羰基小分子检测新方法及其在癌症早期无创诊断中的应用研究

Recent researches have shown that some low-molecular-weight carbonyl compounds are considered as potential markers of oxidative stress, and cancer molecular markers as well. This project proposes for the first time to explore the derivitization method and related mechanism of cancer molecular markers, namely the low-molecular-weight carbonyl compounds. Combining highly sensitive and selective amperometric detection (AD) and universal capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D), with capillary electrophoresis (CE-AD/C4D) and novel microextraction technologies, to study the optimal conditions and anti-jamming capability for the detection of typical low-molecular-weight carbonyl compounds, and the distribution of these mark compounds in different body fluids including blood, urine and saliva can be achieved, thus making it possible to explore the feasibility of diagnosis and treatment of some common cancer diseases as liver cancer, breast cancer by detecting noninvasive body fluids (such as urine or saliva), and also to study the feasibility of simultaneous determination of two or more cancer diseases, providing a new approach for noninvasive preliminary diagnoses of several common cancer diseases.

羰基小分子已被视为氧化应激的潜在标志物，以及癌症分子标志物。本项目首次提出基于安培检测的高灵敏度和高选择性，探索典型小分子羰基化合物的电化学衍生机理与方法；结合新型微萃取技术，利用自组装毛细管电泳-安培/电容耦合非接触电导检测联用系统，研究典型羰基小分子化合物检测的优化条件及抗干扰能力，及其在血液、尿液、唾液等不同体液中的分布规律，探索采用无损伤体液（如尿液、唾液）代替血液进行典型癌症疾病（如肝癌、乳腺癌）早期无创诊断的可行性；研究同时检测两种或多种癌症的分子标志物的可行性，以期为典型癌症的临床诊疗提供一种潜在的新方法、新技术。

癌症已成为当今严重威胁人类健康与生命的主要疾病之一。研究表明，人体病变往往导致脂质过氧化反应，在各种脂质氧化产物中，羰基小分子逐步被视为氧化应激的潜在分子标志物。然而，由于羰基小分子活性高、极性大、缺少紫外和荧光发色团，因而对其直接的灵敏检测非常困难。本项目就是以羰基小分子为分析对象，为探索其新型衍生机理与分析方法，主要开展了以下研究工作：（1）利用自组装毛细管电泳-安培检测联用系统（CE-AD），通过尝试多种衍生试剂，最终选定了2-硫代巴比妥酸作为羰基小分子的电化学衍生试剂，并探讨优化了其衍生机理和方法。（2）通过优化样品预处理方法，选用高纯化、高富集性能、与电泳兼容性良好的新型液相微萃取技术——中空纤维膜液相微萃取技术与电泳技术联用，实现了复杂生物样本中痕量羰基小分子的灵敏检测。（3）以己醛、庚醛为分析对象，通过与2-硫代巴比妥酸反应，使其转化为具有电活性的稳定加合物，从而实现其安培法测定。我们采用建立的中空纤维膜液相微萃取/毛细管电泳-安培检测联用方法，开展了肝癌、肺癌潜在标志物的研究，分别对肺癌、肝癌、糖尿病患者和健康人尿样中己醛和庚醛的含量进行了分析。初步分析结果表明，肺癌患者尿样中己醛和庚醛的含量与健康组相比存在显著性差异（P≤0.001）；而糖尿病和肝癌患者尿己醛、庚醛含量与健康组间无差异或差异性不显著。在优化实验条件下，己醛和庚醛的富集因子分别可达到320和355倍，检测限分别为2.7和0.97 nM，平均回收率为61%-95%，RSD小于8.5%。与已建立的绝大多数血样、尿样分析方法相比，本方法可得到相当甚至更高的检测灵敏度。该方法有望为肺癌早期无创诊断提供一种潜在的新方法。当然，要获得统计学上显著的生物样本数据，仍需要进一步的分析研究，以区分患者的病理状态和健康受试者的生理条件，从而进一步验证本方法的实际应用性能。