CN104730057B

CN104730057B - 一种基于拉曼光谱的scos小鼠成模预判方法

Info

Publication number: CN104730057B
Application number: CN201510090409.1A
Authority: CN
Inventors: 石玉秋; 刘宇飞; 卢慧; 胡波
Original assignee: Guangxi University of Science and Technology
Current assignee: Guangxi University of Science and Technology
Priority date: 2015-02-28
Filing date: 2015-02-28
Publication date: 2018-04-27
Anticipated expiration: 2035-02-28
Also published as: CN104730057A

Abstract

本发明公开了一种基于拉曼光谱的SCOS小鼠成模预判方法，包括：a、获取小鼠样本拉曼光谱特征；b、基于获取的小鼠样本拉曼光谱特征，获取拉曼光谱精小管谱峰向量样本库；c、基于获取的拉曼光谱精小管谱峰向量样本库，获取生精小管拉曼光谱；d、基于获取的生精小管拉曼光谱，提取特征谱峰；e、基于提取的特征谱峰，对生精小管进行检测。本发明所述基于拉曼光谱的SCOS小鼠成模预判方法，可以克服现有技术中操作过程复杂、花费时间长和可靠性低等缺陷，以实现操作过程简单、花费时间短和可靠性高的优点。

Description

一种基于拉曼光谱的SCOS小鼠成模预判方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体地，涉及一种基于拉曼光谱的SCOS小鼠成模预判方法。

背景技术

男性不育一直是困扰世界的医学难题，具有极强的社会意义。男性不育是多种因素引起的复杂的临床综合症，其中无精子症是男性不育的常见原因之一，而唯支持细胞综合征( Sertoli cell only syndrome，SCOS) 是无精子症中最为严重的一种病理类型。

白消安是一种经典的化疗药，可诱发精原细胞的一过性凋亡，严重可导致SCOS。白消安处理的小鼠SCOS模型是一种最为经典的无精子症动物模型。小鼠个体差异、白消安注射剂量等多种因素均可影响该模型的成模率。另一方面，在动物实验中，为研究SCOS发病机理，对SCOS小鼠的解剖工作需要在SCOS小鼠成模稳定之前进行。按已有研究成果，一般注射白消安以后4周左右的小鼠可以成模、稳定，而为研究SCOS的发病机理，一般在注射白消安2-3周即SCOS小鼠成模稳定前就需杀死小鼠解剖取生精小管进行观测。因此迫切需要一种方法可以预测小鼠注射白消安后生精小管是否可以在4周左右成模。也就是对于2-3周已经被用于SCOS发病机理研究的小鼠的生精小管，预测假设不杀死小鼠进行实验，而是继续饲养到白消安注射四周左右的情况下是否能够成模。

拉曼光谱是一种无标记激光检测技术，它可以提供物质化学组成和分子结构的相关信息，并反映在二维的拉曼光谱谱峰上。每一种物质都有其特殊的拉曼光谱，称为化学或生物“指纹”。因此，根据应用白消安构建唯支持细胞综合征小鼠动物模型的生物机理，可以通过特定化学物质寻找一些特定的拉曼光谱谱峰进行SCOS小鼠生精小管成模的预测，即对于2-3周已经被用于SCOS发病机理研究的小鼠的生精小管，预测假设不杀死小鼠进行实验而在饲养到4周的时候是否能够成模。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在操作过程复杂、花费时间长和可靠性低等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于拉曼光谱的SCOS小鼠成模预判方法，以实现操作过程简单、花费时间短和可靠性高的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于拉曼光谱的SCOS小鼠成模预判方法，包括：

a、获取小鼠样本拉曼光谱特征；

b、基于获取的小鼠样本拉曼光谱特征，获取拉曼光谱精小管谱峰向量样本库；

c、基于获取的拉曼光谱精小管谱峰向量样本库，获取生精小管拉曼光谱；

d、基于获取的生精小管拉曼光谱，提取特征谱峰；

e、基于提取的特征谱峰，对生精小管进行检测。

进一步地，所述步骤a，具体包括：

1.1选取4-8周性成熟雄性ICR小鼠用于实验，每个剂量注射4只；

1.2将白消安溶解于二甲基亚砜DMSO后，以45mg/kg为剂量，通过一次性腹腔注射给药；以仅注射相同体积DMSO的小鼠为对照；

1.2四周后，处死小鼠，摘取睾丸；

1.3 对步骤1.2摘取的睾丸投入Bouin氏液固定，石蜡包埋后切片；对组织切片进行苏木苏-伊红染色，在显微镜下观察评估睾丸生精功能；

1.4 将给药组和正常对照组小鼠睾丸白膜剥离，在0.9%的生理盐水中使用显微手术镊剥离出单根生精小管，每只小鼠取5根生精小管上n个点的拉曼光谱；n为自然数，能够根据实际需要选取。

进一步地，所述步骤b，具体包括：

2.1 对每根生精小管n个点观测到的拉曼光谱进行处理；n为自然数，能够根据实际需要选取；

2.2 对处理后的拉曼光谱特定的谱峰段进行提取；

2.3 在特定的谱峰段提取m个谱峰点的值，构成谱峰向量；m为自然数，能够根据实际需要选取；

2.4 根据每根生精小管对应小鼠的情况，建立包括SCOS小鼠和正常小鼠的生精小管谱峰向量样本库。

进一步地，所述对每根生精小管n个点观测到的拉曼光谱进行处理的操作，进一步包括：

取多点平均值、多点中最大值减去最小值、多点平均值。

进一步地，所述步骤c，具体包括：

3.1 在注射白消安后2-3周，在应用SCOS小鼠模型的动物实验中，处死小鼠后对SCOS病例研究实验未使用的另一半睾丸进行固定染色；

3.2 将小鼠生精小管进行游离、分离，每只小鼠取多根生精小管上n个点的拉曼光谱；n为自然数，能够根据实际需要选取。

进一步地，所述步骤d，具体包括：

4.1 对每个生精小管n个点观测到的拉曼光谱进行处理；

4.2 对处理后的拉曼光谱特定的谱峰段进行提取，谱峰段与步骤2.2一致；

4.3 在特定的谱峰段提取m个谱峰点的值，获取实验小鼠的谱峰向量，谱峰点与步骤2.3一致。

进一步地，所述n为3-5，和/或m为5-20，和/或所述特定的谱峰段的特征谱峰的范围在1500cm^-1—3500cm^-1。

进一步地，所述步骤e，具体包括：

以实验小鼠的谱峰向量为输入，在生精小管谱峰向量样本库采用最近邻法进行检测；

根据识别结果，预测假设不对小鼠进行手术的前提下生精小管是否能够成模。

本发明各实施例的基于拉曼光谱的SCOS小鼠成模预判方法，由于包括：a、获取小鼠样本拉曼光谱特征；b、基于获取的小鼠样本拉曼光谱特征，获取拉曼光谱精小管谱峰向量样本库；c、基于获取的拉曼光谱精小管谱峰向量样本库，获取生精小管拉曼光谱；d、基于获取的生精小管拉曼光谱，提取特征谱峰；e、基于提取的特征谱峰，对生精小管进行检测；从而可以克服现有技术中操作过程复杂、花费时间长和可靠性低的缺陷，以实现操作过程简单、花费时间短和可靠性高的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，提供了一种基于拉曼光谱的SCOS小鼠成模预判方法。

在本发明的技术方案中，利用拉曼光谱进行SCOS小鼠模型生精小管成模的预测过程，分为4个步骤：

1、获取小鼠样本拉曼光谱特征

1.1 以较大剂量注射白消安，饲养小鼠，同时饲养一批未处理的正常小鼠作为对照样本；

1.2 注射白消安饲养四周后，处死小鼠，摘取睾丸；

1.3 对睾丸进行固定、切片、染色；

1.4 将SCOS小鼠和正常小鼠生精小管进行游离、分离，每只小鼠取多根生精小管上n个点的拉曼光谱。

2 、获取拉曼光谱精小管谱峰向量样本库

2.1 对每根生精小管n个点观测到的拉曼光谱进行处理（如取多点平均值、多点中最大值减去最小值、多点平均值等）；

2.2 对处理后的拉曼光谱特定的谱峰段进行提取；

2.3 在特定的谱峰段提取m个谱峰点的值，构成谱峰向量；

3、动物实验中获取生精小管拉曼光谱

3.1 在应用SCOS小鼠模型的动物实验中（一般在注射白消安后2-3周），处死小鼠后对SCOS病例研究实验未使用的另一半睾丸进行固定染色；

3.2 将小鼠生精小管进行游离、分离，每只小鼠取多根生精小管上n个点的拉曼光谱（n的取值与1.4一致）。

4、提取特征谱峰

4.1 对每个生精小管n个点观测到的拉曼光谱进行处理（处理方法与2.1一致）；

4.2 对处理后的拉曼光谱特定的谱峰段进行提取（谱峰段与2.2一致）；

4.3 在特定的谱峰段提取m个谱峰点的值，获取实验小鼠的谱峰向量（谱峰点与2.3一致）。

5 、对生精小管进行检测

以实验小鼠的谱峰向量为输入，在生精小管谱峰向量样本库采用最近邻法进行检测。根据识别结果，预测假设不对小鼠进行手术的前提下生精小管是否能够成模。

说明：以上参数n、m可根据实际需要选取，一般n选择3-5，m选择5-20，特征谱峰的范围在1500cm^-1—3500cm^-1。

为说明该方法有效性，选择较大剂量注射白消安小鼠保证小鼠成模，在第2周对SCOS小鼠和正常对照小鼠手术提取拉曼光谱，应用本发明方法采用留一法进行检测，对于正常小鼠的预测正确率达到60%以上，对于SCOS小鼠的预测正确率达到90%以上。显然，不采用留一法，建立更大的生精小管谱峰向量样本库必然进一步提高正确率。

本发明的技术方案，具有以下特点：

一是在应用白消安制作SCOS小鼠模型中，应用拉曼光谱对注射白消安2-3周后处死的小鼠模型的生精小管进行检测，预测假设不处死小鼠摘取睾丸的前提下注射白消安4周左右的小鼠是否能够成模；

二是在应用拉曼光谱预测在不处死小鼠摘取睾丸的前提下判断小鼠是否能够成模的过程中，所使用的特征谱峰的范围在1500cm^-1—3500cm^-1。

与现有技术相比，本发明的技术方案，至少可以达到以下有益效果：

采用拉曼光谱进行SCOS小鼠模型成模的预测，可以实现在小鼠尚未成模前（注射白消安2-3周），预测假设不处死小鼠的前提下注射白消安4周左右SCOS小鼠是否能够成模。这为应用SCOS小鼠模型进行SCOS发生机理研究的动物实验提供了基础。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于拉曼光谱的SCOS 小鼠成模预判方法，其特征在于，包括：

a、获取小鼠样本拉曼光谱特征，具体包括：

1.1 选取4-8 周性成熟雄性ICR 小鼠用于实验，每个剂量注射4 只；

1.2 将白消安溶解于二甲基亚砜DMSO 后，以45mg/kg 为剂量，通过一次性腹腔注射给药；以仅注射相同体积DMSO 的小鼠为对照；

1.2 四周后，处死小鼠，摘取睾丸；

1.3 对步骤1.2 摘取的睾丸投入Bouin 氏液固定，石蜡包埋后切片；对组织切片进行苏木苏- 伊红染色，在显微镜下观察评估睾丸生精功能；

1.4 将给药组和正常对照组小鼠睾丸白膜剥离，在0.9% 的生理盐水中使用显微手术镊剥离出单根生精小管，每只小鼠取5 根生精小管上n 个点的拉曼光谱；n 为自然数，能够根据实际需要选取；

b、基于获取的小鼠样本拉曼光谱特征，获取拉曼光谱精小管谱峰向量样本库，具体包括：

2.1 对每根生精小管n 个点观测到的拉曼光谱进行处理；n 为自然数，能够根据实际需要选取；

2.2 对处理后的拉曼光谱特定的谱峰段进行提取；

2.3 在特定的谱峰段提取m 个谱峰点的值，构成谱峰向量；m 为自然数，能够根据实际需要选取；

2.4 根据每根生精小管对应小鼠的情况，建立包括SCOS 小鼠和正常小鼠的生精小管谱峰向量样本库；

c、SCOS动物实验中的小鼠注射白消安2-3周后，处死小鼠获取生精小管拉曼光谱特征，具体包括：

3.1 在注射白消安后2-3 周，在应用SCOS 小鼠模型的动物实验中，处死小鼠后对SCOS病例研究实验未使用的另一半睾丸进行固定染色；

3.2 将小鼠生精小管进行游离、分离，每只小鼠取多根生精小管上n 个点的拉曼光谱；n 为自然数，能够根据实际需要选取；

d、基于获取的生精小管拉曼光谱，提取特征谱峰，具体包括：

4.1 对每个生精小管n 个点观测到的拉曼光谱进行处理；

4.2 对处理后的拉曼光谱特定的谱峰段进行提取，谱峰段与步骤2.2 一致；

4.3 在特定的谱峰段提取m 个谱峰点的值，获取实验小鼠的谱峰向量，谱峰点与步骤2.3 一致；

e、基于提取的特征谱峰，对生精小管进行检测，具体包括：

2.根据权利要求1 所述的基于拉曼光谱的SCOS 小鼠成模预判方法，其特征在于，所述步骤b，所述对每根生精小管n 个点观测到的拉曼光谱进行处理的操作，进一步包括：

取多点平均值、多点中最大值减去最小值、多点平均值。

3.根据权利要求1 所述的基于拉曼光谱的SCOS 小鼠成模预判方法，其特征在于，所述步骤d，所述n 为3-5，和/ 或m 为5-20，和/ 或所述特定的谱峰段的特征谱峰的范围在1500cm^-1—3500cm^-1。