质组学

大部分食管鳞癌（esophageal squamous cell carcinoma, ESCC）确诊时已发展至中晚期,临床治疗效果差,是导致我国华北地区ESCC死亡率居高不下的主要原因之一.因此,亟需筛查ESCC特异性、敏感性的生物标志物,以期用于ESCC早期诊断、个体化分子靶向治疗和预后评价. 与相对稳定、携带遗传信息的基因组不同,蛋白质组具有时空变化特性,由此构成生命活动复杂性的物质基础.在病理情况下,蛋白质组能够精确反映患病组织器官的功能状态,因此为疾病的监测提供了窗口.本文总结了ESCC蛋白质组研究现状及差异表达的蛋白质谱,并探讨了ESCC候选分子标志物的潜在临床应用价值.     

蛋白质组学在妊娠期高血压疾病中的研究进展

蛋白质组学的兴起能快速筛选并鉴定疾病的特异性生物标志物,有助于研究妊娠期高血压疾病的病因、发生机制,通过特异性生物标志物进行早期诊断,从而改善母儿结局,降低母儿严重发病率和死亡率。本文综述近年来与妊娠期高血压疾病相关的蛋白质研究及其在妊娠期高血压疾病患者血液、脑脊液、尿液、羊水、滋养细胞中差异蛋白质谱的分析,为进一步研究提供思路。     

表观遗传生物标志物在人类疾病早期诊治中的研究进展

表观遗传修饰异常见于人类的多种疾病(如肿瘤、老年性疾病、发育源性疾病等),影响着这些疾病的发生发展。已有的研究表明,异常表观遗传改变可以作为疾病状态和疾病预测的生物标志物。表观遗传修饰改变的可逆性和可控性也为疾病早期的预防和治疗提供了新策略。本文对DNA甲基化修饰、组蛋白共价修饰、非编码RNA等三种表观遗传方式在肿瘤、老年性疾病和发育源性疾病的研究,以及三者作为表遗传生物标志物在疾病早期诊断和治疗的应用展开介绍,以期为肿瘤、老年性和发育源性相关疾病的诊断与治疗提供借鉴和 参考。     

农业景观异质性对生物多样性与生态系统服务的影响研究进展

农业景观是人类生活所需资料的最主要来源地,农业景观及其提供的生物多样性和生态系统服务是影响人类福祉的最主要因素之一。系统梳理了景观异质性变化对生物多样性和生态系统服务影响的相关研究,总结指出:(1)农业景观格局变化会强烈的影响着区域生物多样性和生态系统服务,但总体上更关注了空间异质性,对于时间和功能异质性的研究仍需加强;(2)尺度效应、大尺度上景观背景的差异、种间差异、营养级联效应等会对景观异质性和生物多样性、生态系统服务间的关系产生显著的、综合的、交互的影响效应。未来区域农业景观中如何通过景观构建和管理措施的施行来确保生物多样性与生态系统服务供给的持续稳定仍需进一步加强以下内容的研究:景观异质性变化在时间上和功能上的影响效应及其阈值的探讨;跨尺度、多因素、多物种类群与多生态系统服务的综合及其交互作用;不同生物类群和不同生态系统服务间的权衡;景观异质性提高与有效生境面积下降及其引起的生物随机丧失间的权衡等问题。     

红景天苷改善马拉松业余选手氧化应激损伤引起的代谢通路改变的研究

为了探讨红景天苷对马拉松业余选手定量负荷后机体氧化应激损伤的影响,采集8名受试者服用红景天苷一个月前后安静时和定量负荷后的尿液与血液,测定血清抗氧化水平和心肌酶系活性,尿液进行代谢组学分析。发现定量负荷后较安静时受试者血清抗氧化能力失衡,心肌微损伤,尿液中筛选出缬氨酸等15种潜在生物标志物;补充红景天苷后完成相同负荷时,血清抗氧化酶活性提高,心肌损伤减轻,部分生物标志物显著回调。因此,红景天苷可能通过促进相关氨基酸和脂质代谢,增加脂肪利用,节约蛋白质,进而改善马拉松业余选手的氧化应激和心肌损伤。     

基于代谢组学技术探讨特色傣药肾茶的“雅解”作用机制

中药代谢组学是本草基因组学重要的组成部分,基于代谢组学技术研究中药及民族药作用机理已成为中药现代化研究的重要手段之一.傣药为中国"四大民族药"之一,具有完善的理论体系,其中"雅解"理论是其最具特色的医药理论."雅解"为傣语,意译为解药;肾茶是傣药"解药"之一,傣族人民长期代茶饮,临床上具有显著的保健和"解毒"作用.本研究应用液相色谱-质谱联用技术检测给予正常大鼠(Rattus norvegicus)肾茶提取物后大鼠尿液和血清中代谢物的变化,质谱数据采用正交偏最小二乘法判别分析方法寻找正常组和给药组之间的代谢物差异,并通过变量重要性投影选取潜在生物标志物,结合质谱信息和数据库检索对潜在生物标志物进行鉴定,将鉴定到的生物标志物输入MetPA数据库中构建代谢通路和关联网络.结果表明,两组大鼠尿液和血清中代谢物模式识别得到了很好的区分,分别发现并鉴定了39个尿液的潜在生物标志物和26个血清的潜在生物标志物,尿液的生物标志物主要与三羧酸循环、氨基酸代谢、辅酶A生物合成、脂类代谢、嘌呤代谢、胆汁酸合成等13条代谢通路相关,血清的生物标记物主要与氨基酸生物合成、氨基酸代谢、脂类代谢等5条代谢通路相关.该研究发现,口服肾茶提取物后可能提高机体基础代谢水平及免疫能力,同时提高机体对毒素的分解能力从而发挥其"解毒"机制.本研究为阐明肾茶的"雅解"机制提供了科学依据,同时为扩大肾茶的临床应用以及傣药中其他"雅解"类品种的开发提供了借鉴,也为丰富传统医药中"治未病"理论的科学内涵提供了参考.     

MicroRNA：从生物标志物到基因治疗

microRNA（miRNA）作为生物标志物和治疗靶点的价值已被公认。简介miRNA及其生物合成与功能,探讨 miRNA与疾病 及癌症的关系,综述miRNA在疾病治疗中及作为生物标志物的应用研究。