多肿瘤标志物蛋白芯片检测课件.ppt
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1、多肿瘤标志物蛋白芯片检测多肿瘤标志物蛋白芯片检测 肿瘤标志物的一般概念肿瘤标志物的一般概念 v肿瘤标志物(Tumor marker)是19781978年在美国国立癌症研究所召开的人类肿瘤免疫诊断会议上,由Herbeman首次提出此概念后,在英国第七次肿瘤发生生物学和医学会议上被确认并开始引用。肿瘤标志物有几个重要的突出时期:v 1848年Herry Beuce Jones 在多发性骨髓瘤患者尿中发现一种特殊蛋白,后来被称作为BJ蛋白,用于多发性骨髓瘤的诊断指标。v 1964年TaTarinov 从肝细胞癌患者血清中发现甲胎蛋白(AFP)。v 1965年Goldt 和Freedman 从结肠癌患
2、者组织中发现了癌胚抗原(CEA),从而建立了临床上能广泛应用的肿瘤标志物。v 1975年Kohler和Mishop 成功创建了淋巴细胞杂交瘤技术,人们利用此生物高技术制备了许多单克隆抗体,并建立了一系列灵敏度、特异性较强的肿瘤标志物。v 1976年Bishop 发现了鸡正常细胞中含有某些原癌基因,而这些基因与肿瘤的发生有关,称作为肿瘤基因标志物。(为此获得1989年度诺贝尔医学奖)。使肿瘤标志物的研究从分子水平提高到基因水平,为肿瘤的诊断和治疗定了基础。 脂类和氨基酸衍生物; 蛋白质(肽类激素和酶); 低分子量复合物; 细胞受体和细胞标志物; 内源性代谢产物; 肿瘤前期静止状态的基因产物(异位
3、激素、癌胚蛋白、特殊酶) 理想的肿瘤标志物应对某种肿瘤具有较高的特异性、能在影像学方法发现占位性病变前检出肿瘤,能较精确的反应肿瘤的发展进程并能适用于临床,又可用较简便的方法快速检测。用于临床诊断的肿瘤标志物有许多种,一般分为: 癌胚抗原类; 酶类; 激素类; 糖蛋白类; 癌基因类; 细胞表面肿瘤抗原类细胞肿瘤标志物细胞肿瘤标志物血清肿瘤标志物血清肿瘤标志物v 肿瘤是在环境和遗传因素共同作用下,由多基因参与,经过多步骤,多阶段复杂的生物学演变过程而形成的疾病。面对肿瘤发病率呈不断上升的趋势,如何“早期早期发现、早期诊断、早期治疗发现、早期诊断、早期治疗”以及如何在治疗过程中进行疗效判断、病情监
4、测疗效判断、病情监测已成为广大医务工作者共同关注的课题。v 肿瘤发生发展,由于细胞基因组改变产生的物质代谢异常,一些肿瘤相关和/或肿瘤特异的小分子蛋白质/肽释放到血液或体液中,形成肿瘤蛋白标志物。通过对正常及病变标本在蛋白质种类和数量上的差异比较,确定和筛选特异的肿瘤标志物,将对肿瘤的早期发现、诊断、个体化治疗方案的选择和预后判断具有重要的意义。物理学物理学(影像学影像学)生物化学生物化学(免疫学)(免疫学)组织学、组织学、细胞学细胞学物理学(影像学)物理学(影像学) 组织学、细胞学(组织学、细胞学(形态学形态学)v在物理学检查定位的基础上获取标本(切片或手术、穿刺)。病理组织学取样大多操作较
5、复杂,需要施行手术,给病人带来痛苦,给机体造成损伤,费用也相对较高 。细胞学虽然方便快捷,但取样、定性、定量都有一定的局限性。生物化学(生物化学(免疫学免疫学)v 通过检测肿瘤发生、发展过程中所分泌的一些具有特异性的蛋白成分,即某一项肿瘤标志物来实现的。但受方法的灵敏度、特异性、假阳性、假阴性等诸多因素限制。v生物芯片技术是20世纪90年代中期兴起的新型生物学技术。它基于生物大分子(核酸、蛋白质等)间相互作用,结合微电子、微机械、化学、物理、计算机等多领域的技术,将多种生物探针高密度的固定在固相基质上,使样品反应,检测,分析等过程成为连续化、集成化、微型化。生物芯片技术的分类生物芯片技术的分类
6、根椐芯片固定探针不同,生物芯片可分为:基因芯片基因芯片(芯片上的固定分子是寡核甘酸探 针或靶DNA);蛋白芯片蛋白芯片(芯片上固定分子是肽或蛋白); 细胞芯片细胞芯片;组织芯片;组织芯片;芯片实验室芯片实验室。生物芯片分类生物芯片分类D N A C h ip s P ro te in C h ip sL a b C h ip sB io c h ip s蛋白芯片蛋白芯片(Protein Chips(Protein Chips) )v 蛋白芯片是生物芯片的一种。各种蛋白质被有序地固定在合适的各种载体上(滴定板、滤膜、载玻片等)。成为检测用的芯片。蛋白芯片上固定探针是特定蛋白的抗体或受体。制备时常
7、用直接占样法以避免蛋白质的空间结构改变。.v 标记了特定荧光抗体的蛋白质或其他成分经过与芯片结合作用,用漂洗的方法,将未与芯片上蛋白质结合的成分洗去。用荧光扫描仪或激光共聚焦扫描仪记录芯片上各荧光强度。通过荧光强度来分析蛋白分子、蛋白与核酸、蛋白与其他成分的相互作用关系。以实现对蛋白质准确、快速、大信息量的评价。 微阵列芯片微阵列芯片(样品直径150-50m)纳阵列芯片(纳阵列芯片(样品直径300nm抗体-抗原芯片配体-受体芯片酶-底物芯片 固化抗体于固相载体上 捕捉检测样品中的对应肿瘤标志物 结合第二抗体(标有示踪标记物) 催化化学反应发光 专属的芯片阅读仪读取光信号蛋白质芯片检测原理图蛋白
8、质芯片检测原理图发光底物发光底物酶酶二抗二抗一抗一抗膜膜 抗原抗原Tumor MarkerTumor MarkerAntibodyAntibodySignalSignalEnzymeEnzymeFilmFilm多肿瘤标志物蛋白芯片检测流程:多肿瘤标志物蛋白芯片检测流程:反应完成后反应完成后的蛋白芯片的蛋白芯片 捕捉图象读取数据软件处理数据分析数据分析检测报告检测报告实验仪器仪与设备多肿瘤标志物蛋白芯多肿瘤标志物蛋白芯片片1212种肿瘤标志物种肿瘤标志物f-PSAf-PSAPSAPSACA125CA125HGHHGHCA15-3CA15-3AFPAFPFerrFerrCA242CA242CEAC
9、EANSENSECA19-9CA19-9-HCG-HCG 糖链抗原糖链抗原19-919-9 神经原特异性烯醇化酶神经原特异性烯醇化酶 癌胚抗原癌胚抗原 糖链抗原糖链抗原242242 铁蛋白铁蛋白 人绒毛膜促性腺激素人绒毛膜促性腺激素 甲胎蛋白甲胎蛋白 游离前列腺特异性抗原游离前列腺特异性抗原 前列腺特异性抗原前列腺特异性抗原 癌抗原癌抗原125125 生长激素生长激素 癌抗原癌抗原15-315-3 各肿瘤标志物的各肿瘤标志物的临界值临界值v 多肿瘤标志物蛋白芯片检测12种肿瘤标志物临界值是该系统对大量“正常人群”进行检测,然后对结果进行统计学处理而确定的。由于存在个体差异,因此该值只是一个正常
10、参考值。当然并不是所有正常人值都绝对应该在临界值以下。 CA19-9CA19-935U/ml f-PSA35U/ml f-PSA1.0g/L1.0g/L NSE NSE13g/L PSA13g/L PSA5.0g/L5.0g/L CEA CEA5.0g/L CA1255.0g/L CA12535U/ml35U/ml CA242 CA24220U/ml HGH20U/ml HGH7.5g/L7.5g/L -HCG -HCG3.0g/L CA1533.0g/L CA15335U/ml 35U/ml AFP AFP20g/L Ferritin20g/L Ferritin322g/L322g/L 21
11、9g/L219g/L多肿瘤标志物蛋白芯片检测多肿瘤标志物蛋白芯片检测取样要取样要求求v多肿瘤标志物蛋白芯片临床样品检测结果准确性由许多因素决定。特别是: 1.临床医师的重视; 2.取样者的规范操作; 3.受检者依从性。 只有以上三者紧密配合,才能获取一份真实、可靠的适应于临床检测样品。标准化、规范化的采集样品、留取样品、保存样品和处理样品方法,都将大大保证待测样品准确结果和提高检测数据的临床参考价值。血清样品:血清样品: 抽取晨空腹静脉血1ml置无抗凝剂洁净 试管中,静置后,2000rpm5min离心分离出清亮血清,移至另一洁净试管中待测。腹水样品:腹水样品: 取腹水样品后,同血清样品离心,分
12、 出上清液待测。 溶血样品、黄疸血样、乳糜脂血样品都会对结果准确性产生干扰,应当避免。 从临床样品送检、到最后实验室分析检测需要一定的时间,必须保证蛋白质标志物的稳定性。提倡当天样品当天分析,否则应将样品置28 。大于一周不能检测样品应置-20 保存,冻融后应立即检测。肿瘤蛋白标志物的临床应用价值肿瘤蛋白标志物的临床应用价值v 当一个新的检验技术、诊断试验问世时,都必须正视和考虑下列问题: 试验结果阳性对诊断某病的价值如何? 试验结果阴性对排除某病价值如何? 在什么情况下选用患者受益最大?等等。v 这不仅对推广应用一个新的诊断试验十分必要,而且对提高临床医学科学水平也是非常重要的。1.1.糖链
13、抗原糖链抗原19-9(Carbohydrate antigen19-19-9(Carbohydrate antigen19-9, CA19-9):9, CA19-9):v 它是一种低聚糖类肿瘤相关的糖类抗原。是胰腺癌和结、直肠癌的特异性肿瘤标志物。是迄今为止报道的对胰腺癌敏感性最高的标志物。胰腺癌患者阳性率高达85%95%。当肿瘤负荷切除后该数值会有明显下降,如果再上升,则可预示复发,而这种预示常常发生于影像学能够作出诊断之前。v 提示:CA19-9不仅可作为胰腺癌诊断指标,更重要的是可为胰腺癌的治疗、动态观察、合理用药及预后评价提供临床指导。如果对CA19-9阳性者再配合作CT、逆行胰胆管造
14、影(ERCP) ,则其临床意义更大,临床诊断会更明确。v 许多研究者肯定CA19-9对胰腺癌、胆管(囊)癌、结、直肠癌临床诊断价值,认为CA19-9对胰腺癌的早期发现、早期诊断、早期治疗更具有重要的临床意义,且该方法取样、检测方便、快捷,有利于高危人群或健康人群的普查和筛选。2.2.神经原特异性烯醇化酶神经原特异性烯醇化酶(neuron-spe,NSEneuron-spe,NSE)v NSE仅存在于神经元和神经内分泌细胞内, 它是烯醇酶的异构体。作为神经母细胞瘤的标志物,对该病的早期诊断具有较高的特异性。当患者经治疗临床症状改善时,血清中NSE水平降至正常。有人认为血清中NSE水平的测定比测定
15、患者尿中儿茶酚胺的代谢物更具有监测疗效和预报复发的临床参考价值。v 小细胞肺癌(SCLC)可表现神经内分泌细胞特性,有过量的NSE表达。Johnson等研究发现,SCLC复发时,其NSE水平通常较临床确诊前约412周,有明显升高,而此时X线尚无可见病灶。有报道,NSE水平与SCLC患者发生转移程度相关,并对治疗的反应性和预报复发也具有良好的相关性。 但有些SCLC复发病例的NSE有时并不升高,其原因可能是: 1.复发肿瘤不分泌NSE; 2.NSE没能释放到血液中去; 3.复发的肿瘤组织类型发生改变(SCLC转 化为NSCLC)。v 正常红细胞中含有NSE,红细胞破裂以后会释放出NSE,造成NS
16、E升高的假象;在处理样品时要引起足够注意。3.3.癌胚抗原癌胚抗原(carcinoembryonic,CEAcarcinoembryonic,CEA)v CEA是分子量为150000300000的糖蛋白,45%是蛋白质。其编码基因位于19号染色体。CEA是与细胞表面糖蛋白相关的大家族,是免疫球蛋白基因超家族的一部分。胎儿和成人消化道均产生CEA。正常CEA分泌入胃肠道,而失去极性的癌细胞分泌CEA则进入血液和淋巴。v 分泌CEA的肿瘤大多位于空腔脏器,像胃肠道、呼吸道、泌尿道等。在肿瘤状态时CEA进入血液和淋巴循环,引起上述各种肿瘤患者血清中CEA异常性增高。像肺癌、乳腺癌、膀胱癌和卵巢癌患者
17、血清中CEA浓度明显升高时,表明有病变残存或病情进展,多显示为肿瘤浸润或为转移性癌。v 一般而言,患者手术后6周,CEA恢复正常,否则提示有残存肿瘤,若其值持续不断升高(超过正常值数倍),均提示预后不良。研究表明, CEA对肿瘤术后复发的敏感性很高,甚至在临床、病理组织学或X线检查证实复发的前几个月(平均5个月)即可出现CEA含量的异常。v 目前,CEA主要用于监测术后肿瘤有无复发和治疗(手术、化疗、放疗)的效果。另外,对胃肠道及乳腺肿瘤患者,血清CEA水平与肿瘤的大小或有无转移存在一定关系,特别是肝、腹膜转移时,血中或腹水中CEA升高更为明显。因此,连续随访(术前、术后46周)定量检测患者血
18、清中CEA含量,可作为整个随诊内容之一。血清中CEA含量临床意义如下:1.CEA值降至正常,表明手术、化疗和放疗已有一定的疗效;2.CEA值升高,常在肿瘤复发前114个月出现;3.CEA值迅速升高,用于指示再次手术探查,也可应用其他检查方法,以确定复发部位;4.较高CEA值,提示预后差或有肿瘤转移。4.4.糖链抗原糖链抗原242(Carbohydrate 242(Carbohydrate antigen 242, CA 242):antigen 242, CA 242):v CA242是从人结肠、直肠癌细胞系单克隆抗体中发现的,是一种唾液酸化的鞘糖脂抗原。当消化道发生肿瘤时,其值明显升高。v
19、CA242是CEA之后又一个结、直肠癌标志物,且两者之间具有互补性。v 有研究表明, CA242对结、直肠癌复发或远处转移的敏感性低于CEA,二者同时检测则敏感性大大增高。 CA242对胰腺癌也具有较高的阳性检出率,其敏感性与CA19-9相似或略低。5.5.铁蛋白铁蛋白(ferritinferritin)v 1965年Richter等人从恶性肿瘤细胞株中分离铁蛋白。是一种大分子结构的糖蛋白,由24个亚单位的多肽链组成。铁蛋白有两个亚基: 酸性铁蛋白;碱性铁蛋白。 研究认为酸性同分异构铁蛋白对肿瘤细胞更具有特异性。v 肝癌患者血清铁蛋白含量明显升高,特别是对AFP阴性肝癌患者阳性率较高,甚至有研
20、究表明AFP浓度越低,铁蛋白含量越高,二者呈负相关。测定血清酸性同工铁蛋白可提高其对肝癌诊断的特异性和敏感性,起到与AFP互补的作用。v 在肿瘤状态时(白血病,肺癌,乳腺癌),酸性同分异构体铁蛋白增高,其他患者在出现肝转移时阳性率也较高。v 有报道脑胶质瘤患者手术后血清铁蛋白含量下降。经免疫电镜观察铁蛋白主要存在于细胞浆及二级溶酶体内,说明胶质瘤细胞合成铁蛋白并释放,使其升高。认为可作为脑胶质瘤患者治疗效果和预后参考指标。v 但多种疾病,特别是良性肝病(肝炎、肝硬化)以及发热、炎症、甲亢、色素沉着均发生血清铁蛋白升高。v 铁蛋白虽然是一种特异性指标,但单独出现阳性,对肿瘤通常无特殊预警意义,必
21、须结合其它检测指标才能作出判断。 6.6.甲胎蛋白甲胎蛋白(alpha-fetoproteinalpha-fetoprotein,AFPAFP)v AFP是单一多聚体肽键糖蛋白,含590个氨基酸、4%糖,与血清白蛋白、维生素D结合蛋白属同一基因家族。正常肝细胞不产生AFP,而合成白蛋白。当肝细胞发生癌变后,AFP则重新表达。v AFP是原发性肝癌最灵敏、最特异的肿瘤标志物。当血清中测定结果大于参考值并持续不断增高者(一个月),应高度警惕。肝癌患者血清中AFP含量变化与肿瘤大小和组织分化程度正相关。有研究认为,中等分化程度肝癌多能合成AFP,而高、低分化肝癌很少或不合成AFP。测定AFP有助于对
22、病情、手术效果、治疗方法的评价。v 血清中AFP含量的检测对其它恶性肿瘤亦有较重要的临床价值。像睾丸癌、畸胎瘤、胰腺癌等。但某些非恶性肝脏病变,如病毒性肝炎、肝硬化等,AFP水平也可能升高。7.(8.7.(8.游离游离) )前列腺特异性抗原前列腺特异性抗原(prostate specific antigen prostate specific antigen ,PSAPSA、f-f-PSAPSA)v 1971年,Hara等首先发现PSA是精浆主要成分。1979年Wang等人从前列腺组织、前列腺上皮细胞中提取PSA。v前列腺抗原是激肽释放酶基因家族的表达产物。它主要由前列腺组织和尿道周围腺体中的
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