CN103901196B - Cystatin S和CYFRA21-1在制备诊断和预示食管癌标志物中的应用 - Google Patents

Cystatin S和CYFRA21-1在制备诊断和预示食管癌标志物中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了半胱氨酸蛋白酶抑制剂S（Cystatin？S）与细胞角蛋白19片段21-1（CYFRA21-1）的联合应用，具体为Cystatin？S与CYFRA21-1在制备诊断和预示食管癌标志物中的应用，本发明还公开了食管癌标志物的捕获剂和含有该捕获剂的试剂盒，本发明公开的试剂盒具有特异性好、灵敏度高等优点，能够用于食管癌的早期诊断、治疗过程中的疗效评估以及治疗后转移复发监控，其诊断结果可早于临床症状。

Description

Cystatin S和CYFRA21-1在制备诊断和预示食管癌标志物中的应用
技术领域
本发明属于医学检测领域，涉及CystatinS和CYFRA21-1在制备诊断和预示食管癌标志物中的应用。
背景技术
食管癌是世界上常见的恶性肿瘤之一。我国是世界上食管癌发生率和死亡率最高的国家，其死亡率位居全国恶性肿瘤死亡率的第四位。早期食管癌的症状不显著，大部分食管癌患者确诊时已经是中晚期。早期食管癌手术治疗后，5年生存率能够达到80%以上。因此对于食管癌的早发现以及早治疗是改善食管癌患者生存率的最佳方式。
目前对于食管癌的诊断主要依赖于影像学和细胞学等方法。随着分子生物学的发展，肿瘤分子标志物的使用越来越广泛。寻找到食管癌相关的肿瘤标志物对于实现食管癌患者的早发现和早治疗具有十分重要的意义。鳞癌抗原（SCC）抗原和癌胚抗原（CEA）是目前常见的用于食管癌诊断的肿瘤分子标志物，但是其灵敏度偏低，无法满足临床需要。在过去的四十年中，对于食管癌的治疗的模式发生了重大的变化，例如手术治疗方法和化疗方法，以及放疗方法的综合使用。随着治疗方法的创新，在临床上食管癌患者的五年生存率有了显著的提高。然而在临床上，即使处于同一病理分期的患者表现出差异显著的生存率。
因此寻找到新的肿瘤标志物或者肿瘤标志物的新的联合，对提高食管癌的诊断灵敏度和特异性具有非常重要的价值，帮助医生对于患者进行个体化治疗，并为食管癌早期发现、及时干预及疗效评估和术后复发转移监控奠定基础。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半胱氨酸蛋白酶抑制剂S（CystatinS）和细胞角蛋白19片段21-1（CYFRA21-1）在制备诊断和预示食管癌标志物中的应用；本发明的目的之二在于提供食管癌标志物的捕获剂；本发明的目的之三在于提供含有上述捕获剂的试剂盒；本发明的目的之四在于提供试剂盒建立计算诊断和预示食管癌阈值的方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.半胱氨酸蛋白酶抑制剂S和细胞角蛋白19片段21-1在制备诊断和预示食管癌的标志物中的应用，所述半胱氨酸蛋白酶抑制剂S的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示，所述细胞角蛋白19片段21-1的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。
优选的，所述诊断和预示为诊断、疗效评估或转移复发监控。
2.食管癌标志物的捕获剂，所述标志物为半胱氨酸蛋白酶抑制剂S和细胞角蛋白19片段21-1，所述半胱氨酸蛋白酶抑制剂S的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示，所述细胞角蛋白19片段21-1的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。
优选的，所述捕获剂为识别半胱氨酸蛋白酶抑制剂S和细胞角蛋白19片段21-1的特异性抗体。
3.含有权利要求3或4所述捕获剂的试剂盒。
优选的，所述试剂盒为检测血清中半胱氨酸蛋白酶抑制剂S和细胞角蛋白19片段21-1浓度的试剂盒。
更优选的，所述试剂盒为酶联免疫检测试剂盒。
更优选的，所述试剂盒含有包被有单克隆抗体的固相载体、生物素标记的多克隆抗体和显色底物。
最优选的，所述单克隆抗体为鼠抗人CystatinS单克隆抗体，所述多克隆抗体为兔抗人CystatinS多克隆抗体，所述显色底物为四甲基联苯胺。
4.利用所述试剂盒建立计算诊断和预示食管癌阈值的方法，用所述试剂盒检测半胱氨酸蛋白酶抑制剂S和细胞角蛋白19片段21-1浓度，然后利用P=exp（-6.123+0.051X1+2.108X2）/[1+exp（-6.123+0.051X1+2.108X2）]计算阈值P，当P＞0.5时，判断为阳性；当P≤0.5时，判断为阴性；
其中X1为CystatinS的浓度，单位为pg/mL；X2为CYFRA21-1的浓度，单位为ng/mL。
本发明的有益效果：本发明公开了诊断和预示食管癌的新标志物，即将CystatinS和CYFRA21-1联合用于制备诊断和预示食管癌的标志物，通过联合两个标志物检测食管癌，提高了诊断的灵敏度和特异性；本发明还公开了检测食管癌标志物的捕获剂，将捕获剂与常规试剂组成检测试剂盒，组成的试剂盒具有使用方便，重复性好，便于携带等特点，可用于食管癌的早期诊断、食管癌的疗效评估或食管癌移转复发监控等，其诊断食管癌的灵敏度为
79.6%，特异性为90.8%，并且检测结果早于临床症状，为医生提前治疗和干预提供指导。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为CystatinS酶联免疫检测试剂盒检测CystatinS蛋白的标准曲线。
图2为CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒检测食管癌患者ROC曲线。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明使用的试剂如下：CystatinS单克隆抗体购自美国R&D公司（货号为：MAB1296）；兔抗人CystatinS多克隆抗体（货号为：11542-RP02）、CystatinS蛋白标准品（货号11542-H08H）购自北京义翘神州生物技术有限公司，CYFRA21-1血清ELISA检测试剂盒购自北京华迈科生物技术有限公司（货号：HMK1428）。
实施例1建立CystatinS血清检测反应体系及其优化
用浓度为5μg/mL鼠抗人CystatinS单克隆抗体包被ELISA板，包被条件是在4℃条件下包被过夜，洗板；然后在质量分数为2%的BSA中室温封闭2小时，洗板后将浓度分别为0pg/mL，50pg/mL，100pg/mL，200pg/mL，400pg/mL，800pg/mL，1600pg/mL的CystatinS蛋白标准品（编码CystatinS的氨基酸序列如SEQIDNO.1）和样品加入封闭板中，于37℃反应1小时，洗板；然后用浓度为0.5μg/mLHRP标记的兔抗人CystatinS多克隆抗体，在37℃条件下反应1小时，洗板；再与四甲基联苯胺（TMB）反应2-3分钟，最后用浓度为2M的硫酸终止反应，并于450nm条件下检测OD值（图1）。由图1可知，CystatinS酶联免疫检测试剂盒线性范围为50pg/mL-1600pg/mL，在线性范围内标准品线性相关系数r≥0.990，回收率在90%～110%范围内。
检测体系优化，比对分别由美国R&D，英国Abcam和美国NOVUSBIOLOGICALS3个不同公司生产的CystatinS单克隆抗体、美国R&D公司和北京义翘神州生物技术有限公司生产的CystatinS蛋白标准品和R&D公司，英国Abcam和北京义翘神州生物技术有限公司生产的CystatinS多克隆抗体。结果表明，CystatinS单抗优选R&D公司提供的产品，最佳工作浓度为5μg/mL；CystatinS蛋白标准品和CystatinS多克隆抗体优选北京义翘神州生物技术有限公司产品，最佳工作浓度为0.5μg/mL，在最佳条件下，可实现背景OD值＜0.1，能够有效区分阴性组与阳性组，且具有统计学意义。
固相载体的确定：对美国Corning、德国Greiner、美国Thermo和丹麦Nunc4个不同厂家生产的酶标板进行了比较，结果显示，美国corning公司（货号为：9018）和thermo（货号为：468667）公司的酶标板符合背景OD值＜0.1，且信噪比较高。
包被液的选择：根据抗体包被于固相载体所需要的缓冲体系，ELISA常用包被液为缓冲盐溶液，分别用磷酸盐缓冲液（pH7.5）和碳酸盐缓冲液（pH9.6）检测包被环境对反应体系的影响，结果显示碳酸盐缓冲液（pH9.6）可满足空白组OD值＜0.1，有效区分空白组、阴性组和阳性组，信噪比较高。
稀释剂的选择：通过实验对比了2种商品化稀释剂（分别购自天津博美科生物技术有限公司（货号BMKF017-1）；上海西唐生物科技有限公司（货号C0901））和自制稀释剂的稀释效果，主要从保护蛋白能力，自身稳定性两方面评价稀释剂的稀释效果。结果显示自制稀释剂的效果最佳，自制稀释剂各组分的终浓度如下：3mMEDTA、质量分数为0.5%的BSA、1×PBS、质量分数为0.05%的Tween-20和质量分数为0.02%的硫柳汞（pH6.0）。
稳定剂的选择：使用3种稳定剂（具体如下：稳定剂Ⅰ：质量分数为3%的蔗糖，体积分数为8%的甘油和质量分数为1.3%的NaCl；稳定剂Ⅱ：质量分数为3%的蔗糖，体积分数为8%的甘油，质量分数为0.1%的EDTA和质量分数为1.3%的NaCl，稳定剂Ⅲ：体积分数为68.8%的PBS，体积分数为30%的胎牛血清和质量分数为0.2%的硫柳汞）分别稀释单克隆抗体、蛋白标准品和多克隆抗体至浓度为0.5mg/mL、0.16ng/mL和50μg/mL，使用时按体积比为1：100稀释。并于第0天、第7天和第14天进行检测OD值。结果显示，稳定剂Ⅲ效果最佳，具体组分为：体积分数为68.8%的PBS、体积分数为30%胎牛血清和质量分数为0.2%硫柳汞。
通过以上研究确定了检测体系的主要组分，然后建立CystatinS血清检测体系。
实施例2、CystatinS酶联免疫检测试剂盒
根据实施例3中建立CystatinS血清检测体系构建CystatinS酶联免疫检测试剂盒，具体组分如表1所示：
表1.CystatinS酶联免疫检测试剂盒组分
评价CystatinS酶联免疫检测试剂盒：使用CystatinS酶联免疫检测试剂盒检测CystatinS阳性质控品，分别在CystatinS蛋白浓度为160pg/mL和80pg/mL2个水平重复检测10次，检测结果显示变异系数CV≤10%；用3个批号试剂盒检测同一样本，3个批号试剂盒的批间变异系数CV≤15%。对试剂盒稳定性进行研究显示，在4℃条件下保存8个月、开封后在4℃条件下保存2个月，在0-4℃运输7天均能保持稳定。
实施例3建立CYFRA21-1血清检测反应体系
本实施例CYFRA21-1酶联免疫（ELISA）检测试剂盒使用商品化CYFRA21-1ELISA试剂盒，购自北京华迈科生物技术有限公司。
将CYFRA21-1酶联免疫检测试剂盒与实施例2中构建的CystatinS酶联免疫检测试剂盒形成CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒，用于检测食管癌标志物CYFRA21-1和CystatinS，其中被检标志物CYFRA21-1的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。
实施例4CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒用于诊断和预示食管癌
（1）CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒用于诊断食管癌
从上海肿瘤医院收集100例食管癌患者治疗前血清，同时从血站收集95例健康献血人员血清，每例血清1mL。然后CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒检测食管癌和健康人血清中CystatinS和CYFRA21-1标志物的浓度，并根据检测结果绘制ROC曲线（图2）。结果显示，检测CYFRA21-1标志物区分健康人和食管癌患者的cutoff值定为2.12ng/mL，检测CystainS标志物区分健康人和食管癌患者的cutoff值定为124pg/mL。然后根据ROC曲线统计单独或联合检测CystatinS和CYFRA21-1标志物的曲线下面积、特异性和灵敏度，结果如表2所示。
表2、CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒诊断食管癌结果
标志物 曲线下面积 灵敏度 特异性
Cystatin S 0.803 69.4% 83.3%
CYFRA21-1 0.796 63.4% 83.8%
Cystatin S+CYFRA21-1 0.884 79.6% 90.8%
由表2可知，检测CYFRA21-1标志物的曲线下面积为0.796，灵敏度为63.4%，特异性为83.8%；检测CystainS标志物的曲线下面积为0.803，灵敏度为69.4%，特异性为83.3%；CystatinS和CYFRA21-1两种标志物联合检测的曲线下面积为0.884，灵敏度为79.6%，特异性为90.8%。由此可知，将CystatinS和CYFRA21-1标志物联合检测用于诊断食管癌的准确性显著优于检测单个标志物。
根据检测结果，在特异性为75%条件下，应用Logistic回归统计方法得出CystatinS和CYFRA21-1联合检测的判断公式，具体为：P=exp（-6.123+0.051X1+2.108X2）/[1+exp（-6.123+0.051X1+2.108X2）]（X1为CystatinS的实际检测值（pg/mL）；X2为CYFRA21-1的实际检测值（ng/mL）），当P＞0.5时，判断为阳性；当P≤0.5时，判断为阴性。
应用：利用CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒对100例疑似食管癌患者进行检测，然后根据P=exp（-6.123+0.051X1+2.108X2）/[1+exp（-6.123+0.051X1+2.108X2）]（X1为CystatinS的实际检测值（pg/mL）；X2为CYFRA21-1的实际检测值（ng/mL）计算P值。结果显示，100例被检样本中，33例P值大于0.5，为食管癌患者；67例P值小于或等于0.5，为非食管癌患者，与临床诊断结果一致。
（2）CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒用于食管癌疗效评估
从上海肿瘤医院取10例食管癌患治疗前血清，检测血清中CystatinS和CYFRA21-1浓度，疗程结束后再取患者血清检测血清中CystatinS和CYFRA21-1浓度。根据联合检测的判断公式P=exp（-6.123+0.051X1+2.108X2）/[1+exp（-6.123+0.051X1+2.108X2）]（X1为CystatinS的实际检测值（pg/mL）；X2为CYFRA21-1的实际检测值（ng/mL））计算P值，比较治疗前后P值的变化：P值升高说明治疗无效，P值降低说明治疗有效，结果如表3所示。同时，医生根据临床症状评价食管癌的治疗效果，结果如表3所示。
表3、CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒用于评估食管癌疗效结果
患者编号 治疗前后浓度变化 临床评价5 -->
1 P值升高 无效
2 P值降低 无效
3 P值降低 有效
4 P值降低 有效
5 P值升高 无效
6 P值降低 有效
7 P值升高 无效
8 P值降低 有效
9 P值降低 有效
10 P值降低 有效
由表3可知，CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒检测结果为10例食管癌患者中，有7例患者有疗效，其余3例患者治疗无效，与临床判断结果对比符合率达90%。
（3）CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒用于食管癌移转复发监控
对6例化疗疗程结束后的早期食管癌患者进行跟踪随访（患者为上海肿瘤医院的食管癌患者），治疗后六周首次采集患者血清，检测血清中CystatinS和CYFRA21-1浓度，以后每隔三个月检测一次，跟踪九个月，共检测四次。根据联合检测的判断公式P=exp（-6.123+0.051X1+2.108X2）/[1+exp（-6.123+0.051X1+2.108X2）]（X1为CystatinS的实际检测值（pg/mL）；X2为CYFRA21-1的实际检测值（ng/mL））计算P值，比较治疗前后P值的变化：P＞0.5时，判断为转移复发；P≤0.5时判断为无进展生存，结果如表4所示。9个月时，医生根据临床症状判断食管癌患者是否发生转移复发，结果如表4所示。
表4、CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒用于监控食管癌转移复发结果
患者编号 6周pg/mL 3个月pg/mL 6个月pg/mL 9个月pg/mL 临床评价
1 P=0.17 P=0.22 P=0.31 P=0.25 无进展生存
2 P=0.252 P=0.54 P=0.76 P=0.88 转移复发
3 P=0.23 P=0.25 P=0.217 P=0.28 无进展生存
4 P=0.342 P=0.452 P=0.63 P=0.75 转移复发
5 P=0.21 P=0.23 P=0.14 P=0.15 无进展生存
6 P=0.32 P=0.125 P=0.3 P=0.129 无进展生存
由表4可知，试剂盒监控结果为6例食管癌患者中，有2例患者出现了移转复发，其余4例患者未发生转移复发，为无进展生存，与临床判断结果一致。因此，利用CystatinS-CYFRA21-1联合检测试剂盒可监控食管癌转移复发，并早于临床症状和体征发现，为医生提前进行干预提供指导。
综上所述，CystatinS和CYFRA21-1可以作为诊断和预示食管癌的标志物，其灵敏度和特异性高于检测单一标志物。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.联合检测半胱氨酸蛋白酶抑制剂S和细胞角蛋白19片段21-1的试剂在制备诊断和预示食管癌试剂盒中的应用，所述半胱氨酸蛋白酶抑制剂S的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示，所述细胞角蛋白19片段21-1的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述诊断和预示为诊断、疗效评估或转移复发监控。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述试剂为食管癌标志物的捕获剂，所述标志物为半胱氨酸蛋白酶抑制剂S和细胞角蛋白19片段21-1，所述半胱氨酸蛋白酶抑制剂S的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示，所述细胞角蛋白19片段21-1的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。
4.根据权利要求3所述的的应用：其特征在于：所述捕获剂为识别半胱氨酸蛋白酶抑制剂S和细胞角蛋白19片段21-1的特异性抗体。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述试剂为含有权利要求4所述捕获剂的试剂盒。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述试剂盒为检测血清中半胱氨酸蛋白酶抑制剂S和细胞角蛋白19片段21-1浓度的试剂盒。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述试剂盒为酶联免疫检测试剂盒。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述试剂盒含有包被有单克隆抗体的固相载体、生物素标记的多克隆抗体和显色底物。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述单克隆抗体为鼠抗人CystatinS单克隆抗体，所述多克隆抗体为兔抗人CystatinS多克隆抗体，所述显色底物为四甲基联苯胺。
10.根据权利要求5-9任一项所述的应用，其特征在于：联合检测半胱氨酸蛋白酶抑制剂S和细胞角蛋白19片段21-1的判断公式为P＝exp(-6.123+0.051X1+2.108X2)/[1+exp(-6.123+0.051X1+2.108X2)]；
其中X1为CystatinS的浓度，单位为pg/mL；X2为CYFRA21-1的浓度，单位为ng/mL。
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