CN109791133B - 用于诊断直结肠癌的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于诊断直结肠癌的装置和一种用于提供直结肠癌诊断信息的方法。根据本发明的直结肠癌诊断装置包括：输入单元，所述输入单元用于获取从生物样本测量的质谱数据；浓度测量单元，所述浓度测量单元用于获得来自获取的质谱数据的nudifloramide的浓度；以及诊断单元，所述诊断单元用于基于浓度测量部的测量结果来确定直结肠癌的诊断信息。

Description

用于诊断直结肠癌的装置
技术领域
本发明涉及一种用于诊断直结肠癌的装置和一种用于提供直结肠癌诊断信息的方法。
背景技术
癌症是一种细胞无限增殖而妨碍正常细胞功能的疾病。代表性癌症包括肺癌、胃癌(GC)、乳腺癌(BRC)、直结肠癌(CRC)和卵巢癌 (OVC)，但实质上，在任何组织中都可以发生癌症。
早期的癌症诊断是基于癌细胞生长而引起的生物组织的外部变化。然而，最近试图利用在诸如血液、糖链或DNA的活体组织或活体细胞中存在的非常少量的生物分子进行癌症诊断和检测。然而，最常用的癌症诊断方法是利用由活体组织检查获取的组织样本或利用图像来诊断癌症。
其中，活体组织检查会给患者带来极大的痛苦，并且需要高费用。而且还需要很长时间来诊断癌症。此外，当患者实际上患有癌症时，在活体组织检查期间可能存在癌症转移的风险。并且在通过活体组织检查不能获得组织样本的情况下，在通过外科手术取出可疑组织之前无法诊断疾病。
同时，最近已经提出一种通过对从生物样本中提取的低质量离子进行生物统计分析来诊断癌症的方法，但是需要很长时间来分析结果。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种用于诊断直结肠癌的装置，以及一种分析时间短且准确度高的提供直结肠癌诊断信息的方法。
技术方案
根据本发明的一个方面，一种直结肠癌诊断装置，包括：输入单元，该输入单元获取从生物样本测量的质谱数据；浓度检测单元，该浓度检测单元从获取的质谱数据中测量nudifloramide的浓度；以及诊断单元，该诊断单元基于浓度检测单元的测量结果来确定直结肠癌的诊断信息。
浓度检测单元还可以测量十二烷酰基肉碱(dodecanoylcarnitine) 和反式-2-十二烯酰基肉碱(trans-2-dodecenoylcarnitine)中的至少一种。
浓度检测单元还可以测量十二烷酰基肉碱的浓度，并且诊断单元可以基于nudifloramide和十二烷酰基肉碱的浓度比来确定直结肠癌的诊断信息。
浓度检测单元还可以测量反式-2-十二烯酰基肉碱的浓度，并且诊断单元可以基于nudifloramide和反式-2-十二烯酰基肉碱的浓度比来确定直结肠癌的诊断信息。
可以从液相色谱质谱仪(LC-MS)获取质谱数据，并且该质谱仪可以是三重TOF(Triple TOF)和三重四级杆(Triple Quadrupole) 中的任何一种。
根据本发明的一个方面，直结肠癌诊断装置包括确定单元，该确定单元基于从生物样本测量的nudifloramide的浓度以及十二烷酰基肉碱和反式-2-十二烯酰基肉碱中的至少一种的浓度来确定直结肠癌的诊断信息。
该确定单元可以基于nudifloramide的浓度与十二烷酰基肉碱和反式-2-十二烯酰基肉碱中的至少一种的浓度的浓度比来确定直结肠癌的诊断信息。
可以通过液相色谱质谱仪获取该浓度，并且该质谱仪可以是三重TOF(TripleTOF)和三重四级杆(Triple Quadrupole)中的任何一种。
根据本发明的另一方面，一种用于提供直结肠癌诊断信息的方法，包括：从生物样本中获取nudifloramide的浓度以及十二烷酰基肉碱和反式-2-十二烯酰基肉碱中的至少一种的浓度，并且基于nudifloramide的浓度与十二烷酰基肉碱和反式-2-十二烯酰基肉碱中的至少一种的浓度的浓度比来提供直结肠癌的诊断信息。
可以从生物样本的质谱中获取浓度。
可以从液相色谱质谱仪获取质谱，并且质谱仪可以是三重TOF (Triple TOF)和三重四级杆(Triple Quadrupole)中的任何一种。
有益效果
根据本发明提供了一种用于诊断直结肠癌的装置，以及一种分析时间短且准确度高的提供直结肠癌诊断信息的方法。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施方案的直结肠癌诊断装置的框图。
图2示出质谱峰面积，该质谱峰面积与各样本中2PY、DC和 T2DC的浓度成比例；
图3示出各样本中的2PY/DC和2PY/T2DC的质谱峰面积比。
具体实施方式
在本发明中，术语“生物样本”包括诸如全血(whole blood)、血清(serum)、血浆(plasma)、尿液(urine)、粪便(stool)、痰液 (sputum)、唾液(saliva)、组织、细胞、细胞提取物和体外细胞培养物的样本，但不限于此。在下面的示例性实施方案中，把患者或非患者的血清作为生物样本使用。
本发明是基于如下的发现：Nudifloramide(以下缩写为“2PY”) 可用作直结肠癌的标记物。
Nudifloramide的正式名称是N-甲基-2-吡哆酮-5-甲酰胺 (N-Methyl-2-pyridoxone-5-carboxamide)；1,6-二氢-1-甲基-6-氧代烟酰胺(1,6-Dihydro-1-methyl-6-oxonicotinamide)；3-氨基甲酰基-1-甲基-6- 吡啶酮(3-Carbamoyl-1-methyl-6-pyridone)，并且结构式如下：
Figure BDA0002007565860000041
Nudifloramide以高浓度存在于直结肠癌患者中。
本发明还基于如下的发现：十二烷酰基肉碱(以下缩写为“DC”) 和反式-2-十二烯酰基肉碱(以下缩写为“T2DC”)可用作直结肠癌的标记物。
DC和T2DC以低浓度存在于直结肠癌患者中。
在本发明中，基于所述标记物的浓度来诊断直结肠癌，但不限于此。可以利用质谱仪测量的质谱峰面积来测量浓度。
更具体地，可以利用液相色谱-质谱仪(LC-MS)测量所述浓度，并且可以利用三重TOF(Triple TOF)或者三重四级杆(Triple Quadrupole)执行质谱分析。
在本发明的一个示例性实施方案中，可以利用三种标记物之间的浓度比来诊断直结肠癌。浓度比不限于此，并且可以使用2PY/DC的浓度比和2PY/T2DC的浓度比中的至少一种。
作为确定是否有直结肠癌的参考值(截止值)，例如， 2PY/DC可以是20至40、25至32或者27至30，并且 2PY/T2DC可以是30至50、35至45或者38至42。当测量值超过参考值时，则确定为直结肠癌。考虑受试者的性别、年龄、病史、癌症阶段和健康状况，针对每个受试者设定不同的参考值。
根据如上所述的本发明，仅测量标记物的浓度，并且可以根据标记物之间的浓度比来诊断直结肠癌。因此，可以很快地诊断出直结肠癌。
在下文中，将参考附图更详细地描述本发明。
附图仅是示出的实例，以更具体地描述本发明的技术精神，使得本发明的精神不限于附图。
图1是根据本发明的示例性实施方案的直结肠癌诊断装置的框图。
直结肠癌诊断装置1包括输入单元100、浓度检测单元200和诊断单元300。
输入单元100获取从生物样本检测到的质谱数据。质谱数据仅包括用于标记物的数据，并且所述标记物包括2PY。标记物还可包括DC和 T2DC中的至少一种。
质谱数据可以是标记物的质谱光谱或质量峰面积。
浓度检测单元200根据质谱数据测量(计算)所述标记物的浓度。
当输入数据是质谱光谱时，可以通过测量与所述标记物相对应的峰的质量峰面积来测量所述浓度，或当输入数据是所述标记物的质量峰面积时，可以按原样使用所述质量峰面积。
根据另一示例性实施方案，将适当的因子添加到推导的质量峰面积，或对推导的质量峰面积应用额外的数学处理，以用作所述浓度。可以通过该因子或数学处理来改变参考值。
诊断单元300使用测量的所述标记物的浓度来确定阳性直结肠癌或阴性直结肠癌。在该过程期间，诊断单元300可以仅使用2PY的浓度或使用2PY/DC的浓度比和2PY/T2DC的浓度比中的任何一种。
在诊断单元300中设定用于2PY/DC和2PY/T2DC的浓度比的参考值，并且可以根据受试者(样本)设定不同的参考值。
此外，诊断装置1还可以包括通知诊断结果的显示单元，并且输出单元可以是显示装置或打印机。
可以将上述诊断装置1修改为各种形式。例如，当从外部直接输入标记物的浓度时，可以省略浓度检测单元200。
同时，本发明提供了一种直结肠癌诊断方法。
所述直结肠癌诊断方法包括获取从生物样本测量的质谱数据，根据获取的质谱数据测量nudifloramide的浓度，并且基于浓度测量结果来诊断直结肠癌。
在测量浓度期间，可以进一步测量十二烷酰基肉碱和反式-2-十二烯酰基肉碱中的至少一种。
在测量浓度时，进一步测量十二烷酰基肉碱的浓度，并且可以基于nudifloramide和十二烷酰基肉碱的浓度比来诊断直结肠癌。
在测量浓度时，进一步测量反式-2-十二烯酰基肉碱的浓度，并且可以基于nudifloramide和反式-2-十二烯酰基肉碱的浓度比来诊断直结肠癌。
可以从液相色谱质谱仪(LC-MS)获取质谱数据，并且质谱仪可以是三重TOF和三重四极杆中的任何一种。
直结肠癌诊断方法还可以包括基于从生物样本测量的nudifloramide的浓度以及十二烷酰基肉碱和反式-2-十二烯酰基肉碱中的至少一种的浓度来确定直结肠癌的诊断信息。
可以基于nudifloramide的浓度与十二烷酰基肉碱和反式-2-十二烯酰基肉碱中的至少一种的浓度的比率来实施该确定。
下文将参考以下实验性实施例来详细描述本发明。
采集血清
采集190例正常对照受试者、81例直结肠癌患者、20例胃癌患者、 100例肺癌患者和13例卵巢癌患者的血清。
制备测量的浓度
将1ml水、2ml甲醇和0.9ml二氯甲烷加入到50μl血清中并摇动以充分混合，并且然后在冰上放置30分钟。接着，加入1ml水和 0.9ml二氯甲烷并充分混合，并且然后在室温下以1500rpm离心10 分钟。离心之后，分离上清液并用氮气干燥。
测量代谢组(标记物)的浓度
将干燥的代谢组提取物溶解在0.1％的甲酸中，并且然后使用液相色谱-质谱仪(LC-MS)进行分析。
使用的LC是Eksigent ultra LC110-XL系统，MS是AB Sciex Triple TOF5600+系统。DuoSpray离子源安装在MS中。通过连接到 Eksigent ultra LC110-XL系统的AtlantisT3 sentry guard cartridge (3mm，2.1 10mm；水)将分析样本输入到分析单元中，并在Atlantis T3柱(3mm，2.1 100mm；水)中分离。
作为溶剂，使用两步线性梯度(溶剂A，水中0.1％FA；溶剂B， 100％乙腈；1％溶剂B持续2分钟，1％至30％溶剂B持续6分钟， 30％至90％溶剂B持续8分钟，90％溶剂B持续4分钟，90％至1％溶剂B持续1分钟，1％溶剂B持续9分钟)。
在MS上进行10个最频繁母离子(质量容差，50mDa碰撞能量， 35％)的一个全扫描(50至1200m/z范围)和串联质谱分析(MS/MS)。
在与对应于2PY、DC和T2DC的代谢组通过LC时的时区(time zone)相同的时区处的MS光谱中，计算具有相同质量值的质量峰面积。
分析结果
图2示出质量峰面积，其与各样本中的2PY、DC和T2DC的浓度成比例。
据了解，不同于正常对照组或其他癌症患者，在直结肠癌患者的血液中测量出的2PY具有高浓度(较大的质量峰面积)。此外，据了解，不同于直结肠癌患者和其他癌症患者，正常对照组的血液中的DC和T2DC的浓度较高(较大的质量峰面积)。
图3示出各样本中的2PY/DC和2PY/T2DC的质量峰面积比。据了解，在这两种情况下，直结肠癌患者中的2PY/DC和 2PY/T2DC的浓度比很高。
在表1至表3中，当2PY/DC的参考值(截止值)为28.5 并且2PY/T2DC的参考值(截止值)为40时，表示对各种癌症的灵敏度和特异性。
从表中可以看出，2PY/DC和2PY/T2DC的浓度比对直结肠癌具有极好的灵敏度和特异性。
表1
Figure BDA0002007565860000081
表2
Figure BDA0002007565860000082
表3
2PY/DC 2PY/T2DC
灵敏度 83.95％ 80.25％
特异性 92.57％ 98.14％
阳性预测值 73.91％ 91.55％
阴性预测值 95.83％ 95.20％
上述示例性实施方案是用于描述本发明的实例，但是本发明不限于此。本领域技术人员可以以各种形式实施本发明，使得本发明的技术范围应由所附权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种直结肠癌诊断装置，包括：
输入单元，所述输入单元获取从生物样本测量的质谱数据；
浓度检测单元，所述浓度检测单元从所获取的质谱数据中测量nudifloramide和十二烷酰基肉碱的浓度；
诊断单元，所述诊断单元基于nudifloramide与十二烷酰基肉碱的浓度比来确定直结肠癌的诊断信息。
2.根据权利要求1所述的直结肠癌诊断装置，其中从液相色谱质谱仪(LC-MS)获取所述质谱数据，并且所述质谱仪是三重TOF和三重四级杆中的任何一种。
3.一种直结肠癌诊断装置，包括：
输入单元，所述输入单元获取从生物样本测量的质谱数据；
浓度检测单元，所述浓度检测单元从所获取的质谱数据中测量nudifloramide和反式-2-十二烯酰基肉碱的浓度；
诊断单元，所述诊断单元基于nudifloramide和反式-2-十二烯酰基肉碱的浓度比来确定直结肠癌的诊断信息。
4.根据权利要求3所述的直结肠癌诊断装置，其中从液相色谱质谱仪(LC-MS)获取所述质谱数据，并且所述质谱仪是三重TOF和三重四级杆中的任何一种。
5.一种直结肠癌诊断装置，包括：确定单元，所述确定单元基于nudifloramide的浓度与十二烷酰基肉碱和反式-2-十二烯酰基肉碱中的任何一种的浓度的浓度比来确定直结肠癌的诊断信息。
6.根据权利要求5所述的直结肠癌诊断装置，其中从液相色谱质谱仪获取所述浓度，并且所述质谱仪是三重TOF和三重四级杆中的任何一种。
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