CN101208611A

CN101208611A - 精神病性障碍的生物标记

Info

Publication number: CN101208611A
Application number: CNA2006800197598A
Authority: CN
Inventors: S·巴恩; 黄自建; 曾子文
Original assignee: Cambridge Enterprise Ltd
Current assignee: Psynova Neurotech Ltd
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2008-06-25
Also published as: GB0511302D0

Abstract

本发明涉及一种诊断或监测例如精神分裂障碍或双相型障碍的精神病性障碍的方法，包括测量取自测试受试者的脑脊液样品中存在的一种或多种生物标记，所述生物标记选自：葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐类和pH。本发明还涉及对受试者的精神病性障碍进行诊断或监测的方法，包括：提供取自该受试者的CSF测试样品，对所述CSF测试样品进行谱分析以提供一个或多个谱、并将该一个或多个谱与一个或多个对照谱比较。本发明还涉及实施本发明的方法的传感器、生物传感器、多分析物板或阵列、测定方法和试剂盒。

Description

精神病性障碍的生物标记

技术领域

本发明涉及使用生物标记诊断或监测精神病性障碍特别是精神分裂性障碍和双相型障碍的方法。该生物标记和使用该生物标记的方法可用来辅助诊断，并可用来评估精神病性障碍的发病和发展。本发明还涉及生物标记在临床筛选、预后评价、疗法评估和药物筛选以及药物开发中的用途。

背景技术

现有的精神病性病症例如精神分裂性障碍和双相型障碍的诊断仍然是主观的，这不仅是因为症状的复杂范围及其与其他精神障碍的相似性，而且也因为经验性疾病标记的缺乏。在临床上极其需要诊断测试和治疗重度精神疾病的更有效的药物。

精神病是一种重度精神疾病的症状。虽然它并不只和任何特定心理或生理状态相关，但是它特别与精神分裂性障碍、双相型障碍(躁狂忧郁)和重度临床抑郁症相关。精神病的特征为基本知觉、认知、情感和理智过程的障碍。经历精神病发作的个体可能出现幻觉(经常为听觉和视觉的幻觉)、具有偏执或妄想信念、出现个性改变和并表现出混乱思维(思想紊乱)。这有时会伴有如缺乏对其行为的反常性和古怪性的自知力、人际关系困难和进行日常生活的能力受损的特征。

精神病在脑损伤病例中并不罕见，并且可能在服用药物后出现，特别是在超剂量服用或长期服用之后出现；某些化合物可能更容易导致精神病，并且一些个体表现出的敏感性比其它个体的更强。致幻药的直接效应通常不被归为精神病，原因在于当药物从体内代谢时，它们的作用就会减弱。还已知长期的精神压力也会压抑精神状态，然而确切的机制并不确定。没有其他任何精神疾病的情况下由压力触发的精神病被称为短暂的反应性精神病。因此，精神病是对行为和举止的一个复杂组的描述性术语。精神分裂性障碍个体可能在很长的时间内不出现精神病，并且双相型障碍或抑郁症个体可能具有情绪症状而没有精神病。

幻觉被定义为在没有外界刺激的情况下的感知觉。精神病性幻觉可能出现在五种感觉中的任何一种中，并且可以以几乎任何形式发生，可能包括简单感知(例如光、颜色、味道、气味)或者更加深刻的经验，例如看到形状完整的动物或人并与之互动，听到声音和复杂的触觉。幻听，特别是听到声音的经历，是精神病常见并通常为主要的特征。由幻觉产生的声音可能是谈话，或与某人交谈，并且可能涉及几个不同角色的交谈者。当幻听是贬损的、命令式的或全神贯注的时候，它们倾向于带来特别的痛苦。

精神病可以包括妄想或偏执狂，分为原发型和继发型。原发型妄想被定义为突然出现并且就正常心理过程而言是无法理解的，而继发型妄想可以被理解为受个人所处的背景或者当时的境况影响，即表示“真实”境况的妄想性解释。

思维障碍描述了意识障碍的潜在紊乱，并且主要依据其对语言和书写的内容和方式的影响进行分类。患病个人也可能出现语言促迫(连续不断快速地说话)、思维出轨(derailment)或思维奔逸(交谈中或不恰当地转换话题)、思维中断、出现音联(rhyming)和意联(punning)。

在持续时间方面，个体之间的精神病发作可能不同。在短暂的反应性精神病中，精神病的发作通常直接和特定的应激性生活事件相关，因此患者通常在两周以内自然地恢复到正常机能。在某些罕见的病例中，个体可能保持典型(full blown)的精神病状态达数年，或者可能在大部分时间出现有衰减的精神病症状(例如轻度幻觉)。

患有短暂的精神病发作的患者与(例如)精神分裂症导致的精神病个人有许多相同的症状，并且这个事实已经被用来支持这一观念：精神病主要是脑中的某些特异生物系统的故障。

精神分裂症是一种主要的精神性障碍，患病者占总人口的1％。已发现在不同性别和不同的文化和地理区域中该病的患病率基本相当。世界卫生组织发现精神分裂症是世界上造成残疾的第四大病因，它占全部DALY(失能调整寿命年)的1.1％和YLD(失能寿命损失年)的2.8％。据估计，在1991年一年美国因为精神分裂症造成的经济花费超过190亿美元，这超过了所有癌症的总花费。在精神分裂症早期进行有效治疗可以改善预后，并有助于降低与该疾病有关的花费。

精神分裂症的临床症状包括一些没有联系的临床特征，包括阳性症状(幻觉、妄想、思想错乱和行为怪异)；阴性症状(运动能力减退、情绪体验和表情的范围受限以及快乐程度降低)；以及各个个体之间不同程度的认知损害。没有某一症状是精神分裂症特有的，并且/或者存在于每个病例中。由于临床症状上没有统一性，所以现有的精神分裂症的诊断和分类还是基于患者表现的临床症状。这主要是因为精神分裂症的病因学还不清楚(实际上大多数精神疾病的病因学都还不清楚)，并且基于病因学的分类还不可行。精神分裂症的临床症状经常与其他神经精神障碍和神经发育障碍中观察到的症状相似。

由于精神分裂性障碍患者表现的症状十分复杂，并和其他精神障碍很相似，所以目前精神分裂症的诊断还是基于繁琐的临床检查/对患者的家族病史、个人病史、当前症状(精神状态检查)和是否存在其它障碍进行会诊来做出。这种评估可以做出“高度疑似”的诊断，从而可制定最初的治疗计划。为了确诊为精神分裂症，患者(有少数例外)应具有至少六个月的精神病的“意识丧失”症状(DSM IV)并表现出正常功能不断变得困难。

世界卫生组织在1992年颁布的精神和行为障碍的ICD-10分类标准是欧洲的精神科医师用于诊断精神健康状况的最常用的手册。该手册提供了对精神分裂症的详细诊断指南并定义了以下各种形式的精神分裂症：精神分裂症、偏执型精神分裂症、青春型精神分裂症(hebrephrenic schizophrenia)、紧张型精神分裂症、混合型精神分裂症、精神分裂症后精神分裂症(post-schizophrenic schizophrenia)、残留型精神分裂症和单纯型精神分裂症。

由美国精神病学学会(华盛顿特区)在1994年出版的精神障碍诊断与统计学手册第四版(DSM IV)，在英国和美国都已被证明是在精神健康问题的分类和诊断方面的卫生职业人员的权威性参考手册。这本手册描述了精神健康疾病(包括精神分裂性障碍、双相型障碍和相关的精神障碍)的诊断标准、亚型、相关特征和鉴别诊断的标准。

精神分裂症的DSM IV诊断标准：

A.特征性症状：以下症状中的两种(或多种)，每种症状均应在一月内(如果治疗成功，期限可较短)的显著时间范围内出现：妄想、幻觉、言语错乱(例如经常性的思维出轨或不连贯)、全身错乱性或紧张性行为、阴性症状，即情感冷淡、精神性失语症或意志减退(avolition)。若妄想荒谬怪异，或幻觉是由对患者的行为或思想作实况广播样评议的声音，或由在互相对话的两个或多个声音构成，则仅需一种标准A中的症状就已足够。

B.社交/职业功能障碍：自疾病发作以来在显著时间段内，一个或多个重要方面的能力(如工作、人际关系或自我照料)明显地较发病前的水平差得多(或者如果发病于童年或青少年，则为未能达到应有的人际关系、学业、或职业水平)。

C.病期：疾病的持续性症候至少持续6个月。该6个月的时间必须包括症状(即活动期症状)符合A标准的至少1个月(如果治疗成功，期限可较短)，并且可包括前驱症状期或残留症状期。在上述前驱期或残留期期间，疾病的征候可表现为仅有阴性症状或A标准中所列2个或多个症状的轻微表现形式(例如，古怪的想法，不寻常的知觉体验)。

D.排除分裂情感性障碍及心境障碍：伴有精神病性特征的心境障碍和分裂情感性障碍均已排除，因为(1)没有重性抑郁发作、躁狂性发作或混合性发作与活动期症状同时发生；或者(2)如果活动期症状期期间出现情感发作，其总的持续时期与活动期和残留期的持续时间相比均较短。

E.物质/一般医学病症的排除：该疾病并非是由于某种物质(例如，某种药物的滥用、某种治疗药品)或由于被称为“器质性”脑障碍/综合征的一般医学病症所导致的直接生理效应。

F.与综合性精神发育障碍的关系：如有孤独症或另一种综合性精神发育障碍的病史，那么除非还出现至少一月(如果治疗成功，限期可较短)的明显妄想或幻觉，否则不另外作精神分裂症诊断。

精神分裂症亚型：

1.偏执型：满足下列标准的精神分裂症类型：带有一种或多种妄想(特别是有受迫害的内容)或频繁出现幻听。未明显出现下列症状：言语错乱、错乱性或紧张性行为、或者情感贫乏或不当。

2.紧张型：至少有下列两种临床明显表现的精神分裂症类型：表现为僵直(包括蜡样屈曲)或木僵的运动性静止(motoric immobility)，运动性活动过多(excessive motor activity)(明显无目的并且不受外部刺激影响)、极端违拗(明显无动机地违抗所有指示或者保持某种僵硬姿势对抗试图移动他的企图)或沉默，表现为作出某种姿势(主观假想不当或怪异的姿势)、刻板的运动、明显装相、明显地扮怪相等古怪随意运动，模仿言语或模仿动作。

3.错乱型：满足下列标准而且不满足紧张型标准的精神分裂症类型：下列所有症状均明显：言语错乱、行为错乱、情感贫乏或不当。

4.混合型：存在满足A标准的症状但不满足偏执型、错乱型或紧张型的标准的精神分裂症类型。

5.残留型：满足下列标准的精神分裂症类型：没有明显的妄想、幻觉、言语错乱和全身错乱性或紧张性行为。疾病持续出现，表现为仅有阴性症状或精神分裂症A标准中所列2个或多个症状的轻微表现形式(例如，古怪的想法、不寻常的知觉体验)。

精神分裂症相关特征

精神分裂症的相关特征包括：学习困难、活动减退、精神病、情绪欢快、情绪抑郁、躯体功能不全或性功能障碍、活动过度、犯罪或强迫感、性欲表现不正常、奇怪/古怪或多疑的人格、焦虑或恐惧或依赖性人格、好表现或怪异或反社会的人格。

许多障碍都与精神分裂症有着相似甚至相同的症状：由于一般的医疗病症、谵妄或痴呆造成的精神病性障碍；物质诱导的精神病性障碍；物质诱导的谵妄；物质诱导的持续痴呆；物质相关的障碍；具有精神特征的心境障碍；分裂情感性障碍；未另外指明的抑郁障碍；未另外指明的双相型障碍；具有紧张型特征的心境障碍；精神分裂症样精神障碍；短时精神病性障碍；妄想型障碍；未另外指明的精神病性障碍；综合性精神发育障碍(例如孤独症)；伴有(语言交流障碍所致)言语错乱和(注意力缺陷/多动症所致)行为错乱的儿童期表现；分裂型障碍；分裂样人格障碍和偏执型人格障碍。

对于躁狂抑郁/双相情感障碍(BD)的DSM IV诊断学分类

已被清楚地定义而足够对它们给出DSM分类的双相型疾病目前仅有两类，分别为双相I型和双相II型。

双相I型：这种障碍以躁狂性发作为特征；躁狂发作是躁狂-抑郁周期的“高”点。虽然有些双相I型个体可能不会经历重性抑郁发作，但是通常在该躁狂期之后会有一段抑郁期。双相I型患者中还经常出现混合的状态，其中躁狂或轻躁狂症状和抑郁症状同时出现(例如躁狂的思维奔逸伴随抑郁)。而且，烦躁不安性躁狂也很普遍，这是一种以易怒和易激惹为特征的躁狂。

双相II型：这种障碍以重性抑郁发作和轻躁狂发作(较轻形式的躁狂)相交替为特征。轻躁狂发作为破坏性较轻的躁狂形式，并且可能以低水平的非精神病性的躁狂症状为特征，例如以活力比平时更丰富或情绪比平时更积极为特征。这可能并不影响个体在每日生活方面的行为能力。轻躁狂和躁狂的判断标准的区别仅在于轻躁狂的持续时间较短(轻躁狂的持续时间为至少4天而不是1周)和严重程度较轻(对行为能力没有明显损害，无须住院治疗，也没有精神病特征)。

如果抑郁和躁狂症状间歇发作持续两年并且不满足重性抑郁或躁狂发作的标准，则可在诊断上归类为循环情感性障碍(Cyclothymic disorder)，这是一种较轻形式的双相情感障碍。循环情感性障碍的确诊要经过两年时间，该障碍是以中间间以稳定期的频繁短期轻躁狂和抑郁症状为特征的。

快速循环发生在个体的情绪快速连续地由抑郁波动到轻躁狂或躁狂时，其间没有或几乎没有稳定期。当个体在一定年限内出现四次或多次满足重性抑郁、躁狂、混合或轻躁狂发作标准的发作时，就被称为经历快速循环。某些经历快速循环的个体可在每月、每周甚或每天都经历相型转换(有时也称为超快速循环)。

如果躁狂、抑郁、混合情绪或轻躁狂的症状是直接由例如甲状腺疾病或中风的医学病症所引起的，则目前将其诊断为由于一般医学病症导致的心境障碍(Mood Disorder Due to a General Medical Condition)。

如果躁狂情绪是由抗抑郁药、ECT引起的或者由于个体使用“街头”药物(street drugs)而引起的，则将其诊断为具有躁狂特征的物质诱导心境障碍。

对于因服用抗抑郁药物引起而不是自发发生的躁狂性发作，已被归入双相III型诊断类别。令人疑惑的是，对于经历轻躁狂或燥郁环性气质(cyclothyrnia)(即轻度的躁狂)而没有重性抑郁的个体，也被归入了双相III型诊断类别中。

躁狂症

躁狂抑郁包括两种不同并且对立的情绪状态，由此抑郁和躁狂交替出现。DSM IV给出了必须满足的多个标准，满足这些标准的疾病才能被归类为躁狂症。首先，个体的情绪必须是兴奋的、自大的或易激惹的。该情绪必须与稳定期中该个体的正常情感状态不同。必须在显著较长的时间段内呈现明显的改变。患者必须变得相当兴奋并且有夸张的想法。他们也可能变得非常易激惹，可能在态度上明显的表现为“狂妄自大”。躁狂症的第二条主要标准强调必须以显著程度存在下述症状中的至少三种：自身重要性的夸张感觉、睡眠的需要减少、言语增多、意念飘忽或思维奔逸、容易分心、有意图的活动增加。过度沉迷于能带来快感但却有不良后果的活动(例如性生活和消费过度)。DSM IV中躁狂症的第三条标准强调情绪的改变应显著到足以影响个体的工作表现或参加常规社会活动的能力或人际关系。这第三条标准主要用于强调躁狂和轻躁狂的区别。

抑郁

DSM IV提出了临床上确定重性抑郁的多个标准。病症必须出现至少两周，并且必须具有下述症状中的五种：基本上每天的大部分时间都情绪低落；基本上每天对于几乎所有的活动都失去兴趣或乐趣；体重和食欲改变；睡眠障碍；生理活动减少；疲惫和活力减退；感觉没有价值或过度的犯罪感；注意力不集中；有自杀的念头。

在对重性抑郁进行表征的五种症状中，情绪抑郁和对日常活动失去兴趣这两个症状都必须明显。将患有躁狂抑郁个体的抑郁情绪症状和患有重性抑郁患者的症状区别开是很难的。心境恶劣(dysthymia)比单相型抑郁的症状稍轻但是会更持久。

目前获得正确诊断精神病性障碍的较长的过程可能会使适当的治疗发生延误，这可能会引起严重的具有中长期疾病后果的并发症。迫切需要开发客观的诊断方法、测试和工具，以协助辨别各种具有相似临床症状的精神病。针对精神病性障碍例如精神分裂性障碍和/或双相型障碍的客观诊断方法和测试将有助于在疾病过程中(治疗反应、顺应性等)监测个体，并且也可以被用于确定预后，而且还提供药物筛选和药物开发的工具。

不幸的是，目前针对精神病性障碍例如精神分裂症或双相型障碍并没有一种标准的、灵敏的、特异性的检测。

目前正在开发的一种用于精神分裂症诊断分析的生物化学检测是烟酸皮肤发红测试，该测试基于这样一个观察结果，即：由于花生四烯酸代谢异常，一些精神分裂症患者对烟酸皮肤试验没有反应。然而，不同的研究所显示的这种测试的特异性和灵敏性相当不稳定，可从23％变化到87％，表明这种测试的可靠性和有效性还需要验证。

国际专利申请公布文本No.WO 01/63295描述的方法和组合物可用于神经精神疾病或神经系统疾病(包括BAD(双相型情感障碍)、精神分裂症和血管性痴呆)的筛选、诊断和预后评定，用于对这些疾病的治疗的有效性进行监测和用于药物开发。

其他基于额叶、颞叶和基底神经节的细微改变的技术(例如磁共振成像或正电子发射断层成像)对于个体患者中精神分裂性障碍的诊断、治疗或预后价值不大，这是因为所报道的精神分裂症个体和正常比较受试者之间这些结构的差异的绝对大小通常很小，并且在两组之间还有明显的重叠。这些神经成像技术在排除其他可能伴有精神分裂性症状的疾病(例如脑部肿瘤或出血)方面受到很大程度上的局限。

因此，需要识别灵敏的和特异的生物标记，所述生物标记可用于在活体受试者中进行诊断并监测精神病性障碍例如精神分裂性障碍或双相型障碍。此外，很明显需要用于鉴定和评估用于治疗上述病症的已有治疗剂和新治疗剂的方法、模型、测试和工具。

存在在容易取样的体液中(例如脑脊液(CSF)、血清、尿液或唾液)的生物标记将被证明可用于精神病性障碍的诊断，协助对治疗反应和顺应性的预测和监测，并且协助新药物靶向的鉴定。合适的生物标记在为提高临床结果或预防病状设计的早期或症状前的新治疗的开发中也是重要的工具。

生物标记的验证可以检测与精神障碍的反转或进展特别相关的早期变化，它对监测和最优化介入是至关重要的。作为预测物使用的这些生物标记可以帮助鉴别高危人群和疾病亚组，他们可以作为化学介入试验的靶向人群；同时作为替代指标的生物标记潜在可能用来评估预防性介入的效果和费用效益，其速度是现在以明显精神障碍的发病作为的指标所无法达到的。

代谢组学研究可以用于生成个体代谢状态的特征模式或者“指纹”。对生物样品(例如生物液体)的代谢组学研究提供了整个机体的生物化学状态的信息。

“代谢组学”传统上被定义为“活体系统对病理生理学刺激或遗传修饰的多参数代谢反应的定量测量”。代谢组学从利用¹H NMR光谱法发展为研究生物样品(生物液体、细胞和组织)的代谢组成，并且从应用模式识别(PR)、专门的系统和其他化学信息学工具的研究发展为对NMR产生的复杂的代谢数据组进行解读和分类并提取有用的生物学信息。

对外界刺激，生物液体通常表现出代谢物图谱的很细微的变化。饮食、起居和激素变化也可以影响生物液体的组成，并且如果能够从这些分析中得出正确的生物化学推理，则区分这些影响很显然是重要的。生物液体的NMR谱提供的生物标记信息是很细微的，因为代表许多通路的几百种化合物通常可同时被测定。

生物样品的¹H NMR谱提供了获得该样本的机体的一系列在生物学上很重要的内源性代谢产物的特征代谢“指纹”或图谱[1-5]。该代谢图谱随疾病、机体障碍、中毒过程或异质物(如药物成分)而发生特征性变化。对生物样品中的代谢物模式的差异进行定量可以给出疾病或障碍的潜在分子机制的信息和知识。在药物作用的评估中，每种化合物或每类化合物可引起生物样品中内源性代谢物浓度和模式发生特征性变化。

该代谢变化可以用自动化计算机程序表征，所述自动化计算机程序将生物样品中测定的每种代谢物表示为多维空间的坐标。

代谢组学技术已经被应用于鉴定代谢、肝和肾疾病、心血管疾病、胰岛素抗性和神经变性障碍的先天性缺陷的生物标记[3，4，6-9]。虽然在生物液体例如尿和血浆方面已经进行了大量的疾病研究，但是以疾病诊断和作为生物标记的关键代谢物的鉴定为目的在CSF上进行的代谢物图谱的研究相对较少[10-15]。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种诊断或监测受试者的精神病性障碍的方法，包括：

(a)提供来自所述受试者的测试生物样品，

(b)对所述生物测试样品进行谱分析，以提供一个或多个谱，并，

(c)把所述一个或多个谱与一个或多个对照谱进行比较。

本发明的方法可以测试的生物样品包括全血、血清或血浆、尿、唾液、脑脊液(CSF)或其他体液(粪便、泪液、滑膜液、痰)、呼气(如凝结的呼气)，或者它们的提取物或纯化物，或者它们的稀释液。生物样品也包括从活体受试者或在死后取样的组织匀浆、组织切片和活检组织标本。该样品可以经过处理，例如合适的稀释或浓缩，并且以通常的方式储存。

在一个实施方案中，本发明提供了一种诊断或监测受试者的精神病性障碍的方法，包括：

(a)提供来自所述受试者CSF的测试样品，

(b)对所述CSF测试样品进行谱分析获得一个或多个谱，并，

(c)把所述一个或多个谱与一个或多个对照谱进行比较。

本发明的监测方法可以用于监测精神病性障碍的发病、发展、稳定、改善和/或减轻。

这里用到的术语“诊断”包括对精神病性障碍特别是精神分裂性障碍、双相型障碍、相关精神病性障碍或它们的素因(predisposition)的鉴定、确认和/或表征。素因的意思是受试者现在未患有障碍，但是在某一段时间内容易患上该障碍。

精神病性障碍是有可辨认的症状的精神病的障碍，它包括神经精神障碍(精神病性抑郁症和其他精神病性发作)和神经发育障碍(特别是泛自闭症障碍(autistic spectrum disorder))、神经退行性障碍、抑郁、躁狂症、并且特别是精神分裂性障碍(偏执型、紧张型、错乱型、混合型和残留型)和双相型障碍。

术语“生物标记”意为某种过程、事件或情况的区别性生物标志物或生物来源标志物。生物标记可以用于诊断(例如临床筛选)、预后评估的方法；并可用于监测治疗效果、识别对某种特定药物最可能有反应的患者、筛选和开发药物。生物标记对于识别新型药物疗法和发现药物疗法的新靶标都是有价值的。

大量的谱技术可以用来产生谱，包括NMR谱法和质谱法。在优选的方法中，谱分析通过NMR谱法特别是¹H NMR谱法进行。可以产生一个或多个谱，可以测定一组谱(即多个谱)，包括小分子的一个谱和大分子的另一个谱。获得的谱可经过谱编辑技术的处理。可以使用一维或二维NMR谱法。

使用NMR谱法研究复合的生物混合物的优点是，该测量经常可以使用最少量的样品制备(通常仅加入5-10％的D₂O)，并且可以得到整个生物样品的详细的分析图谱。

样品体积很小，对于标准探针通常为0.3到0.5ml，对于微探针最低至3μl。利用流动注射技术获得的简单NMR谱是快速和高效的。通常需要抑制水NMR的共振。

高分辨率NMR谱法(特别是¹H NMR)特别适用。使用¹H NMR谱法的主要优点是该方法的速度快(在5到10分钟可以得到谱)、需要样品制备量很小以及它可为生物液体中所有的代谢物(不管其结构类型如何)提供非选择性检测物，唯一的前提是它们存在的量高于NMR实验的检测极限，并且它们包含不可交换的氢原子。

理想的是，生物样品例如体液的NMR研究在可获得的最高磁场进行，以得到最大分散度和敏感度，并且大部分的¹H NMR研究在400MHz或以上例如600MHz进行。

通常，为了指定¹H NMR谱，与真实材料进行比较和/或通过将真实参照标准品标准加入所述样品来进行比较。使用的对照谱可以是从正常受试者的生物学样品(例如CSF样品)的谱分析获得的正常对照谱，和/或从精神病性障碍受试者的生物学样品(例如CSF样品)的谱分析获得的精神病性障碍对照谱。

指定的进一步确定通常需要使用其他的NMR方法，所述NMR包括例如2-维(2D)NMR方法，特别是COSY(相关光谱学)、TOCSY(完全相关光谱学)、翻转探测异核相关方法(inverse-detected heteronuclear correlation method)，例如HMBC(异核重键相关)、HSQC(异核单量子相干)和HMQC(异核多量子相关)、二维J分辨(JRES)法、自旋回波法、驰豫编辑、分散编辑(例如1D NMR和2D NMR两者，例如分散编辑的TOCSY)和多量子过滤。

通过比较谱与正常和/或精神病性障碍对照谱，该测试谱可以被分类为具有正常图谱和/或精神病性障碍图谱。

谱比较可以在整个谱或者谱的选定区域进行。谱比较可涉及到评估引起与正常谱图有偏差的谱区域的变化情况，并且特别涉及到评估这些区域内的生物标记的变化情况。

理解生物液体(例如CSF)的1D和2D NMR的生物化学信息的限制因素是它们的复杂性。虽然该代谢组学的方法的应用已为大家所接受，但是它的潜能还没有被完全开发出来。代谢的变化通常是细微的，并且需要检测具体分析物的强有力的分析方法，特别是当数据(例如NMR谱)颇为复杂的时候。对这些复杂多参数数据进行比较和研究的最有效的方法是把1D和2D NMR代谢组学方法与基于计算机的“模式识别”(PR)方法和专家系统联合使用。

测试人群的分析数据(例如NMR谱)的代谢组学方法(它应用多变量统计分析和模式识别(PR)技术，并任选地应用数据过滤技术)形成准确的数学模型，该数学模型可以随后用来对测试样品或受试者进行分类，和/或应用在诊断中。

谱对比可能包括该谱的一种或多种化学计量学分析。术语“化学计量学”被用来描述模式识别(PR)方法和相关多变量统计方法在化学数字数据上的应用。因此，比较可包括一种或多种模式识别分析方法，它们可以通过一种或多种有监督和/或无监督的方法实现。

模式识别(PR)方法可以被用来降低数据组的复杂性、产生科学的假设和检验假设。通常，使用模式识别算法可鉴定、并且结合某些方法解释在复杂系统中的某些非随机特征，这些特征可能由于限定该系统的参数中的噪音或随机变异而变得难以理解。而且，所使用的参数的数量可能很大，因此对规律性和非规律性的判断可能是困难的，通过人脑进行的这类判断最好不超过三维。

通常测量的描述符的数量大大多于三个，因此简单的散点图已不能用来观测样品间的任何相同或不同。模式识别方法已经被广泛应用于表征许多不同类型的问题，涵盖例如语言学、指纹学、化学和心理学。

在本文描述的方法中，模式识别是利用多变量统计(参数和非参数)来分析光谱数据，并且因此基于一系列实际测量值对样品分类并预测某些因变量的值。有两种主要方法。其中一组方法叫做“无监督的”，它们以合理的方式简单减少了数据复杂性并同时产生能够被肉眼解释的显示图。另外一种方法被称为“有监督的”，藉此类型或临床结果已知的训练集样品被用来产生数学模型，并且该模型被独立的验证数据集评估。

无监督的技术被用来确立在一个数据集中是否存在任何固有的聚类(clustering)，由映射(map)样品的方法组成，所述映射样品的方法通常根据它们的性质通过降维进行，没有参考任何其他独立知识，例如没有样品类别的先验知识。无监督方法的实例包括主成分分析(PCA)、非线性映射(NLM)和聚类方法例如系统聚类分析。

最有用并最容易应用的无监督PR技术之一是主成分分析(PCA)(参见例如[40])。主成分(PC)是从有合适加权系数的初始变量的线性组合生成的新的变量。这些PC的性质如下：(i)每个PC与所有其他PC正交(不相关)，和(ii)第一个PC包含数据集(信息量)的最大部分的方差(variance)，后面的PC包含相应较小量的方差(variance)。

降维技术PCA取m个对象或样品，每个用K维的值(描述符向量)描述，并且提取一组本征向量，它们是描述符向量的线性组合。该本征向量和本征值通过把数据的协方差矩阵对角线化获得。该本征变量可以被认为是一组新的正交图坐标轴，被称为主成分(PC)。通过对该数据矩阵的方差和协方差结构的投影和建模实现对数据中该系统变异的提取。该主坐标轴是描述数据的最大方差的单个本征向量，并且被称为主成分1(PC1)。接着的PC，以本征值的降序排序，描述后面的连续变小的变异性。在数据中没有被PC描述的变异被称为残余方差，并表示模型与数据的拟合程度。描述符向量在PC上的投影被定义为得分值，该得分值显示样品之间或者对象之间的关系。在图解表示法(“得分图”或本征向量投影)中，具有相似的描述符向量的对象或样品会被聚在同一个聚类中。另外一种图解表示法叫做负荷图，它将PC与单个的描述符向量相连接，并且同时显示每个描述符向量对于解释一个PC的重要性以及该PC中描述符向量之间的关系。事实上，负荷值简单而言是原始描述符向量和该PC之间的角度的余弦值。

在该图中，与原始值相近的描述符向量携带的该PC的信息少，而与原始值距离较远的描述符向量(高负荷)在解释中是重要的。

因此从信息量的方面来看，PC得分值最前的两个或三个曲线分别能给出该数据集的“最好”的二维或三维表示。最前的两个主成分得分值，PC1和PC2的曲线以两维给出最大信息量。这些PC图谱可以被用来显现内在的聚类行为，例如对药物和毒素，根据它们的代谢反应的相似性而得出作用机制。因此，聚类信息可以存在于低的PC中，并且这些信息也可以被测定。

另外一种无监督的模式识别方法为系统聚类分析，也可以用于将数据点分组，同一组中的数据点由于在某些多维空间中互相“临近”而相似。例如，单个的数据点可以为例如NMR谱中具体指定的峰的信号强度。用元素ssij＝1-rij/rijmax¹构造“相似性矩阵”S，其中rij是点i和j之间的距离(例如Euclidean点间距离)，rijmax所有点间的最大点间距离。

最远的两个点间的sij将等于0，因为此时rij等于rijmaX。相反地，最近的两个点将有最大的sij，接近于1。扫描该相似性矩阵以寻找最近的点对。该点对用它们间的距离表示，并且然后删除这两点并用一个合并的单点代替。重复这个过程直到只剩下一个点。可以使用许多不同的方法来确定如何连接两个聚类，这些方法包括最近相邻法(也被称为单连接法)，最远相邻法，形心法(包括形心连接、增量连接、中值连接、组平均连接和可变连接变异)。

对于两个相同的点，每个光谱仪每天分析300的样品是可能的(用第一代流动注射系统)，可能需要更加精细的专家系统，例如用例如能够更灵活地确定边界的“模糊逻辑”的技术。

然后可将表示出的关联性(connectivity)绘制成树状图(可用于显示聚类的树状图表)，显示样品一样品关联性与距离的增加(或者相同地相对于相似性的降低)之间的关系。在该树状图中，分枝的长度与不同聚类之间的距离成比例，因此连接一个样品和下一个样品的分枝的长度是它们之间相似性的量度。以这种方式，可以用算法识别相似的数据点。

有监督的分析方法利用给定的样品数据的训练集类信息来优化两个或多个样品类之间的分类。这些技术包括相似类的软独立建模、偏最小二乘法(PLS)方法，例如隐判别分析(PLS DA)的映射；k-最近邻法分析和神经网络。神经网络是对数据建模的非线性方法。使用训练数据集来开发“学习”数据结构的算法，并且可以处理复杂的函数。有几种类型的神经网络已经被成功的用于从谱信息中预测毒性或疾病。

统计技术，例如单向方差分析法(ANOVA)或者本文描述的其他统计方法也可以被应用于数据分析。

本发明还提供了一种用于诊断或监测受试者的精神病性障碍的方法，包括：

(a)提供来自所述受试者的测试生物样品，

(b)对所述测试生物样品进行光谱分析以提供一个或多个谱，

(c)分析所述一个或多个谱，以检测所述谱中的一种或多种生物标记的水平，并且，

(d)把所述一个或多个谱中的所述一种或多种生物标记的水平与对照谱中检测到的所述一种或多种生物标记的水平对比。

本发明还提供一种对患有精神病性障碍的受试者进行诊断或监测的方法，包括：

(a)提供来自所述受试者的测试CSF样品，

(b)对所述测试CSF样品进行光谱分析以提供一个或多个谱，

(c)分析所述一个或多个谱，以检测所述一个或多个谱中的一种或多种生物标记的水平，并且，

(d)把所述一个或多个谱中的所述一种或多种生物标记的水平与一个或多个对照谱对比。

在特别优选的方法中，用核磁共振仪进行谱分析，¹H核磁共振仪更好。

在本发明的包括谱分析的方法中，可能需要提供一个受试者的两个或多个时期提取的生物样品(例如CSF样品)的谱。从一个受试者的两个或多个时期取的生物样品的谱可以互相比较来鉴别不同时期的取样的谱之间的不同。方法可能包括从生物样品分析谱，生物样品从受试者的两个或多个时期提取以定量该生物样品中存在的一种或多种生物标记的水平，和对比两个或多个时期的样品中存在的一种或多种生物标记的水平。

本发明的诊断和监测方法可用于下列的方法：评估精神病性障碍的预后的方法，监测所给予的治疗物质对患有或疑似患有精神病性障碍或者有精神病性障碍相关素因的受试者的效果的方法，以及识别抗精神病药物或促精神病物质的方法。这些方法可能包括：将取自测试受试者的一种生物样品(例如CSF样品)中的一种或多种生物标记的水平与服用该药品前该受试者的一种或多种样品中存在的水平相比，和/或与使用该药品的早期治疗过程中取自该测试受试者的一个或多个样品中存在的水平相比。另外，这些方法可能包括探测从一个测试受试者的两个或多个时期取的生物样品(例如CSF样品)中的该一种或多种生物标记的水平的变化。

在该发明的使用谱分析的方法中，合适的一种或多种生物标记选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐(乙酸盐类)、丙氨酸、谷氨酰胺或pH。

通过使用¹H NMR光谱法结合计算机化的模式分析，对取自对照和精神分裂症受试者的CSF样品进行广泛的代谢谱绘图，从而识别了精神病性障碍特别是精神分裂性障碍的这些生物标记。发现来自初次发病且未接受药物治疗的偏执型精神分裂症诊断患者的样本与年龄相当的正常对照相比，其中的这些生物标记有显著性的差异。精神病性障碍的组中，发现CSF中的葡萄糖水平比正常个体CSF中的水平高；在精神病性障碍的个体中没有发现血清葡萄糖水平有提高。与正常受试者的CSF中的水平相比，发现在患精神病性障碍个体的CSF中乳酸盐和乙酸盐(乙酰化的种类)的水平较低。发现精神病性障碍个体的CSF的pH比正常个体CSF的pH平均低0.1个单位。这种pH的差异造成谷氨酸和丙氨酸共振的化学位移。这些差异构成了CSF中的代谢生物标记，使得能够区分正常个体和患精神病性障碍的个体。

在另一个方面，本发明提供了一种诊断或监测精神病性障碍或其素因的方法，所述方法包括测量取自测试受试者的脑脊液中存在的一种或多种生物标记的水平，所述生物标记选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐类、和pH。这类方法可以被用在监测患有或疑似患有精神病性障碍或者有精神病性障碍相关素因的受试者的治疗(例如一种治疗物质)有效性的方法中。

根据本发明的诊断或监测的方法可能包括：测定从测试受试者的两个或多个时期取样的CSF样品中存在的一种或多种生物标记。可以对比在两个或多个时期取样的样品中的生物标记水平。可评估在两个或多个时期取样的样品中的生物标记水平的任何变化。生物标记水平的调节是精神病性障碍或其素因的有用的指示剂。

CSF中葡萄糖水平随时间的增高预示着障碍的起始或者发展即恶化，而葡萄糖水平的降低预示着障碍的减轻或缓和。

在CSF中，乳酸盐、乙酰化种类或pH的水平随时间的降低预示着障碍的起始或者发展即恶化，而这些生物标记的水平升高预示着障碍的减轻或缓和。

根据本发明的方法可能包括：将从测试受试者中取样的CSF样品中的一种或多种生物标记水平与从该测试受试者中在开始治疗前取样一个或多个样品中的一种或多种生物标记的水平相比，和/或与该测试受试者的治疗早期的受试者中取样的一种或多种样品存在的一种或多种生物标记的水平相比。特异生物标记的水平应与不同样品中的同一生物标记水平相比，即用同类系的生物标记相比较。这种方法可能包括检测取自两个或多个时期的样品中的一种或多种生物标记的量的变化。本发明的方法对抗精神病治疗的评估中特别有用，特别是对于未接受药物治疗的受试者和初次发病的受试者特别有用。如本文所述，使用本发明的方法，发现在首次发作精神病即接受非典型抗精神病药物治疗的患者中，短期治疗导致了半数患者形成该疾病指征的标准化，而那些仅仅经过几次治疗的患者并不呈现标准化的CSF代谢谱。

根据本发明的诊断或监测的方法可能包括：对取自测试受试者的测试CSF样品中的一种或多种生物标记进行定量，并将所述测试样品中存在的一种或多种生物标记的水平与一个或多个对照相比较。该对照可选自正常对照和/或精神病性障碍。本发明的方法中使用的对照可以是选自下列一个或多个对照：来自正常受试者的正常对照样品中发现的生物标记的水平，正常的生物标记水平；正常的生物标记范围，来自患精神分裂性障碍、双相型障碍、相关精神病性障碍或者确诊为相关素因的受试者的样本中的水平；精神分裂性障碍标记水平、双相型障碍标记水平、相关精神病性障碍标记水平、精神分裂性障碍标记范围、双相型障碍标记范围和相关精神病性障碍标记范围。

例如CSF样品的生物样品可以在受试者的剩下的生命过程或者其中一段时期内间隔地取样。合适地，受试者在进行诊断或监测过程中取样间隔时间可为3天、5天、一周、两周、一个月、2个月、3个月、6或12个月。可以在抗精神病治疗之前和/或之中和/或之后进行取样，所述抗精神病治疗例如抗精神分裂性障碍治疗或抗双相型障碍治疗。

生物标记水平的测量可以通过任何适合于鉴定CSF样品中的生物标记的量的方法进行，该CSF样品可以从患者中提取或者是该样品的纯化物或提取物或稀释物。在本发明的方法中，定量可以通过测定样品中生物标记的浓度而进行。在本发明的方法中，除了测量CSF中的生物标记的浓度，也可以在取自测试受试者的不同生物样品中测试该生物标记的浓度，所述生物样本例如全血、血清、尿、唾液或其他体液(粪便、泪液、滑膜液、痰)、呼气(例如凝结的呼气)，或者它们的提取物或纯化物，或者它们的稀释物。生物样品也包括从活体受试者或其死后获得的组织匀浆液、组织切片和活体标本。该样品可以被处理，例如合适的稀释或浓缩，并且以通常的方式存储。

测量样品中存在的一种生物标记的水平可能包括测定该样品中存在的生物标记的浓度，例如测定选自葡萄糖、乙酸盐(乙酸盐类)和乳酸盐的一种或多种代谢生物标记的浓度。可以测量氢离子的浓度以确定该样品的pH值。这种定量可以直接对样品进行，或者间接地对样品的提取物或稀释物进行。

例如，生物标记水平可以通过一种或多种方法测量，所述方法选自：谱方法，例如NMR(核磁共振)或质谱(MS)；SELDI(-TOF)、MALDI(-TOF)、基于1-D凝胶的分析、基于2-D凝胶的分析、液相色谱(例如高压液相色谱(HPLC)或低压液相色谱(LPLC))、薄层色谱和基于LC-MS的技术。合适的LC MS技术包括ICAT(Applied Biosystems，CA，USA)或iTRAQ(Applied Biosystems，CA，USA)。

生物标记的测量可以以直接或间接的检测方法进行。生物标记可以通过与一个或多个配体的相互作用直接或间接检测，所述配体例如酶、结合受体或传递蛋白、肽、适体或寡核苷酸，或者任何能够特异性结合该生物标记的合成化学受体或化合物。该配体可以具有可检测的标记，例如发光标记、荧光标记或放射性标记，和/或亲和标签。

本文所述的代谢标记适合于通过常规的化学或酶方法(这可以是直接耦合或间接耦合或不耦合)、电化学的、荧光的、光的、分光光度计的、旋光的、色谱的(例如HPLC)或类似技术的测定。

对于酶方法，反应中底物的消耗或者反应产物的产生可以作为一种测量的手段，被直接地或间接地测定。

可以检测葡萄糖，并且可通过各种检测系统测量其水平，所述系统包括常规的化学试剂、苯基硼酸或其他合成受体或酶系统，例如使用如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶(PQQ或NAD⁺)的单酶系统；液相色谱、旋光分析、折光测定法、分光光度测定法、荧光测定、磁致旋光色散或近IR，并且可以通过配体的特异结合，所述配体例如凝集素或传递蛋白。

可以检测乙酸盐类，并且使用耦联的酶系统测量其水平，该系统基于乙酸激酶、丙酮酸激酶和乳酸脱氢酶，在Bergmeyer，I.U.(1983)Methods ofEnzymatic Analysis，3^rd ed.，II，127-128中有所描述。

可以检测乳酸盐，并且通过酶系统测量其水平，所述酶系统例如基于包括乳酸脱氢酶或乳酸氧化/还原酶的耦合酶系统。

本发明的葡萄糖、乳酸盐和乙酸盐生物标记优选地使用下列技术进行检测和测量：基于质谱的技术；基于色谱的技术；酶检测系统(通过直接或间接测量)；或应用传感器的技术，例如带有电流、电压、电导、阻抗、磁性、光学的、声学的或热传导器的传感器系统。

传感器可以包括物理的、化学的或生物的检测系统，生物传感器是具有生物识别系统的传感器，例如基于一种酶、受体蛋白或核酸。

pH的测量可使用玻璃的或金属氧化物的电极、FET或色度法/荧光法或发光测量系统。

本发明的方法适合于临床筛选、预后评估、治疗结果的监测、鉴定对特定治疗最可能反应的患者，适合于药物筛选和开发，并且协助药物治疗的新靶点的鉴定。鉴定一种疾病的特异的关键生物标记对整合诊断过程和治疗方法是非常重要的。利用预测的生物标记，可以开发合适的诊断工具例如传感器和生物传感器，因此在根据本发明的方法和用途中，可以使用传感器或生物传感器对一种或多种生物标记进行检测和定量。

生物标记水平可以用传感器或生物传感器检测，根据本发明优选的传感器或生物传感器为能够对选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐和pH的一种、两种、三种或四种生物标记进行定量测量的精神病性障碍传感器或生物传感器。

传感器或生物传感器可以包含如本文所述的用于检测生物标记的检测方法和系统。传感器或生物传感器可以应用电技术(例如电流、电压、电导或电阻检测系统)、热技术(例如热传导器)、磁技术、光技术(例如全息)或声技术。在根据本发明的传感器或生物传感器中，可以使用选自下列的方法检测一种、两种、三种或四种生物标记的水平，所述方法选自直接、间接或耦联的酶技术，分光光度技术、荧光技术、光技术、谱技术、旋光技术和色谱技术。特别优选的传感器或生物传感器包括一种或多种酶，所述酶直接地或者通过介质间接地被使用，或者使用结合受体或传导蛋白耦联到一个电的、光的、声的、磁的或热的传导器。用这种生物传感器，可以检测生物样品中存在的期望浓度的目标生物标记的水平。

本发明的一种或多种生物标记可以用传感器或生物传感器进行检测，所述传感器或生物传感器整合了基于“smart”全息图或高频声系统的技术，这类系统特别适合于“条形码”或阵列的构型。

在smart全息图传感器(Smart Holograms Ltd，Cambridge，UK)中，全息图存储于薄层聚合物膜中，该膜被致敏化以便能特异性地与生物标记反应。当生物标记与聚合物接触时，该生物标记与聚合物的反应导致全息图显示的图像发生改变。该测试结果的读数可为图像的光亮度、图像、颜色和/或位置的改变。在定量和半定量的应用中，传感器全息图可以用眼观察，因此省去了对检测装备的要求。当需要定量测量的时候，可以使用简单的颜色传感器来读取信号。不透明或者有颜色的样品并不影响该传感器的工作。传感器的形式允许多路地同时检测几种底物。可以设计可逆的和非可逆的传感器以满足不同的需求，并且对关注的特定生物标记的连续监测是可行的。

适当地，本发明的用于检测生物标记的生物传感器为耦合形式的，即它们将生物分子识别与适当的方法结合在一起，从而将检测到的样品中生物标记的存在或数量转换成信号。中生物标记的存在或数量转化为信号。可以调整生物传感器以适用于“替代场所(alternate site)”诊断检验，例如在病房、门诊病人的公寓、诊所、家中、场地和工作地点进行诊断检验。

用于检测本发明的生物标记的生物传感器包括声学传感器、等离子体振子共振传感器、全息传感器和微工程(microengineered)传感器。可以在传感器中使用印迹识别元件、薄膜晶体管技术、磁声共振装置以及其他新的声电系统，以用于本发明的生物标记的检测。

本发明的一种或多种生物标记的检测和/或定量涉及到的方法可以在台式仪器上进行，或者可以结合一次性的、诊断或监测平台进行，所述平台可以被应用于一个非实验室的环境中，例如在医师的办公室中或者在病床旁边。适合进行本发明的方法的传感器或生物传感器包含具有光或声读数器的“信用”卡。可以配置传感器或生物传感器使收集的数据以电子的形式传递给医师进行解析，并且因此可以形成电子神经医学(e-neuromedicine)的基础。

在诊断和监测的方法中，测试的CSF样品中的葡萄糖生物标记的水平比正常对照中的相对水平高则表明存在精神病性障碍，特别是精神分裂性障碍、双相型障碍或它们的素因。精神病性障碍个体，特别是患有精神分裂性障碍的个体的测试CSF样品中葡萄糖水平的降低表明精神病性障碍的消失或减轻。

在诊断和监测的方法中，测试的CSF样品中的乳酸盐、乙酸盐类或pH生物标记中的一种或多种的水平比正常对照中的相对水平低表明存在精神病性障碍，特别是精神分裂性障碍、双相型障碍或它们的素因。精神病性障碍个体，特别是精神分裂性障碍的个体的测试CSF样品中乳酸盐、乙酸盐类或pH生物标记中的一种或多种的水平的升高表明精神病性障碍的消失或减轻。

pH相关的谷氨酰胺和丙氨酸共振远离正常NMR谱图的位移表明存在精神病性障碍，特别是精神分裂性障碍、双相型障碍或它们的素因。pH相关的谷氨酰胺和丙氨酸共振向着正常NMR谱图的位移表明精神病性障碍(特别是精神分裂性障碍、双相型障碍或它们的素因)的消失或减轻。

根据本发明的监测和诊断方法可用于确认障碍或其素因的存在；可用于通过评估障碍的开始和恶化监测其发展，或者可用于对障碍的改善和减轻的评估。监测和诊断的方法还可用于临床筛选、预后、疗法选择、治疗效果的评估(即对于药物筛选和药物开发)的评估方法。这些方法对未接受药物治疗的受试者和初次发作精神病的受试者特别有效。

有效的诊断和监测方法能够通过建立正确的诊断、能够快速确定最合适的治疗(因此减少能够造成有害药物副作用的非必要暴露)和减少误诊时间和复发率，而提供非常有效的“患者方案”，从而具有改进预后的潜力。

监测治疗效果的方法可以被用来监测对人类受试者的和非人类动物(例如动物模型)的新疗法和已有疗法的治疗效果。这些监测方法可以用于新药物和药物合剂的筛选。

本发明的另外一个方面可提供多分析物板或阵列，所述板或阵列能够检测选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐和pH的一种、两种、三种或四种生物标记。

多分析物板能够检测多种不同的分析物。阵列能够检测多个样品中的单个分析物，或者作为多分析物阵列能够检测一个样品中多种不同的分析物。根据本发明的多分析物板和多分析物阵列能够检测本文所述的一种或多种代谢生物标记，并且能够检测除本文所述以外的其他一种或多种生物标记。还提供了一个诊断或监测检验试剂盒，适合于实施根据本发明的方法，任选地与此试剂盒一起提供使用说明书。该诊断或监测试剂盒可以包括根据本发明的一种或多种生物传感器，该试剂盒中可包括单传感器或生物传感器或传感器和/或生物传感器的组合。诊断或监测试剂盒可以包括根据本发明的板或阵列。诊断或监测试剂盒可以包括用于实施根据本发明的方法的测定或测定的组合。

还提供了选自乳酸盐、乙酸盐类、谷氨酰胺、丙氨酸和pH的一种或多种CSF生物标记用于诊断和/或监测精神病性障碍的用途。

还提供了根据本发明的一种方法、传感器、生物传感器、多分析物板、阵列或试剂盒用于识别能够调节精神病性障碍的物质的用途。能够调节精神病性障碍的物质可以是能用于治疗精神病的抗精神病物质，或是一种能引起精神病的促精神病物质。

另外还提供了一种鉴定能够调节受试者的精神病性障碍的物质的方法，包括本文所述的一种监测方法；特别优选的鉴定方法包括给予测试受试者一种测试物质，并检测取自所述受试者的CSF样品中选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐和pH的一种或多种生物标记的水平。

基于本发明的生物标记、应用和方法的高通量筛选技术(例如以阵列的方式配置)适合于监测生物标记，以鉴定能够调节该生物标记的潜在有用的治疗化合物，例如配体，例如天然化合物、合成化学化合物(例如来自组合文库)、肽、单克隆或多克隆抗体及其片断。

本发明的方法可以以多分析物板或阵列的方式进行，例如在芯片上或作为多孔阵列进行。方法可以被调整以适用于单测试或多等同测试或多非全同测试的平台，并且可以以高通量形式进行。本发明的方法可以包括进行一种或多种额外的不同测试来确认或排除诊断，和/或进一步表征一种精神病病症。

对精神病性障碍(特别是精神分裂性障碍和双相型障碍)的生物标记的鉴定，使得可以整合诊断步骤和治疗方案。目前在确定有效治疗的方面还会延误很长时间，并且迄今为止还不可能进行药物反应的快速评估。通常，对于指定的治疗方法，许多抗精神病药物治疗需要持续数周至数月的治疗试验。本发明的生物标记的检测可以被用于在进入临床试验之前对受试者进行筛选。该生物标记可以提供指示治疗反应、无反应、不适宜的副反应特性、药物治疗顺应性的程度和达到合适的血清药物水平的方法。该生物标记可以被用来提供不良药物反应的警告，这是所有精神病药物治疗中面临的一个主要问题。生物标记可用于开发个性化的脑疗法，因为对反应的评估可以被用来调整剂量、缩小处方中药物的量、缩短获得有效治疗的延迟和避免不良的药物反应。因此，通过对根据本发明的生物标记的监测，可以精确地定制以符合该患者的障碍和药物基因组学特性的要求的患者护理方案；因此该生物标记可以被用来确定最佳剂量、预测阳性治疗反应并鉴定那些可能出现严重副作用的高危患者。

基于生物标记的检验可提供“新”病例的第一线评估结果，并且为进行准确和快速的诊断提供客观的测量，在一个时帧内完成并且精确，这是现在的主观测量做不到的。

而且，诊断生物标记测试可用于识别处于“前期”中的患者或家族成员，即那些可能发展为明显的精神分裂性障碍、双相型障碍和相关的精神病性障碍的人员。这使得可以开始合适的治疗，例如低剂量抗精神病药或预防措施，所述预防措施例如控制例如紧张、使用违禁药品或病毒感染的危险因素。这些方法被认为可以改进疾病的结果并且可以预防该障碍的明显发作。

生物标记监测方法、传感器、生物传感器和试剂盒也作为重要的患者监测工具，使医生能够判断复发是该疾病的真正的爆发还是病情的恶化、病人的顺应性不佳或药物滥用。如果评估认为药物治疗不充分，则应恢复治疗或强化治疗。对于疾病的真正爆发，如果合适应改变治疗。因为生物标记对该障碍的状态敏感，所以它可以提供药物治疗或药物滥用的影响的指示。

附图说明

图1.取自未接受药物治疗的精神分裂症患者的CSF样品的代谢组学分析。

(A)取自代表性的未接受药物治疗的精神分裂症患者(灰色)和相应的对照(黑色)的CSF样品的局部¹H NMR谱，显示谷氨酰胺的β-CH₂和γ-CH₂共振中的pH依赖性的特征性位移。在约3.7和1.2ppm处的突出信号对应于乙醇，是在腰椎穿刺前对皮肤消毒混入的污染物。这些信号在统计分析时被除去。

(B)PLS-DA分值图，显示未接受药物治疗的精神分裂症患者(三角)和人口统计学上相应的健康志愿受试者对照(方块)之间的¹H NMR SCF谱的差异。

(C)PLS-DA负荷图，显示对于PLS-DA分值图分离的主要贡献变量。

图2.在初次发病的精神分裂症患者中“典型”和“非典型”药物疗法对CSF代谢谱的作用。

(A)对28名初次发病的精神分裂症患者用典型的(n＝6，菱形)或者非典型的(n＝22，圆圈)抗精神病药物疗法进行最低限度的治疗(＜9天)，并且与初次发病未接受药物治疗的精神分裂症患者(三角)和模型的健康志愿受试者(方块)比较，所述比较使用了PLS-DA模型。该PLS-DA分值图显示，非典型抗精神病药物治疗使得50％的精神分裂症患者产生朝向健康对照聚类的位移。

(B)显示PLS-DA分值图，除了仅仅是最低限度治疗的患者(两个药物组)在抗精神病药物治疗前精神病发作多于一次之外，其他都与(A)相同。这些患者都没有朝向健康对照类的位移。

图3.用PLS模型进行的精神分裂症组成员资格的验证和预测。

利用37个初次发病未接受药物治疗的精神分裂症患者(空心圆)和50个健康志愿受试者(实心圆)(“训练集”)的OSC过滤的数据构建了PLS模型。该分值图(A)和负载图(B)显示了对应于乳酸盐、葡萄糖、谷氨酰胺和柠檬酸盐的分离峰的关键共振。然后使用该模型对随机选择的17个未接受药物治疗的精神分裂症患者和20个未被用于模型构建的健康志愿受试者的测试集进行了“组成员资格”(即疾病或对照)预测。利用Y-预测散布图进行预测，并针对分类资格预先设置截留值为0.5(C)。

图4.对包括50个健康志愿受试者和37个初次发病未接受药物治疗的精神分裂症患者的“训练样品组”的CSF样品的代谢组学分析的重复试验。

(A和B)PLS-DA分值和负荷图显示能区分健康志愿受试者(●)和未接受药物治疗的精神分裂症患者(▲)的谱和部分，表明与图1中报告的结果类似。这些样品在相同的条件下被独立地重新分析。注：关键变量与图1中高度类似。

图5.PLS-DA模型表示性别对健康志愿受试者或未接受药物治疗的精神分裂症患者的CSF代谢谱均没有影响。标志的使用如下：健康女性志愿受试者(空心圆)、健康男性志愿受试者(实心圆)；未接受药物治疗的女性精神分裂症患者(实心三角)、未接受药物治疗的男性精神分裂症患者(空心三角)。

图6.尿检呈大麻阳性的精神分裂症患者的CSF代谢谱。

(A)和(B)PLS-DA分值图显示能区分大麻阳性精神分裂症患者与非药物治疗大麻阴性的精神分裂症患者(分别以实心的圆和三角表示)的谱和部分。

(C)在该PLS-DA图中，大麻阳性未接受药物治疗的精神分裂症患者(圆圈)相对于健康志愿受试者(正方形)和大麻阴性未接受药物治疗的精神分裂症患者(三角)的定位。

患者153、159和196(均为尿检大麻素类阳性的未接受药物治疗的精神分裂症患者)表现出显著改变的代谢谱(A)并出现分离聚类(C)的形成。

具体实施方式

实施例

通过参考下文提供的实施例，将能进一步理解本发明。

方法和材料

University of Cologne的医学部道德委员会检查并核准此研究的方案和样品采集和分析的流程。所有被研究者均签署了书面许可。所有临床研究都是根据赫尔辛基宣言(Declaration of Helsinki)中描述的原则进行。CSF样品来自：被诊断为初次发病而未接受药物治疗的偏执型精神分裂症患者，或由于疾病的持续被诊断为短时精神病性障碍患者(DSM-IV 295.30或298.8；n＝54)，和人口统计学上相应的健康志愿受试者对照(n＝70)(表1)。另外，还包括来自以下患者的样品：达到精神分裂症的DSM-IV标准(DSM-IV 295.30)并进行典型(总数n＝6：氟哌啶醇n＝4、培拉嗪n＝1、氟奋乃静n＝1)或非典型(总数n＝22：奥氮平n＝9、利培酮n＝8、喹硫平n＝2、氨磺必利n＝1、氯氮平n＝1、齐拉西酮n＝1)抗精神药物治疗的患者。

由于在健康志愿受试者组中的女性比例比男性大，因此先检测了性别对代谢谱的影响，但没有发现性别特异性的影响(图5)。测定了最近和曾经吸食大麻的影响，这些影响分别通过尿检和临床观察测定(图6和表2)。

由相同的有经验的临床医生小组利用无创伤腰椎穿刺步骤以标准化的方式获取所有样品。由经过培训的临床精神病医师进行临床评估。健康受试者和精神分裂症患者的CSF和血清中的葡萄糖水平在收集后立即测量，使用的是NOVA BioProfile分析仪(Nova Biomedical，Waltham，USA)。CSF样品被分成等份并在-80℃下保存。在采集NMR谱之前所有的样品都不经过多于2次的冻融循环。所有实验在盲目和随机的条件下进行。向CSF样品(150μl)中加入D₂O制备为500μl终体积的用于¹H NMR分析的样品。

CSF样品的¹H NMR光谱学：对所有样品获取标准的1-D 600MHz ¹H NMR光谱，使用NOESY脉冲顺序的最初增量以抑制水共振并限制该谱中的B₀和B₁的不均一效应(脉冲序列：弛豫延迟90°-t₁-90°-t_m-90°-俘获FID；BrukerAnalytische GmbH，Rheinstetten，Germany)。在这个脉冲顺序中，在2s的弛豫延迟和混合阶段(t_m＝100ms)过程中施以与水共振频率一致的二级放射频率辐射，t₁固定为3μs。在300K至32K的数据点获得典型的256个暂态，每次扫描的光谱宽度为6000Hz，采集时间为1.36s。在傅里叶变换之前，用符合0.3Hz的谱线增宽的一个指数加权函数放大自由感应衰减(FID)。

数据筒化和模式识别步骤：为了有效的评估患者和对照中获得的生物液体内和生物液体之间的代谢变异性，用软件程序AMIX(Analysis of MiXturesversion 2.5，Bruker Rheinstetten，Germany)简化谱数据，并输出到SIMCA P(version 10.5，Umetrics AB，

Sweden)中，用该程序确定多变量统计分析的范围。对该数据用初始主成分分析(PCA)以判别谱图中存在的内在相似性。根据基于该样品组成的提供95％的置信值的Hotellings t-检验，仅仅从分析中排除了一个谱。排除样品的主要原因是因为未能有效地抑制水以及柠檬酸盐组分量较高。当¹H NMR谱的分类被外源性污染物影响时，该光谱区中就会含有需要在统计分析中被除去的信号。为了确认梢神分裂症患者和相应对照之间的生物标记的差异，应用了潜在结构投影判别分析(PLS-DA)。

NMR数据的正交信号校正(OSC)：该OSC方法被用来去除那些与Y-向量无关的样品间的数据矩阵中的变化[16]。产生的数据集被过滤以使得模式识别聚焦于与样品群中的目标特征相关的变化，这增强了模式识别方法的预测性和分离能力。

如果需要，使用Statistical Package for Social Scientists(SPSS/PC+；SPSS，Chicago)对数据进行单尾方差分析(ANOVA)。当F比值得出P＜0.05时，就要在两组间方差相等时用Tukey检验进行post-hoc比较，以进行个别组方式之间的比较。在方差不相等时用Dunnett T3检验进行post-hoc比较。显著性水平被设为p＝0.05。

基于CSF样品的¹H NMR谱的PLS-DA分值图表明，健康志愿受试者和未接受药物治疗的偏执型精神分裂症诊断患者之间有明显的差异(图1)。负载系数表明，葡萄糖、乙酸盐、丙氨酸和谷氨酰胺共振是对不同类进行区分的主要指标。¹H NMR光谱的结果显示，与人口统计学上匹配的对照组相比，来自初次发病、未接受药物治疗的偏执型精神分裂症患者的CSF样品中葡萄糖浓度显著地增高，相对的浓度增长为6.5％±0.94％(p＝0.04，单尾ANOVA)。直接测量CSF葡萄糖的水平(在样品采集后立即测量)证实，初次发病未接受药物治疗的精神分裂症患者的葡萄糖水平比健康志愿受试者的水平显著地高(增加6.5％，p＝0.005；表1)。

表1受试者的人口统计学情况、CSF葡萄糖水平和血清葡萄糖水平

	健康志愿者(HV)(n＝70)	未接受药物治疗的偏执型精神分裂症(PS，第一细)(n＝37)	未接受药物治疗的偏执型精神分裂症(PS，第二组)(n＝17)	用“典型”抗精神病药物治疗的精神分裂症(ST)(n＝6)	用“非典型”抗精神病药物治疗的精神分裂症(SAT)(n＝22)
	健康志愿者(HV)(n＝70)	未接受药物治疗的偏执型精神分裂症(PS，第一细)(n＝37)	未接受药物治疗的偏执型精神分裂症(PS，第二组)(n＝17)	用“典型”抗精神病药物治疗的精神分裂症(ST)(n＝6)	用“非典型”抗精神病药物治疗的精神分裂症(SAT)(n＝22)	年龄(岁)^#	27.4±5.9	28.1±9.4	25.0±5.6	31.5±5.5	29.2±10.1
性别^&						年龄(岁)^#	27.4±5.9	28.1±9.4	25.0±5.6	31.5±5.5	29.2±10.1
性别^&						男性	39	27	12	5	17
女性	31	10	5	1	5	男性	39	27	12	5	17
女性	31	10	5	1	5	[葡萄糖](mg/dl)
CSF	58.5±4.6^*	62.3±5.5	65.3±6.4	65.0±5.9	64.9±6.4	[葡萄糖](mg/dl)
CSF	58.5±4.6^*	62.3±5.5	65.3±6.4	65.0±5.9	64.9±6.4	血清	87.2±15.0^**	93.1±14.4	91.5±9.9	87.3±19.2	103.5±24.7
治疗持续时间(天)	N/A	N/A	N/A	9.6±8.3	9.2±6.2	血清	87.2±15.0^**	93.1±14.4	91.5±9.9	87.3±19.2	103.5±24.7

#在对照组和疾病组间的年龄没有显著性差异(单尾-ANOVA)。

&在HV组中的女性较多，但是性别对CSF代谢谱没有表现出作用(见图5)。

*健康志愿受试者(HV)的CSF中葡萄糖水平低于未接受药物治疗的偏执型精神分裂症(PS)、用“典型”抗精神病药物治疗的精神分裂症(ST)和用“非典型”抗精神病药物治疗的精神分裂症(SAT)患者的CSF中的葡萄糖水平(HV vs.PS(包括两个组)，p＜0.001；HV vs.SAT，p＜0.001；HV vs.ST，p＝0.02，单尾ANOVA结合Tukey检验)。

**仅仅在用“非典型”抗精神病药物治疗的精神分裂症患者中血清葡萄糖水平显著升高(HV vs.SAT，p＝0.05，单尾ANOVA结合Dunnett T3检验)。其他组之间的血清葡萄糖水平没有显著性差异。

所有数据以平均值±s.d.表示。

值得注意的是，从同一种精神分裂症患者和健康受试者中获得的血清葡萄糖水平没有差异(p＝0.24)，说明葡萄糖水平是在脑/CSF中特异性地提高。相反，与相应的对照相比，未接受药物治疗的精神分裂症患者(第一组)的乙酸盐和乳酸盐浓度降低(分别为11.5％，p＝0.006；和17,3％，p＝0.05(t检验))。与谷氨酰胺和丙氨酸相应的谱变化是这些共振态的化学位移中的pH依赖性变化的结果。发现未治疗的精神分裂症患者的CSF样品的pH比相应的对照样品平均低0.1pH单位(p＜0.05，t检验)，这相应使得谷氨酰胺的β-CH₂共振的化学位移平均改变0.015ppm，以及丙氨酸CH₃信号的化学位移平均改变0.016ppm。用非典型抗精神病药物进行平均9天的短期治疗(见表1)使得接近50％的精神分裂症患者的CSF代谢谱正常化(图2A)，而用典型抗精神病药物的治疗没有这个效果(图2A)，但是用典型抗精神病药物治疗的患者数量较少(n＝6)，从这个结果无法得出清晰的结论。值得注意的是，观察到在开始接受药物(典型或非典型的抗精神病药物)治疗之前就有过几次精神病发作的患者在研究过程中，并没有出现其CSF疾病谱的正常化。在药物治疗前出现多于一次的发作的患者共7个患者中有6个与非药物治疗的精神分裂症患者组处于同一聚类，并且实际上它们没有一个与健康对照组处于同一聚类(图2B)。而且，所有显示正常化的CSF代谢谱的精神分裂症患者在他们的初次发病的过程中就开始接受药物治疗(使用典型或非典型的抗精神病药物)。在统计学方面(认为该数量很少)，本研究暗示，如果治疗在第一次发病就开始，57％的患者可以恢复(以CSF代谢谱正常化的标准评估)，而如果是在第二次精神病发病后才给予治疗，在本研究的时间范围内没有观察到正常化(0/7)。

由于在精神分裂症患者中大麻使用的流行和大麻对糖代谢调节的已知的影响，因此在疾病和对照组中测试了这个潜在致混淆因素的影响。没有对照患者被测试为尿检阳性，并且在报告的中度(＞5次/一生)或低/无(＜2次/一生)使用大麻的健康自愿受试者中没有观察到CSF代谢的变化(数据未示出)。在未接受药物治疗的偏执型精神分裂症组中，7个患者(一共37个)的尿检呈大麻阳性。大麻阳性的患者的血清葡萄糖水平显著降低(降低9％；p＝0.05，t检验)，但是没有发现CSF葡萄糖水平受影响(p＝0.20，t检验；见图6和表2)。发现有三个大麻测试阳性的患者具有高度改变的CSF代谢谱，并且在PLS-DA图中形成一个单独的聚类(远离正常对照和精神分裂症患者)，而剩下的4个大麻阳性患者与尿检阴性组处于同一聚类(见图6)。

表2.在偏执型精神分裂症患者中大麻的使用对血清和CSF葡萄糖水平的作用。

	尿中大麻“阳性”的偏执型精神分裂症患者(n＝7)	尿中大麻“阴性”的偏执型精神分裂症患者(n＝30)
	尿中大麻“阳性”的偏执型精神分裂症患者(n＝7)	尿中大麻“阴性”的偏执型精神分裂症患者(n＝30)	CSF葡萄糖浓度	60.3±4.3	62.9±5.7
血清葡萄糖浓度	86.3±9.0	95.1±15.3^*	CSF葡萄糖浓度	60.3±4.3	62.9±5.7

数据用平均值±s.d.表示。

*数据表示平均值p＝0.05，t检验。

在一个独立测试样品组中验证主要代谢的改变。为了验证上述发现，将来自第一组的样品(70个对照和37个初次发病未接受药物治疗的精神分裂症的CSF样品)与来自第二组的另外17个的初次发病未接受药物治疗的精神分裂症患者一块进行重新分析。模型的构建是基于50个随机选择的对照样品和37个第一批的初次发病未接受药物治疗的精神分裂症患者样品组成的训练集。PCA和PLS-DA都显示了相似的结果，如图1(图4)中所示。然后将该模型用于预测包括20个对照CSF样品(第一批中的)和17个初次发病未接受药物治疗的精神分裂症患者(第二批中的，表2)的测试集的类成员状态。用正交信号校正(OSC)来增强模型内的类之间的代谢差异[4]。在OSC后，通过与那些以前鉴定的用于分离各类的光谱区域(即葡萄糖、乳酸盐、谷氨酰胺共振态和柠檬酸盐中的位移(图3B))相似的光谱区域表征对照和最初次发病未接受药物治疗的精神分裂症组在PLS分值图(图3A)中的分离。然后，用从OSC-过滤的NMR数据计算得出的PLS模型来预测测试样品集中的类成员状态。用0.5的前验阈值，通过该Y一预测的散布图可将样品分配到对照组或者精神分裂症组中，并且显示了¹H NMR代谢组学分析预测未知样品的类成员状态的能力，所得灵敏度为82％，特异性为85％(图3C)。

CSF样品的¹H NMR谱分析显示，健康志愿受试者的样品分布与初次发病未接受药物治疗的精神分裂症患者的样品分布不同(图1B和1C)。发现精神分裂症患者的CSF的代谢谱有特征性的改变，并且在独立测试集中重复测试了大部分对于类分离十分关键的代谢物(图3)。从NMR谱得到的PLS-DA分值图中两个样品类有一些重叠(图1B和1C)。虽然未接受药物治疗的偏执型精神分裂症组很紧密地聚集在一起，但是PLS-DA分析中也有少量的样品没有显示出明显分离。这可能表明一些精神分裂症的亚类和临床参数(例如疾病的发展、恶化和/或药物反应)也可能与不同的代谢指征相关。虽然本研究中的样品数量太少，以至于无法得出关于病人亚类的有力结论，但是值得关注的是，发现与正常组处于同一聚类的4个患者(图1B)都在初次的精神病发病中有非常好的治疗效果或完全恢复。

血清中非正常的葡萄糖水平和抗精神病药物治疗相关[17，18]，然而本研究中观察到的精神分裂症患者中的CSF葡萄糖浓度升高暗示着葡萄糖调节的改变是精神分裂综合症所固有的并且是脑特异的，因为从初次发病未接受药物治疗的病人收集的样品中CSF葡萄糖水平显著地升高，而同一精神分裂症受试者的血清中没有观察到葡萄糖水平的提高。以前没有报道过精神分裂症患者CSF葡萄糖水平的提高，然而曾观察到初次发病的患者的血清中禁食葡萄糖耐量异常[19]。在精神分裂症患者中II型糖尿病的流行性显著提高(15.8％与一般人群的2-3％对比)[20]。研究已经发现精神分裂症患者血浆中的葡萄糖和去甲肾上腺素水平升高[21-23]，但是血清葡萄糖的升高和精神分裂症患者中II型糖尿病的高发主要是抗精神病药物治疗的结果[17，23]。实际上，在本研究中，在用非典型抗精神病药物治疗的患者中发现血清葡萄糖水平的提高(表1)。对于具有精神分裂症和II型糖尿病的共素因并且两者有相同的疾病机理的患者而言，药物治疗可能促使精神分裂症患者的糖尿病发作。观察到的显著低的CSF pH与死后脑中观察到的结果一致，并且可能在很大程度上导致能量代谢的改变。对死后脑的其他大量研究也发现精神分裂症中的线粒体改变(例如[25，26])。因此，本研究中观察到的CSF的低pH可能是由于细胞呼吸的变化。然而令人惊讶的是，虽然已经发现在死后脑组织中乳酸盐水平升高，但在本研究中检测到初次发病的精神分裂症患者的CSF乳酸盐水平显著降低。在目前还不可能确定哪种代谢的改变导致CSF的低pH。一个可能的解释是“精神分裂症的脑”优先利用乳酸盐而不是葡萄糖作为能量底物。认为脑乳酸盐主要由星形胶质细胞产生[27]并作为脑中的能量底物，特别地在某些条件下可由神经元产生[27]。事实上，也报道了在例如糖尿病和长期饥饿的不同的病理状态下，脑可大量利用单羧化物[28，29]。

还发现了乙酸盐在初次发病未接受药物治疗的精神分裂症患者的CSF中显著减少。脑中大部分的乙酸盐被用于脂肪酸和脂类的合成[30]，因此乙酸盐浓度的降低可能说明在精神分裂症的脑中髓磷脂相关的脂肪酸合成和脂质合成的减弱。脑中的乙酸盐主要来自于N-乙酰天冬氨酸(NAA)，后者被天冬氨酸酰基转移酶(ASPA)水解为L-天冬氨酸和乙酸盐[31]。NAA在神经元线粒体中合成并被转移到少突胶质细胞，在少突胶质细胞中ASPA释放乙酸基团用于髓磷脂脂类合成[32]。精神分裂症患者体内的NAA水平的降低是已经确认的现象[33]。更值得关注的是，用微阵列和定量PCR(Q-PCR)分析，我们在死后的精神分裂症患者脑中发现ASPA转录物下调(用微阵列：-1.78；p＝0.09；用Q-PCR：-1.61；p＝0.04；n＝15，精神分裂症额前皮质和相应的对照；未发表数据)。这一发现与我们发现CSF中乙酸盐显著减少相结合，进一步支持了NAA代谢的改变和少突胶质细胞的功能障碍的结论，这一点我们和其他人以前有报道[34，35]。在CJD的患者中也观察到CSF乙酸盐浓度的降低，但是这与现有的研究相反，现有的研究认为CJD引起乙酸盐浓度的增加[36]。

被扰乱的葡萄糖代谢已经被与情绪障碍和精神病性障碍关联起来[37]，虽然据我们所知上述研究都没有测定CSF葡萄糖的水平。然而，葡萄糖水平的升高与其他代谢紊乱(例如低水平的乙酸盐和乳酸盐和谷氨酰胺中的pH依赖的位移)相结合，可以形成精神分裂症的特异性更强的疾病诊断。

用相同的分析方法评估了两种药物治疗方法(用典型和非典型抗精神病药物治疗)的效果。在平均9天的非典型抗精神病药物治疗的患者(n＝28)中观察到代谢谱的标准化。图2显示，接受非典型抗精神病药物治疗的患者中有接近50％发生了在PLS-DA图中向正常对照的聚类的位移。这些结果表明，非典型抗精神病药物治疗可导致代谢疾病指征的标准化。已经广泛知道的事实是，仅有50-70％之间(根据不同的来源)的精神分裂症患者对抗精神病药物介入有反应。然而，临床反应通常在治疗的数周或数月后才能被观察到。相信本研究检测到的的代谢指征的标准化可以可靠地预测临床药物反应。

本研究的一个最突出发现是在抗精神病药物治疗前的精神病的发病次数对偏执型精神分裂症患者的CSF代谢谱的影响。在初次精神病发作时实施抗精神病药物治疗的患者中，发现有57％的患者处于健康对照类的聚类；而在治疗前有过数次精神病的发病的7个患者中，有6个患者处于未接受药物治疗的偏执型精神分裂症组的聚类中(图2B)。这些结果说明在初次精神病发作时就开始抗精神病药物治疗，可能能影响治疗反应或实际疗效。这个观点与ThePersonal Assessment and Crisis Evaluation(PACE)临床研究[38]、Prevention through Risk Identification，Management and Education(PRIME)的研究[39]和其他正在进行的研究一致，这些研究的目的是对容易发展为精神分裂症的患者进行早期鉴定，随后介入治疗可以减少发病率和不良疗效。本研究使用的对CSF作谱的代谢组学方法可以提供一种新的手段，实现精神分裂症的早期诊断和治疗介入监测。

因为许多精神分裂症患者是消闲性大麻的使用者并且已知大麻对糖代谢有影响，因此检测了这个潜在的致混淆因子。近期大麻的使用可引起血清葡萄糖的显著减少，但是没有观察到对CSF代谢谱的影响。

本文所述的代谢谱工具的应用提供了对精神病性障碍(例如偏执型精神分裂症)进行早期诊断的有效的手段，并且通过与相关对照谱的多变量比较给出生物液体谱的标准化的量度，为监测治疗介入提供了实用性的方法。

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Claims

1.一种诊断或监测受试者的精神病性障碍的方法，包括：

(a)提供来自所述受试者CSF的测试生物样品，

(b)对所述CSF测试样品进行谱分析，以提供一个或多个谱，并，

(c)把所述一个或多个谱与一个或多个对照谱比较。

2.根据权利要求1的方法，其中所述谱分析通过NMR光谱法进行。

3.根据权利要求1或2的方法，其中所述谱分析通过¹H NMR光谱法进行。

4.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述一个或多个谱包括正常对照谱。

5.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述一个或多个谱包括精神病性障碍对照谱。

6.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述比较包括将由测试CSF获得的谱分类为正常的或患有精神病性障碍的谱。

7.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述比较包括评估在所述谱中存在的一种或多种生物标记的变化。

8.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述比较包括一种或多种化学计量学分析。

9.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述比较包括模式识别分析。

10.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述模式识别分析通过一种或多种监督的和/或无监督的方法进行。

11.根据权利要求10的方法，其中所述一种或多种无监督方法选自：主成分分析(PCA)、非线性图谱(NLM)和聚类方法。

12.根据权利要求10或11的方法，其中所述一种或多种监督方法选自：相似类别的软独立建模法、偏最小二乘法(PLS)、K-最近邻分析和神经网络。

13.一种对患有精神病性障碍的受试者进行诊断或监测的方法，包括：

(a)提供来自所述受试者的测试CSF样品，

(b)对所述测试CSF样品进行谱分析，以提供一个或多个谱，

(c)分析所述一个或多个谱，检测所述一个或多个谱中存在的一种或多种生物标记的水平，并，

(d)将所述一个或多个谱中的所述一种或多种生物标记的量与一个或多个对照谱对比。

14.根据前述权利要求任一项的方法，包括进行谱分析以提供在两个或多个时间点取自测试受试者的CSF样品的谱。

15.根据权利要求14的方法，包括将在两个或多个时间点取自测试受试者的CSF样品的谱进行对比。

16.根据权利要求14的方法，包括分析在两个或多个时间点取自测试受试者的CSF样本的谱，以定量化该CSF样品中存在的一种或多种生物标记的水平，并对比两个或多个时间点的CSF样品中存在的一种或多种生物标记的水平。

17.一种评估精神病性障碍的预后的方法，包括根据前述权利要求任一项的方法。

18.一种监测治疗物质对于患有、疑似患有精神病性障碍或者有精神病性障碍相关素因的受试者的效果的方法，包括根据前述权利要求任一项的方法。

19.一种识别抗精神病药物的方法，包括根据前述权利要求任一项的方法。

20.一种鉴定促精神病物质的方法，包括根据前述权利要求任一项的方法。

21.根据权利要求18至20任一项的方法，包括将取自测试受试者的CSF样品中的一种或多种生物标记的水平与给予该物质前取自该受试者的一种或多种样品中存在的水平和/或在该物质的早期治疗过程中取自该测试受试者的一个或多个样品存在的一种或多种生物标记的水平进行比较。

22.根据权利要求14至21任一项的方法，还包括检测在两个或多个时间点取自测试受试者的CSF样品中的所述一种或多种生物标记的水平的变化。

23.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述生物标记选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐类、丙氨酸、谷氨酰胺或pH。

24.一种诊断或监测精神病性障碍或其素因的方法，包括测量取自测试受试者的脑脊液样本中存在的一种或多种生物标记的水平，所述生物标记选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐类和pH。

25.一种监测患有、疑似患有精神病性障碍或者有精神病性障碍相关素因的受试者的治疗有效性的方法，包括根据权利要求24的方法。

26.根据权利要求24或25的方法，包括测量在两个或多个时间点取自测试受试者的CSF样品中存在的一种或多种生物标记的水平。

27.根据权利要求26的方法，包括比较在两个或多个时间点取自测试受试者的CSF样品中存在的一种或多种生物标记的水平。

28.根据权利要求24至26任一项的方法，包括将取自测试受试者的CSF样品中的一种或多种生物标记的水平与在开始治疗前取自该测试受试者的一个或多个样品中的一种或多种生物标记，和/或在治疗早期取自该测试受试者的一种或多种样品存在的一种或多种生物标记的水平进行比较。

29.根据权利要求24至28任一项的方法，其中所述治疗是抗精神病性障碍的治疗。

30.根据权利要求24至29任一项的方法，包括检测在两个或多个时间点取样的CSF样品中存在的一种或多种生物标记的量。

31.根据权利要求24至30的任意一个的方法，包括将CSF样品中存在的一种或多种生物标记的量和一个或多个对照中的一种或多种生物标记的水平进行比较。

32.根据权利要求31的方法，其中所述对照为正常对照和/或精神病性障碍对照。

33.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述CSF样品在受试者的整个或部分的剩余生命中间隔取样。

34.根据前述权利要求任一项的方法，包括在取自该测试受试者的其他生物样品中定量一种或多种生物标记。

35.根据权利要求34的方法，其中所述其他生物样品选自：全血、血清、尿、唾液或其他体液、呼气，或者它们的提取物或纯化物，或者它们的稀释物。

36.根据权利要求24至35任一项的方法，其中所述一种或多种生物标记的水平用NMR谱分析检测。

37.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述生物标记水平通过下列一种或多种方法测量，所述方法选自：NMR、SELDI(-TOF)和/或MALDI(-TOF)、1-D凝胶分析、2-D凝胶分析、质谱(MS)和基于LC-MS的技术。

38.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述一种或多种生物标记水平通过下列一种或多种方法测定，所述方法选自：直接或间接以及耦合或非耦合的酶方法、电化学的、分光光度的、荧光的、光的、光谱的、旋光的、色谱的技术。

39.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述一种生物标记的水平使用能直接或间接检测所述生物标记的传感器或生物传感器进行检测，所述传感器或生物传感器包括一种或多种酶、结合、受体或转移蛋白、合成受体或其他选择性结合分子，所述检测与一个电的、光的、声的、磁的或热的传感器相耦联。

40.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述精神病性障碍为精神分裂性障碍。

41.根据权利要求40的方法，其中所述精神分裂性障碍选自：偏执型精神分裂性障碍、紧张型精神分裂性障碍、错乱型精神分裂性障碍、混合型精神分裂性障碍和残留型精神分裂性障碍。

42.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述精神病性障碍是双相型障碍。

43.一种精神病性障碍的传感器或生物传感器，所述传感器或生物传感器能够定量选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐和pH的一种、两种、三种或四种生物标记。

44.根据权利要求43的精神病性障碍的传感器或生物传感器，其中所述一种、两种、三种或四种生物标记水平通过下列一种或多种方法检测，所述方法选自：直接或间接以及耦合或非耦合的酶方法、电化学的、分光光度计的、荧光的、光的、光谱的、旋光的和色谱的技术。

45.根据权利要求43或44的精神病性障碍的传感器或生物传感器，其中所述一种生物标记的水平使用能直接或间接检测所述生物标记的传感器或生物传感器进行检测，所述传感器或生物传感器包括一种或多种酶、结合、受体或转移蛋白、合成受体或其他选择性结合分子，所述检测与一个电的、光的、声的、磁的或热的传感器相耦联。

46.一种阵列或多分析物板，所述阵列或多分析物板能够检测选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐或pH的一种、两种或多种生物标记。

47.一种诊断或监测试剂盒，所述试剂盒适于实行根据权利要求1至42任一项的方法的诊断或监测试剂盒，任选地与此试剂盒的使用说明书一起提供。

48.根据权利要求47的试剂盒，包括根据权利要求43至45的一种或多种传感器和/或生物传感器，任选地与此试剂盒的使用说明书一起提供。

49.根据权利要求47的试剂盒，包括根据权利要求46的一种或多种阵列或多分析物板，任选地与此试剂盒的使用说明书一块提供。

50.根据权利要求47的试剂盒，所述试剂盒包括一种或多种测定方法，能够检测选自葡萄糖、乙酸盐、乳酸盐、谷氨酰胺、丙氨酸或pH的一种、两种或多种生物标记。

51.选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐、谷氨酰胺、丙氨酸或pH的一种或多种CSF生物标记用于诊断和/或监测精神病性障碍的用途。

52.根据前述权利要求任一项的方法、传感器、生物传感器、多分析物板、阵列或试剂盒用于识别一种能够调节精神病性障碍的物质的用途。

53.一种鉴别能够调节受试者的精神病性障碍的物质的方法，包括给予测试受试者该测试物质，并且检测取自所述受试者的CSF样品中选自葡萄糖、乳酸盐、乙酸盐类和pH的一种或多种生物标记的水平。