基于质谱技术的泌尿系结石症生物标志物的研究探索

Currently, urinary lithiasis afflicts tens of millions of people, but its pathogenesis is not fully understood, and the early prediction and diagnosis are still challenging for researchers. In analytical chemistry, detection of biological fluids has great significance for biology and medicine. However, it remains difficult due to their complexity of the biological sample matrices and extremely low concentration. This study will focus on multicomponent analyses of biological samples by elemental mass spectrometry and biological mass spectrometry technology, aiming at establishing a systematic , standard, sensitive and specific methods for detection of the chemical composition of biological samples. Meanwhile, this comprehensive measurement program has a batch quality control to identify a group of pathogenic factors, which contain elemental, metabonomic, peptidomic and proteomic information. Therefore, this study has practical and medical implications for clinical application of early marker screening. This research focuses on the detection of molecular biomarkers, whose difficulty lies in the establishment of high sensitivity detection method for low levels of substances, while establishing a reliable method for batch testing to apply for disease diagnosis and prediction.

目前，泌尿系统结石疾病折磨着数以千万计的人，但其发病机制尚未完全阐明，其预测诊断和治疗也对医务工作者和研究人员提出一定的挑战。生物体液样品的检测具有极其重要的生物学和医学意义，是分析科学和医学检验领域的热点之一。但由于生物样品复杂的基体和极低的含量，常常是研究中的难点和关键问题。本课题拟通过元素质谱及生物质谱技术进行生物样品的多组分分析，旨在建立具有系统性、规范性、敏感性和特异性的生物样品化学成分检测方法，研究并建立较为完善的具有质量控制的批量测定方案，找出与泌尿系结石症相关的一组具有无机元素、代谢物小分子、多肽、蛋白质等有机大分子特征的致病因子，为标志物的临床应用做好前期的筛选工作。本课题的重点是具有结石症特异性的生物标志物的检测，难点在于建立针对低含量物质的高灵敏度检测方法，同时建立可靠的批量检测方法并应用于疾病诊断和预测。

泌尿系结石症是一类常见而易复发的疾病，其病因尚未完全阐明，且目前也没有十分有效的预防措施。由于泌尿系统疾病在不同机体的发展程度和病象的典型程度因人而异，故诊断的难易亦不相同，早期预测和诊断更是十分困难。由于许多无明显症状患者的忽视和大意，导致治疗的延误和病情的加重。所以，泌尿系结石症的早期预测诊断和精准治疗显得尤为重要。.本项目通过无机质谱及生物质谱及其联用技术进行临床体液样本的多组分检测，搭建具有系统性、规范性、敏感性和特异性的生物样品化学成分检测平台，研究并建立较为完善的具有质量控制的批量测定方案，构建疾病诊断模型，可用于结石症的早期预测；并找出与泌尿系结石症相关的一组具有无机元素、小分子代谢物、氨基酸等信息的致病因子（潜在标志物群组），为标志物的临床应用做好前期的筛选工作。.①通过适当的前处理技术获得体液样本元素形态和消除基体干扰，利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）快速准确、高灵敏度和高重现性地检测样本中无机元素含量，构建结石症体液元素谱模型，能够用于结石症的早期诊断和准确预测；还可对结石成分进行分型诊断，并对结石患者进行区域分析，有助于对泌尿系结石症的病因做更深入的病理学探索。.②优化体液样品的小分子代谢物提取方法，确立反相色谱（RPLC）与亲水相互作用色谱（HILIC）相结合互补的技术路线，再通过高分辨质谱仪（QToFMS）的检测，搭建体液代谢物分析平台，建立结石症代谢组诊断模型，筛选具有特异性的代谢物群组信息。.③结合衍生化前处理手段，建立一种适合体液样本的GC-MS分析方法，完成血清和尿液中氨基酸含量的定性定量检测，通过有效的数据分析途径，进行泌尿系结石症体液氨基酸组模型的建立和初步应用。.通过本项目的研究，确立了明确可行的基于质谱技术的结石症预测诊断平台，能够有效地对差异谱进行检测分析，实现从生理和病理学角度来解释泌尿系结石症发生发展和指导疾病的精准治疗。