CN108778124A - 蛋白质的翻译后修饰的直接红外分析 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量受试者中蛋白质的翻译后修饰的方法。所述方法包括记录由所述受试者的外皮衰减的预定波数范围内的红外辐射，其中所述外皮仍附着于所述受试者；并且将所述红外辐射的衰减与预定值进行比较以便得到关于所述外皮中的蛋白质的翻译后修饰的信息。本发明还涉及一种相应的系统以及翻译后修饰的外皮蛋白质作为体内诊断疾病，例如糖尿病或肾功能不全的标志物。

Description

蛋白质的翻译后修饰的直接红外分析

技术领域

本发明涉及测量受试者中蛋白质的翻译后修饰，并且更具体地涉及通过使用红外光谱法测量蛋白质的翻译后修饰，由此蛋白质的翻译后修饰可代表疾病，例如像糖尿病或肾功能不全。

背景技术

虽然撒哈拉以南非洲的糖尿病患病率正在急剧上升，但当地健康专业人员对这种代谢疾病的准确诊断和监测仍存在问题。根据美国糖尿病协会、欧洲糖尿病研究协会和国际糖尿病联合会的修订标准，糖尿病的诊断基于血浆葡萄糖或血红蛋白A1c(HbA1c)浓度。对于血浆葡萄糖浓度，诊断基于以下进行：空腹血浆葡萄糖浓度≥126mg/dL(7.0mmol/L)、随机血浆葡萄糖浓度≥200mg/dL(11.1mmol/L)或2h75g口服葡萄糖耐量试验(OGTT)中血浆葡萄糖值≥200mg/dL(11.mmol/L)。对于血红蛋白A1c(HbA1c)，诊断基于≥48mmol/mol的浓度。

然而，出于若干原因，这些黄金标准在撒哈拉以南非洲的使用受到了阻碍。静脉血糖是一种广泛用于诊断和监测糖尿病患者的工具，其易于发生分析前变化。报告的HbA1c结果受到血红蛋白病、铁缺乏、影响红细胞年龄和红细胞存活的因素、尿毒症以及高胆红素血症存在的影响。此外，通常需要医生或护士抽取血液样本。另外，由于文化或宗教异议，非洲患者经常拒绝进行血液分析。

还已知在肾功能不全患者中可观察到增加的氨甲酰化。应注意，在终末肾功能不全中观察到的许多不良健康影响(例如动脉粥样硬化、贫血)与增加的氨甲酰化有关。然而到目前为止，还没有可用于评估氨甲酰化的临床上有用的生物标志物，其可用于常规临床实验室。

因此，本领域仍需要廉价、快速、便携和准确的方法测量受试者体内蛋白质的翻译后修饰，诸如糖化或氨甲酰化，所述方法不依赖于血液取样。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于受试者体内蛋白质的翻译后修饰的良好方法、系统和标志物。蛋白质的翻译后修饰的一个优点是它们可提供用于诊断疾病(例如像糖尿病或肾功能不全)的信息。

本发明实施方案的一个优点是可以无创方式测量蛋白质的翻译后修饰，诸如糖化或氨甲酰化。在糖化的情况下，糖化可以是血液中平均血糖的间接量度。

本发明实施方案的一个优点是可以廉价、快速和便携，同时仍足够准确的方式测量蛋白质的翻译后修饰。

本发明实施方案的一个优点是，对于蛋白质的翻译后修饰是蛋白质糖化的情况，糖化蛋白质标志物可反映与靶器官损伤有关的大多数蛋白质的糖化。

本发明实施方案的一个优点是可在单次测量中获得更长时间的蛋白质的平均翻译后修饰。

本发明实施方案的一个优点是可获得蛋白质在更长时间内的翻译修饰的演变。

本发明实施方案的一个优点是，对于蛋白质的翻译后修饰是蛋白质糖化的情况，糖化的测量可用于诊断糖尿病。

本发明实施方案的一个优点是，对于蛋白质的翻译后修饰是蛋白质氨甲酰化的情况，氨甲酰化的测量可用于诊断肾功能不全。

以上目的通过根据本发明的方法、系统、标志物和用途来实现。

在第一方面，本发明涉及一种用于测量受试者中蛋白质的翻译后修饰的方法，所述方法包括记录由所述受试者的外皮衰减的预定波数范围内的红外辐射，其中所述外皮仍附着于所述受试者，并且将所述红外辐射的衰减与预定值进行比较以便得到关于外皮中的蛋白质的翻译后修饰的信息。

令人惊讶地发现，特定波数范围中的红外辐射的衰减允许在未从受试者(例如人体)移除的外皮诸如指甲中鉴定蛋白质的翻译后修饰，例如糖化或氨甲酰化。换句话说，获得了一种用于检测指甲角蛋白的翻译后修饰，例如糖化或氨甲酰化的无创技术。由于测量技术基于红外光谱法，因此本发明实施方案的一个优点是提供了用于测量翻译后修饰的廉价、快速和便携但仍足够准确的方法。由于不需要血液取样，因此不需要医生或护士参加测试。本发明实施方案的一个优点是所述方法不需要剪指甲。

本发明其中测量糖化的一些实施方案的一个优点是，可获得关于在指甲基质中形成的果糖胺的信息。本发明的此类实施方案的一个优点是可获得受试者的关于糖尿病的信息。

所述方法可包括用所述红外辐射照射受试者的指甲。

所述受试者的所述外皮可以是所述受试者的指甲。

当所述蛋白质的翻译后修饰由指甲角蛋白的糖化组成时，所述方法包括记录来自400至5500cm^-1的波数范围内、优选来自4000至5500cm^-1内，最优选来自4200至4500cm^-1内的红外辐射，并且比较衰减包括与所述波数范围内的预定值进行比较。在一些实施方案中，红外辐射可在400至5500cm^-1的波数范围内、优选在4000至5500cm^-1范围内，最优选在4200至4500cm^-1范围内记录。在一些实施方案中，将所述红外辐射的衰减与预定值进行比较包括比较来自范围4000cm^-1至4500cm^-1内，例如范围4000cm^-1至4500cm^-1中的红外辐射的衰减。记录也可限于此波数范围。本发明实施方案的一个优点是来自范围4000cm^-1至4500cm^-1内，例如范围4000cm^-1至4500cm^-1内的衰减的信息允许100％准确检测。然后，所述红外辐射的衰减涉及由所述外皮中的外皮蛋白质糖化引起的衰减。本发明实施方案的一个优点是指甲蛋白质糖化可用作检测糖尿病的标志物。本发明实施方案的一个优点是可研究糖尿病靶器官诸如眼睛晶状体和肾脏的糖化。本发明实施方案的一个优点是新标志物糖化指甲蛋白质通过酶果糖胺3而不是当前使用的另一种标志物HbA1c反映了与靶器官损伤，例如眼睛晶状体和肾脏相关的大多数蛋白质的糖化，所述靶器官通常可经历去糖化。

当所述蛋白质的翻译后修饰由指甲角蛋白的氨甲酰化组成时，所述方法包括记录来自4650至7700cm^-1的波数范围内的红外辐射，例如4650至7700cm^-1的波数范围内的红外辐射，并且比较衰减包括与所述波数范围内的预定值进行比较。在一些实施方案中，将所述红外辐射的衰减与预定值进行比较包括比较范围4650cm^-1至7700cm^-1内的红外辐射的衰减。记录也可限于此波数范围。本发明实施方案的一个优点是来自范围4650cm^-1至7700cm^-1内的衰减的信息允许100％准确检测。记录和/或比较红外辐射可包括从波长范围1300nm至2150nm内，例如从波长范围1300nm至1500nm内和/或例如从范围1525nm至1575nm内，和/或例如从范围1625nm至1700nm内和/或例如从范围1725nm至1775nm内和/或例如从范围1825nm至2100nm内，例如从范围1825nm至1950nm内和/或从范围1925nm至2050nm内和/或从范围2050nm至2100nm内进行记录和/或比较。然后，所述红外辐射的衰减涉及由所述外皮中的外皮蛋白质氨甲酰化引起的衰减。本发明实施方案的一个优点是指甲蛋白质氨甲酰化可用作检测肾功能不全的标志物。本发明实施方案的一个优点是基于氨甲酰化，可研究在终末肾功能不全中观察到的不良健康影响，例如像动脉粥样硬化和贫血。本发明实施方案的一个优点是新标志物氨甲酰化指甲蛋白质反映了与肾功能不全相关的大多数蛋白质的氨甲酰化。

所述蛋白质可以是角蛋白。本发明实施方案的一个优点是指甲角蛋白翻译后修饰可用作标志物，因为角蛋白是最丰富的指甲蛋白质。

测量的蛋白质的翻译后修饰，例如糖化或氨甲酰化可反映在所述记录之前0.5至9个月(优选1至6个月)内的蛋白质的平均翻译后修饰。本发明实施方案的一个优点是测量结果可提供蛋白质的长期翻译后修饰的信息，即在过去几个月中发生的蛋白质的翻译后修饰，从而得到平均的、可靠的值。

所述方法可包括执行傅里叶变换红外光谱法。本发明实施方案的一个优点是获得了一种有效的测量方法，其允许快速探测所需结果。所述方法可包括红外反射光谱法。本发明实施方案的一个优点是可在很少或没有样品制备的情况下执行测量，因为可执行体内测量。另一优点是，所述技术是光学技术而不是侵入性技术。

所述方法可包括比较不同光谱带的贡献，以便得到受试者中蛋白质的翻译后修饰，例如糖化或氨甲酰化的程度。本发明实施方案的一个优点是通过考虑不同的光谱带甚至可提高精度。

所述方法可包括首先从外皮去除污染物。本发明实施方案的一个优点是首先去除污染物诸如指甲油，以便避免对测量信号的影响并且以便获得更准确的结果。

可根据受试者的种族和/或性别来选择预定值。本发明实施方案的一个优点是可考虑种族间差异。

所述方法可包括记录在外皮上的不同位置处的红外辐射的衰减，将不同位置处的所述红外辐射的衰减与预定值进行比较，并且基于此得到蛋白质的翻译后修饰，例如糖化或氨甲酰化的时间依赖性。本发明实施方案的一个优点是通过沿着指甲的生长方向在受试者指甲上的不同位置处进行测量，可获得疾病，诸如糖尿病或肾功能不全的时间演变。

在第二方面，本发明涉及一种用于测量受试者中蛋白质的翻译后修饰的系统，所述系统包括红外辐射源、红外辐射检测器和数据分析器，所述数据分析器用于通过将衰减与预定值进行比较，分析由仍附着于所述受试者的所述受试者的外皮衰减的预定波数范围内的红外辐射的衰减，以便得到关于外皮中的蛋白质翻译后修饰的信息。

当所述蛋白质的翻译后修饰由指甲角蛋白的糖化组成时，所述数据分析器被调适成分析来自400至5500cm^-1的波数范围内，优选来自4000至5500cm^-1内，最优选来自4200至4500cm^-1内的红外辐射的衰减。在具体实施方案中，所述范围是4000cm^-1至4500cm^-1。

当所述蛋白质的翻译后修饰由指甲角蛋白的氨甲酰化组成时，所述数据分析器被调适成在4650至7700cm^-1的波数范围中分析红外辐射的衰减。所述数据分析器被调适成分析来自波长范围1300nm至2150nm内，例如来自波长范围1300nm至1500nm内和/或例如来自范围1525nm至1575nm内，和/或例如来自范围1625nm至1700nm内和/或例如来自范围1725nm至1775nm内和/或例如来自范围1825nm至2100nm内，例如来自范围1825nm至1950nm内和/或来自范围1925nm至2050nm内和/或来自范围2050nm至2100nm内的红外辐射的衰减。

所述系统可包括用于定位手指或脚趾的保持器或定位装置，使得受试者的指甲相对于所述红外辐射源和红外辐射检测器定位。

所述系统可包括傅里叶变换红外光谱仪。

所述系统可被配置用于测量反射的红外辐射。

所述分析器可被调适成在受试者中比较不同光谱带的贡献，以便得到蛋白质的翻译后修饰，例如糖化或氨甲酰化的程度。

所述系统可被调适成在受试者外皮上的不同位置处进行测量。

所述系统可包括扫描仪，用于在受试者的外皮上用照射束扫描。

在第三方面，本发明涉及一种翻译后修饰的外皮蛋白质，其用于体内诊断异常翻译后修饰。本发明实施方案的一个优点是获得标志物，用于体内诊断代表疾病的异常翻译后修饰。翻译后修饰的外皮蛋白质可以是用于所述体内诊断异常翻译后修饰的生物学标志物。异常翻译后修饰通常是由疾病引起的。

在一些实施方案中，本发明涉及一种用于体内诊断异常血糖的糖化外皮蛋白质。本发明实施方案的一个优点是获得了用于体内诊断代表糖尿病的异常血糖的标志物。

糖化外皮蛋白质可以是用于所述体内诊断异常血糖的生物学标志物。异常血糖是由糖尿病引起的。

在一些实施方案中，本发明涉及一种用于体内诊断异常氨甲酰化的氨甲酰化外皮蛋白质。本发明实施方案的一个优点是获得了用于体内诊断代表肾功能不全的异常氨甲酰化的标志物。

氨甲酰化外皮蛋白质可以是用于所述体内诊断异常氨甲酰化的生物学标志物。异常氨甲酰化是由肾功能不全引起的。

翻译后修饰的外皮蛋白质可以是角蛋白。

在第四方面，本发明涉及翻译后修饰的外皮蛋白质用于体内诊断异常翻译后修饰的用途。翻译后修饰可以是例如糖化或氨甲酰化。

异常翻译后修饰的体内诊断可包括疾病，例如像糖尿病或肾功能不全的诊断。

本发明的特定和优选方面在所附的独立和从属权利要求中阐述。来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的特征以及适当的其他从属权利要求的特征组合，而不仅仅在权利要求中明确阐述。

尽管此领域中的设备不断改进、改变和发展，但认为现有概念代表了实质性的新型和新颖的改进，包括偏离现有实践，从而提供了这种性质的更有效、稳定和可靠的设备。

本发明的上述和其他特性、特征和优点将根据以下结合附图的详细描述变得显而易见，所述附图通过举例的方式示出本发明的原理。仅出于示例的目的给出此描述，而不限制本发明的范围。以下引用的参考数字参考附图。

附图说明

图1示出了根据本发明实施方案的用于测量蛋白质的翻译后修饰的系统。

图2a至4b示出了针对不同波数范围的根据本发明实例的近红外光谱(a)和光谱分析(b)。

图5示出了根据本发明的实施方案，治疗期间糖化随时间的变化。

图6a和6b示出了对照组(图6a)和糖尿病组(图6b)的手指甲的近端区域与远端区域之间的糖化差异，这示出了根据本发明的实施方案的特征。

图7a和7b示出了根据本发明的实施方案，对于氨甲酰化的红外光谱(图7a)和光谱分析(图7b)。

在不同的图中，相同的附图标记是指相同或类似的元件。

具体实施方式

将关于特定实施方案并参考某些附图描述本发明，但是本发明不限于此，而是仅由权利要求限制。所描述的附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，出于说明的目的，一些元件的大小可能被夸大并且未按比例绘制。尺寸和相对尺寸不对应于实践本发明的实际减少量。

此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分类似元件，并且不一定用于描述以时间、空间、排序或以任何其他方式排列的顺序。应理解，如此使用的术语在适当状况下是可互换的，并且本文所描述的本发明的实施方案能够不同于本文所描述或示出顺序的其他顺序进行操作。

此外，说明书和权利要求中的术语顶部、底部、上方、下方等用于描述目的并且不一定用于描述相对位置。应理解，如此使用的术语在适当状况下是可互换的，并且本文所描述的本发明的实施方案能够以不同于本文所描述或示出的取向的其他取向进行操作。

应注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限于其后列出的装置；其不排除其他元件或步骤。因此，应将其解释为指定如提到的所述特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件或其组的存在或添加。因此，表述“包括装置A和B的设备”的范围不应限于仅由组件A和B组成的设备。这意味着对于本发明，设备的唯一相关组件是A和B。

本说明书通篇对“一个实施方案”或“一实施方案”的提及意味着结合所述实施方案所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，短语“在一个实施方案中”或“在一实施方案中”在本说明书各个地方的出现不一定全部是指但可以是指同一实施方案。此外，如本领域的普通技术人员从本公开将明白的，特定特征、结构或特性可以任何合适方式组合在一个或多个实施方案中。

类似地，应了解，在对本发明示例性实施方案的描述中，本发明的各种特征有时在单个实施方案、图或其描述中归类在一起以便于改进本公开并且帮助理解各种发明性方面中的一个或多个。然而，本公开的这种方法不应被解释为反映以下意图：所要求的本发明要求比每项权利要求中明确陈述的特征多的特征。相反，如所附权利要求书所反映，发明性方面在于少于单个前文所公开实施方案的所有特征。因此，在详细描述之后的权利要求特此明确地并入到此详细描述中，其中每项权利要求独立地作为本发明的单独实施方案。

此外，虽然本文所描述的一些实施方案包括一些但不是其他实施方案中所包括的其他特征，但如本领域的技术人员将理解，不同实施方案的特征的组合意在属于本发明的范围内，并且形成不同的实施方案。例如，在所附权利要求书中，所要求的实施方案中的任一个可以任何组合来使用。

此外，本文将实施方案中的一些描述为可通过计算机系统的处理器或通过实现所述功能的其他装置实现的方法或方法的元素组合。因此，具有用于执行这种方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实现所述方法或方法的元素的装置。此外，本文所描述的装置实施方案的元件是用于实现由所述元件为实现本发明的目的而执行的功能的装置的实例。

在本文所提供的描述中，陈述大量的具体细节。然而，应理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施方案。在其他情况下，未详细示出熟知的方法、结构和技术，以便不会使对本说明书的理解模糊不清。

本发明的实施方案涉及检测人体外皮中的蛋白质的修饰。在一些实施方案中，检测外皮，例如指甲中的蛋白质糖化，允许测量受试者中的糖化。糖化可以是血液中血糖的间接量度。后者将在以下深入讨论。在其他实施方案中，外皮中的蛋白质氨甲酰化被检测为肾功能不全中的氨甲酰化的生物标志物。氨甲酰化是当尿素异构体异氰酸酯与蛋白质的赖氨酸残基反应时发生的化学反应。由于人类指甲由特定蛋白质(角蛋白)构成，因此角蛋白的氨甲酰化可被视为评估活体个体中氨甲酰化的极好模型。然而，应注意，本发明不限于糖化和氨甲酰化。在第一方面，本发明涉及一种用于测量受试者中蛋白质的翻译后修饰的方法。根据本发明实施方案的方法可特别适用于测量人体中的糖化或氨甲酰化，尽管本发明的实施方案不限于此，并且所述方法原则上还适用于任何生物。

根据本发明的实施方案，所述方法包括记录由所述受试者的外皮衰减的预定波数范围内的红外辐射，其中所述外皮仍附着于所述受试者。所述方法通常可在用包含预定波数范围内的辐射的红外辐射束照射受试者外皮之后进行，然而，可在应用所述方法之前执行照射步骤，使得其不一定是所述方法本身的步骤。可替代地，所述方法可包括用所述红外辐射照射受试者的外皮。在本发明的实施方案中，所述方法还包括将所述红外辐射的衰减与预定值进行比较，并且基于此得到关于蛋白质翻译后修饰的信息。本发明的实施方案对于获得关于受试者的疾病，例如像糖尿病或肾功能不全的信息特别有利。根据本发明的实施方案，在糖化的情况下，可使用来自波数范围400至5500cm^-1内，有利地来自波数范围4000cm^-1至4500cm^-1内的辐射。根据一些其他实施方案，在氨甲酰化的情况下，可使用来自波数范围4650至7700cm^-1内的辐射。

作为说明，以下将进一步讨论根据本发明实施方案的方法的另外任选和标准步骤的特征和优点。由此，将参考如可用于糖尿病的蛋白质的糖化。显然，类似的详细信息对于蛋白质的其他翻译后修饰，例如像氨甲酰化是有效的，但相应的波数范围、光学组件等需要相应地加上必要的修改来进行调适。此类光学组件是容易获得的。

对于照射外皮，可使用红外激光束，或者可使用聚焦的照射束。为了产生红外辐射，可使用红外激光器，例如像近红外二极管激光器，但还可使用其他红外辐射源，例如像卤素NIR源。红外辐射束点有利地具有使得照射不超过外皮的表面，例如手指甲的表面的大小。可使用的典型束点大小对应于最多3mm的直径，尽管实施方案不限于此。

根据本发明的实施方案，红外辐射可来自范围4000至4500cm^-1内，因为由糖化外皮蛋白质引起的在此范围中的红外辐射的衰减非常明显。

对于照射外皮，通常要求受试者将包含外皮的身体部位定位在特定位置中，使得可以受控方式执行照射。例如可要求受试者将手指或脚趾定位在保持器中，使得可以受控方式照射指甲。保持器或定位装置可以是这样的：使得外皮位于红外辐射源下方并且位于检测器下方，所述检测器被调节以检测反射的辐射。

可通过检测由外皮衰减后的辐射的光谱来执行检测。可替代地，还可执行几种特定波长或波长范围的检测，并且可允许鉴定外皮蛋白质的糖化。

在实施方案中，可使用的检测技术可包括执行近红外(NIR)光谱，或者可包括执行傅立叶变换红外光谱，例如像ATR-FTIR。两种技术都允许针对给定分辨率的相对短的扫描时间。因此，本发明实施方案的一个优点是获得了一种有效的测量方法，其允许快速探测所需结果。

在实施方案中，所述方法可包括红外反射光谱。在优选实施方案中，红外反射光谱可包括衰减全反射光谱。

衰减全反射(ATR)是一种可与红外光谱结合使用的取样技术。其有利地允许测量固态或液态的样品而无需进一步制备，仅需要使样品与ATR晶体接触。因此，本发明实施方案的一个优点是可在很少或没有样品制备的情况下执行测量，使得可执行体内测量。另一优点是，所述技术是光学技术而不是侵入性技术。

如上所指出，受试者的外皮通常可以是受试者的指甲。在优选实施方案中，在测量期间探测的指甲区域可以是指甲板。指甲通常包含大部分诸如约85％的角蛋白，其是可用于测量外皮中蛋白质的糖化或间接测量血液中血糖的标志物之一。因此，本发明实施方案的一个优点是所记录的红外辐射可能已被指甲衰减，因此通常包含相对强的标志物信号。此外，指甲板通常不含有血管并且无代谢活性，这减少了可能影响或干扰测量结果的可能因素。然而，实施方案不限于使用指甲作为外皮。在一些实施方案中，外皮还可以是受试者的皮肤。

在一些实施方案中，将红外辐射的衰减与预定值进行比较可包括比较来自范围4000cm^-1至4500cm^-1内的红外辐射的衰减。已发现，使用这种特定的红外辐射使得可以获得非常准确的糖化测量，并且因此可以非常准确地检测糖尿病。衰减的比较可例如使用预定算法或使用查找表来执行。其可例如使用被编程用于执行这种比较的处理器在输入时和/或以自动方式自动地执行。所述比较提供了可作为输出而提供，例如显示的比较结果。比较结果可提供测量水平是高于还是低于特定阈值的指示。然而，基于比较结果，可给出受试者是否患有糖尿病的指示，这种诊断在一些实施方案中不是所述方法的一部分，并且可由医学训练的人单独地，即在所述方法之外执行。因此诊断可能不是所述方法的一部分。

在一些实施方案中，可基于另外的受试者特征诸如种族和/或性别来确定用于比较的预定值。因此，此类信息可用作输入并且可由处理器提示。然后，所述信息与获得的测量结果相结合，可得到比较结果。

本发明实施方案的一个优点是可研究糖尿病靶器官诸如眼睛晶状体和肾脏的糖化。

本发明实施方案的一个优点是新糖化的外皮蛋白质标志物通过酶果糖胺3而不是当前使用的另一种标志物HbA1c反映了与靶器官损伤，例如眼睛晶状体和肾脏相关的大多数蛋白质的糖化，所述靶器官通常可经历去糖化。

在实施方案中，所述蛋白质可以是角蛋白。

本发明实施方案的一个优点是外皮角蛋白糖化可用作标志物，因为特别是在指甲中，角蛋白是一种丰富的外皮蛋白质。

根据一些实施方案，所述方法提供代表平均血糖的结果，例如在其长度为0.5个月至9个月的一段时间内，例如在长度为1至6个月的一段时间内发生的血糖。本发明实施方案的一个优点是测量结果可提供长期血糖的信息，即在过去几个月中发生的血糖，从而得到平均的、可靠的值。

根据一些实施方案，执行测量使得可测量和追踪外皮蛋白质的糖化的时间演变。所述方法可例如包括记录在外皮上的不同位置处的红外辐射的衰减，将不同位置处的所述红外辐射的衰减与预定值进行比较，并且基于此得到血糖的时间依赖性。如果例如可沿着指甲的生长方向在不同位置处执行测量，则这允许获得代表糖化的时间演变的结果。例如，指甲板的尖端通常反映较早的糖化，诸如在测量之前6至9个月的糖化，而更靠近指甲基质的指甲板区域通常反映更近期的糖化，诸如在测量之前0.5至1个月的糖化。因此，可使用在指甲的不同位置处的测量来建立例如在最近6至9个月内的糖化的时间演变。此外，通过对指甲的较大或较小部分进行取样，可获得在较大或较小时间窗口内的糖化平均值；例如，通过对整个指甲板进行取样，可获得在最近6至9个月内的糖化平均值。

在一些实施方案中，所述方法可包括首先从外皮去除污染物。后者可例如使用常规清洁产品来执行。本发明实施方案的一个优点是首先去除污染物诸如指甲油，以便避免对测量信号的影响并且以便获得更准确的结果。

在第二方面，本发明涉及一种用于测量受试者中蛋白质的翻译后修饰，例如像糖化或甲酰胺化的系统，所述系统包括红外辐射源、红外辐射检测器和处理器，例如数据分析器，所述数据分析器用于通过将衰减与预定值进行比较，分析由仍附着于所述受试者的所述受试者的外皮衰减的预定波数范围内的红外辐射的衰减，以便得到关于蛋白质翻译后修饰的信息。根据本发明的实施方案，在糖化的情况下，可使用数据分析器，其用于分析来自波数范围400至5500cm^-1内，有利地来自波数范围4000cm^-1至4500cm^-1内的辐射。根据一些其他实施方案，在氨甲酰化的情况下，可使用数据分析器，其用于分析来自波数范围4650至7700cm^-1内的辐射。所述系统可特别适用于执行如第一方面所述的用于测量蛋白质翻译后修饰的方法。

作为说明，图1中示意性地表示了根据本发明实施方案的系统。同样，所描述的系统特别适用于测量糖化，但应理解，通过调整波数范围和相应的光学组件，描述了用于测量蛋白质的其他翻译后修饰的相应系统，因此此类系统也是如此被描述。图1示出用于测量血糖的系统100。系统100包括辐射源110；检测器120，检测器120被配置用于在来自辐射源110的红外辐射由受试者的外皮衰减后对其进行检测；以及保持器或定位装置130，其用于相对于辐射源110和检测器120定位受试者外皮。保持器或定位装置130可例如适合于将手或手指或者脚或脚趾保持在一定位置，使得手指或脚趾的指甲被准确定位以进行测量。可替代地，定位装置可对应于系统的定位装置，使得其可安装到手、手指、脚或脚趾，并且使得手指或脚趾的指甲相对于系统被准确定位，使得测量可执行。所述系统还包括处理装置或处理器140，其用于处理在检测器120处接收的检测到的衰减辐射。由此处理器适于将获得的测量结果与预定值进行比较。可通过输出装置150输出此比较或基于其的结果。如第一方面所指出，辐射源和检测器可被调适成产生来自范围4000cm^-1至4500cm^-1内的红外辐射，并且/或者处理器可被调适成处理此频率范围中的红外辐射。检测器可以是傅立叶变换红外光谱仪、适于测量反射IR辐射的检测器、被配置用于执行衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)的检测器。

在实施方案中，处理器可被调适成比较不同光谱带的贡献以便得到受试者中的血糖程度。

在一些实施方案中，所述系统可被调适成例如通过在受试者外皮上提供照射束的扫描运动，在受试者外皮上的不同位置处进行测量。在实施方案中，所述系统因此可包括扫描仪，用于在受试者的外皮上用照射束扫描。

系统的另外特征和优点可对应于针对第一方面中的对应方法所描述的特征和优点。

在第三方面，本发明涉及一种翻译后修饰的外皮蛋白质，例如糖化外皮蛋白质或氨甲酰化外皮蛋白质，其用于体内诊断蛋白质的异常翻译后修饰。本发明实施方案的一个优点是获得标志物，用于体内诊断蛋白质的异常翻译后修饰。蛋白质的异常翻译后修饰通常代表诸如由糖尿病引起的高血糖形式、或低血糖形式或高氨甲酰化形式。在其他情况下，蛋白质的异常翻译后修饰可以是随时间变化或不规则的翻译后修饰形式。在实施方案中，翻译后修饰的外皮蛋白质可以是用于所述体内诊断蛋白质异常翻译后修饰的生物学标志物。在实施方案中，所述蛋白质的异常翻译后修饰可由糖尿病引起。在实施方案中，翻译后修饰的外皮蛋白质可以是角蛋白。外皮可以是指甲。

在第四方面，本发明涉及翻译后修饰的外皮蛋白质用于体内诊断蛋白质的异常翻译后修饰的用途。在实施方案中，所述蛋白质异常翻译后修饰的体内诊断可包括疾病，例如像糖尿病或肾功能不全的诊断。

现在将通过本发明的若干实施方案的详细描述来描述本发明。显然，在不脱离本发明的真正技术教导的情况下，本发明的其他实施方案可根据本领域技术人员的知识来配置，本发明仅受所附权利要求的条款限制。

实施例：糖尿病患者和对照组指甲的红外光谱

对均属于同一种族的诊断为糖尿病的5名患者和对照组中的25人的指甲板拍摄近红外光谱。

NIR光谱在4200cm^-1-5400cm^-1的波数范围中拍摄并绘制在图2a中。可看出，两组之间的光谱清楚地区分开来。为了更好地量化这种光谱差异，对于每次测量，通过在图2b中列出标准正态变量(SNV)来分析光谱。可观察到对应于一方面糖尿病组和另一方面对照组的数据点之间的相当好的分离。

为了进一步改善分离，光谱范围减小到4200-4500cm^-1，并且所得光谱如图3a所示。同样，对于每次测量，通过在图3b中列出SNV来分析光谱。可观察到两组之间的分离进一步改善。此外，在使用一组训练数据训练所使用的评估模型之后，可以100％准确地预测给定样本属于哪个组。

类似地，光谱范围还限于5060-5400cm^-1，并且相应的光谱如图4a所示。同样，对于每次测量，在图4b中分析光谱，由此分析二阶导数。然而，在这种情况下，分离没有得到改善，并且不能执行100％的结论性预测，类似于对一阶导数的评估(未示出)。

实施例：监测治疗期间的糖化

拍摄患者指甲板的近红外光谱作随患者治疗的变化。随着葡萄糖从毛细血管网络扩散到手指甲中并且指甲随时间而生长，可以观察到由于葡萄糖从血液到指甲的扩散变化而引起的NIR光谱的波动。因此，这使得当糖尿病患者随时间进行治疗时，可以观察到数据的改善。在图5中，在用二甲双胍(每天3 x 850mg)治疗期间监测2型糖尿病患者。同样，给出光谱的一阶导数的标准正态变量值。详细讨论了特定患者(空心方块)的结果，由此还示出了对照组(C)和糖尿病组(DM)的参考值。测量数26是治疗开始时的第一次测量，并且位于糖尿病(蓝色)组中。测量数27是第二次测量，在此期间几周后患者接受治疗。可看出，第二次测量正朝着对照组发展。这意味着患者的情况正在改善(平均血糖从279mg/dl降至105mg/dl)。测量数30是第三次测量，同样在第二次测量后几周。此图(在5周间隔内收集的数据)很好地说明了使用无创NIR监测能够评估血糖控制。

实施例：基于对手指甲不同区域的NIR测量值来评估时间演变。

对于对照组和糖尿病组两者，使用在光谱范围1460nm至1630nm中的NIR光谱测量手指甲上的不同区域。如果手指甲的近端区域与远端区域之间存在差异，则这表明当指甲生长时指甲中存在葡萄糖积聚。对照组的结果显示在图6a中，而糖尿病组的结果显示在图6b中。在这两种情况下，得分图中大致有两组可见。远端测量值更多地向左，并且近端测量值更多地向右。然而，由于不同测试人员的手指甲中葡萄糖浓度的变化，两个区域之间仍然存在一些重叠。

实施例：肾功能不全患者和对照组患者指甲的红外光谱

对均属于同一种族的许多患有终末肾功能不全的患者和许多对照组中的人的指甲板拍摄近红外光谱。

NIR光谱在波长范围1300nm至2150nm中拍摄。从图7a中可看出，可在对照组(c)中的人与患有肾功能不全(N)的人的光谱之间注意到光谱差异。为了更好地量化这种光谱差异，执行光谱的主成分分析，并且通过在图7b中列出标准正态变量(SNV)来分析光谱。可看出，对照组(C)的人与患有肾功能不全(N)的人之间存在明显的区别。可看出，人指甲上的近红外光谱为氨甲酰化的无创评估提供了极好的工具。

应理解，尽管本文已针对根据本发明的设备讨论了优选实施方案、具体构造和配置以及材料，但在不脱离本发明范围和技术教导的情况下，可在形式和细节上进行各种改变或修改。例如，以上给出的任何公式仅仅代表可使用的程序。可从框图中添加或删除功能，并且可在功能框之间交换操作。可在本发明的范围内描述的方法中添加或删除步骤。

Claims (24)

1.一种用于测量受试者中蛋白质的翻译后修饰的方法，所述方法包括：

-记录由所述受试者的外皮衰减的预定波数范围内的红外辐射，其中所述外皮仍附着于所述受试者；

-将所述红外辐射的衰减与预定值进行比较以便得到关于所述外皮中的蛋白质的翻译后修饰的信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述受试者的所述外皮是所述受试者的指甲。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述红外辐射的衰减包括由所述外皮中的外皮蛋白质翻译后修饰引起的衰减。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述蛋白质是角蛋白。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括执行近红外光谱法、傅里叶变换红外光谱法或红外反射光谱法中的任一种。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括记录在所述外皮上的不同位置处的红外辐射的衰减，将不同位置处的所述红外辐射的衰减与预定值进行比较，并且基于此得到所述蛋白质的翻译后修饰的时间依赖性。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述红外辐射的衰减包括由所述外皮中的外皮蛋白质糖化引起的衰减。

8.根据权利要求7所述的方法，其中将所述红外辐射的衰减与预定值进行比较包括比较来自范围4000cm^-1至4500cm^-1内的红外辐射的衰减。

9.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其中所述方法包括比较不同光谱带的贡献以便得到受试者中的血糖程度，并且/或者其中所述方法包括根据所述受试者的种族或性别来选择所述预定值。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述红外辐射的衰减包括由所述外皮中的外皮蛋白质氨甲酰化引起的衰减。

11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述红外辐射的衰减与预定值进行比较包括比较来自范围4650cm^-1至7700cm^-1内的红外辐射的衰减。

12.一种用于测量受试者中蛋白质的翻译后修饰的系统，所述系统包括红外辐射源、红外辐射检测器和数据分析器，所述数据分析器用于通过将所述衰减与预定值进行比较，分析由仍附着于所述受试者的所述受试者的外皮衰减的预定波数范围内的红外辐射的衰减，以便得到关于所述外皮中的蛋白质的翻译后修饰的信息。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述系统包括用于定位手指或脚趾的保持器，使得受试者的指甲相对于所述红外辐射源和红外辐射检测器定位。

14.根据权利要求12至13中任一项所述的系统，其中所述系统被调适成在所述受试者外皮上的不同位置处进行测量。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的系统，其中所述蛋白质的翻译后修饰由指甲角蛋白的糖化组成，所述数据分析器被调适成分析来自400至5500cm^-1的波数范围内，优选来自4000至5500cm^-1内的红外辐射的衰减。

16.根据权利要求12至14中任一项所述的系统，其中所述蛋白质的翻译后修饰由指甲角蛋白的氨甲酰化组成，所述数据分析器被调适成分析来自4650cm^-1至7700cm^-1的波数范围内的红外辐射的衰减。

17.一种翻译后修饰的外皮蛋白质，其用于体内诊断蛋白质的异常翻译后修饰。

18.根据权利要求17所述的翻译后修饰的外皮蛋白质，所述翻译后修饰的外皮蛋白质是用于所述体内诊断异常翻译后修饰的生物标志物。

19.根据权利要求17至18中任一项所述的翻译后修饰的外皮蛋白质，所述翻译后修饰的外皮蛋白质是角蛋白。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的翻译后修饰的外皮蛋白质，其中所述翻译后修饰的外皮蛋白质是糖化外皮蛋白质。

21.根据权利要求17至19中任一项所述的翻译后修饰的外皮蛋白质，其中所述翻译后修饰的外皮蛋白质是氨甲酰化外皮蛋白质。

22.根据权利要求12至13中任一项所述的翻译后修饰的外皮蛋白质的用途，其用于体内诊断疾病。

23.根据权利要求22所述的翻译后修饰的外皮蛋白质的用途，其中所述翻译后修饰的外皮蛋白质是糖化蛋白质，并且其中所述体内诊断包括糖尿病的诊断。

24.根据权利要求22所述的翻译后修饰的外皮蛋白质的用途，其中所述翻译后修饰的外皮蛋白质是氨甲酰化蛋白质，并且其中所述体内诊断包括肾功能不全的诊断。