精神分裂症的生物标志物及其使用方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一组可用于诊断精神分裂症的生物标志物，所述标志物可用于制备诊断精神分裂症的检测试剂或检测试剂盒。基于该标志物，本发明还提供了用于诊断精神分裂症的检测试剂盒、检测试剂和芯片或阵列，以及利用该标志物诊断精神分裂症的方法。本发明的方法简便易行，诊断结果可靠并且兼顾了灵敏度和特异度。
【专利说明】精神分裂症的生物标志物及其使用方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及医学领域。具体地说，本发明涉及用于精神分裂症的生物标志物及其使用方法和应用。
【背景技术】
[0002]精神分裂症(Schizophrenia)是一种常见的精神疾病，全球人群中的患病率为0.3%-0.7%[1]。精神分裂症多起病于青壮年，常有感知、思维、情感、行为等多方面的障碍和精神活动的不协调，严重影响患者的身体功能和生活质量。尽管一些患者可以通过治疗得以康复，但大多数会经历长期反复发作，因此精神分裂症不仅是个人的疾病，同时也是一个不可小觑的社会问题，对其家庭、卫生保健系统和整个社会都会造成明显的经济负担。
[0003]目前，临床上对精神分裂症的诊断主要是根据病人的详细病史与精神症状，再参考其发病年龄、病期、病程等来做综合判断，因此总体上是一个依赖于医生主观经验的过程，诊断结果常常因人而异。为了使精神分裂症的诊断更加客观化，提高诊断的一致性和准确度，近年来，世界各地的科研工作者一直致力于寻找精神分裂症的生物标志物，建立有效的检测方法。生物标志物指可供客观测定和评价的普通生理或病理或治疗过程中的某种特征性的生化指标，通过对它的测定可以获知机体当前所处的生物学过程中的进程。生物标志物的化学本质可以是DNA、RNA、蛋白或代谢物，一般从体液获得。将生物标志物应用于精神分裂症，可以有效辅助当前诊断中不确定的人为因素，减少错/误诊率并有助于指导用药和康复过程。
[0004]因此，本领域急需可用于诊断精神分裂症的生物标志物，该标志物应该可靠，还应具备良好的灵敏度和特异度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种用于可靠、灵敏和特异地诊断精神分裂症的生物标志物以及利用所述生物标志物诊断精神分裂症的方法。
[0006]在第一方面，本发明提供选自下组中至少一种物质的用途，所述物质用于制备诊断精神分裂症的检测试剂或检测试剂盒:
[0007]a) 3-羟基丁酸或其类似物；
[0008]b)甘油酸或其类似物；和
[0009]c)半胱氨酸或其类似物。
[0010]在优选的实施方式中，所述物质是a)、b)和c)中任意两种的组合。
[0011]在优选的实施方式中，所述物质是a)、b)和c)的组合。
[0012]在优选的实施方式中，所述物质是3-羟基丁酸、甘油酸和半胱氨酸的组合。
[0013]在另一优选的实施方式中，所述检测试剂包括用于检测所述物质的试剂、或包含所述试剂的芯片或阵列。
[0014]在第二方面，本发明提供一种用于诊断精神分裂症的检测试剂盒，所述试剂盒包括:
[0015](I)检测选自下组中至少一种物质的血清含量的检测试剂；和
[0016](2)描述利用(I)所述检测试剂检测选自下组中至少一种物质的血清含量的使用方法的使用说明书；
[0017]所述物质是:
[0018]a) 3-羟基丁酸或其类似物；
[0019]b)甘油酸或其类似物；和
[0020]c)半胱氨酸或其类似物。
[0021]在优选的实施方式中，所述物质是a)、b)和c)中任意两种的组合。
[0022]在另一优选的实施方式中，所述物质是a)、b)和c)的组合。
[0023]在优选的实施方式中，所述物质是3-羟基丁酸、甘油酸和半胱氨酸的组合。
[0024]在另一优选的实施方式中，所述检测试剂是用于检测所述物质的试剂、或包含所述试剂的芯片或阵列。
[0025]在第三方面，本发明提供一种芯片或阵列，所述芯片或阵列上具有检测选自下组中至少一种物质的检测试剂:
[0026]a) 3-羟基丁酸或其类似物；
[0027]b)甘油酸或其类似物；和
[0028]c)半胱氨酸或其类似物。
[0029]在优选的实施方式中，所述物质是a)、b)和c)中任意两种的组合。
[0030]在优选的实施方式中，所述物质是a)、b)和c)的组合。
[0031]在进一步的优选实施方式中，所述物质是3-羟基丁酸、甘油酸和半胱氨酸的组
八
口 ο
[0032]在另一优选的实施方式中，所述检测试剂是用于检测所述物质的试剂、或包含所述试剂的芯片或阵列。
[0033]在第四方面，本发明提供一种精神分裂症的诊断方法，所述方法包括检测选自下组中至少一种物质的血清含量是否改变:
[0034]a) 3-羟基丁酸或其类似物；
[0035]b)甘油酸或其类似物；和
[0036]c)半胱氨酸或其类似物。
[0037]在优选的实施方式中，所述物质是a)、b)和c)中任意两种的组合。
[0038]在另一优选的实施方式中，所述物质是a)、b)和c)的组合。
[0039]在进一步的优选实施方式中，所述物质是3-羟基丁酸、甘油酸和半胱氨酸的组
八
口 ο
[0040]在另一优选的实施方式中，所述物质的血清含量改变包括a)和b)的血清含量升高，和c)的血清含量降低。
[0041]在另一优选的实施方式中，可利用试纸、质谱、液相色谱联合质谱、以及气相色谱联合质谱等来检测所述物质。
[0042]应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1显示了典型的血清样本总离子流图，其中蓝色表示健康对照；红色表示精神分裂症病人。
[0044]图2显示了三种代谢物在测试集两组样本中的分布箱式图。
[0045]图3显示了 3-羟基丁酸、甘油酸和半胱氨酸联用的训练集和验证集的ROC曲线图。
[0046]图4显示了单用3-羟基丁酸的训练集和验证集的ROC曲线图。
[0047]图5显示了单用甘油酸的训练集和验证集的ROC曲线图。
[0048]图6显示了单用半胱氨酸的训练集和验证集的ROC曲线图。
[0049]图7显示了联用3-羟基丁酸和甘油酸的训练集和验证集的ROC曲线图。
[0050]图8显示了联用甘油酸和半胱氨酸的训练集和验证集的ROC曲线图。
[0051]图9显示了联用3-羟基丁酸和半胱氨酸的训练集和验证集的ROC曲线图。
【具体实施方式】
[0052]发明人经过广泛而深入的研究，出乎意料地发现精神分裂症患者中3-羟基丁酸和甘油酸的血清含量显著升高，而半胱氨酸的血清含量显著降低，从而可利用该三种血清代谢物为生物标志物来有效区分精神分裂症患者和正常人，进而可用于诊断精神分裂症。在此基础上完成了本发明。
[0053]1.术语定义
[0054]本文所用的术语“生物标志物”或“标志物”或“标记物”或“精神分裂症标志物”或“代谢物”或类似的术语在本文可以互换使用，它们具有相同的含义，均表示可用于诊断精神分裂症的血清中的标志物或代谢物；换言之，该标志物的血清含量的显著变化可以作为诊断精神分裂症的指标。具体地说，本发明的生物标志物包括3-羟基丁酸、甘油酸和半胱氨酸。
[0055]本文用于描述生物标志物血清含量的术语“显著变化”表示，与取自健康对象的血清中该生物标志物或其类似物的表达水平相比，该标志物的血清含量有统计学上显著的降低或升高。具体地说，就是用统计学上的Wilcox-Mann-Whitney非参数检验来比较健康对象和病人的血清标志物的含量，若得出的P值小于0.05，则认为两者的差别达到了统计学上的显著水平。
[0056]本文所用的术语“芯片”或“阵列”在本文可以互换使用，它们具有相同的含义，均表示具有检测本发明生物标志物的检测试剂的基板，在该基板表面的已知不连续位置沉积了不同的用于检测本发明生物标志物的试剂。例如，该基板可以是如美国专利号5，424，186所述的两维基板形式。这种基板可用于合成两维空间寻址的矩阵阵列。或者，该基板的特征在于通过将两维平面的薄片卷成三维管状构型而形成管状阵列。该基板也可采取与光纤表面相连的微球或珠形式，例如Chee等在W000/39587中所述的那样。这些阵列至少具有两种不同的元件，其密度为每cm2至少400个元件。在某些实施方案中，这些阵列的密度可以是每cm2约500、至少一千、至少一万、至少十万、至少一百万或至少一千万个元件。例如，该基板可以是硅或玻璃，具有载玻片或盖玻片的厚度，或者可由其它合成聚合物构成。当在该基板上进行试验的方法包括光检测时，可用透光的基板。该术语也指检测试剂的阵列和与其相连形成芯片一部分的基板。
[0057]当然本领域技术人员鉴于现有技术也会明白，可采用多种本领域已知的其它技术检测本发明的标志物。例如,可利用试纸、质谱、液相色谱联合质谱、以及气相色谱联合质谱等来检测本发明的标志物。
[0058]本文所用的术语“类似物”指与本发明的生物标志物，例如3-羟基丁酸、甘油酸和半胱氨酸具有类似或相似的结构，在体内执行相同或相似功能的物质，例如酮体中的乙酰乙酸和丙酮，具有抗氧化功能的谷胱甘肽等。
[0059]2.本发明的精神分裂症标志物及其应用
[0060]本发明的目的在于研究和寻找辅助精神分裂症疾病诊断的生物标记物，采用ROC曲线(receiver operating characteristic curve)工具来衡量生物标志物组合性能的高低。疾病诊断是区分病人和正常人的问题，在数学上是一个二分问题，即将实例分成阳性(positive)或阴性(negative),因此生物标志物组合实质上相当于一个分类器。分类的正误，会出现四种情况:如果一个实例是阳性并且被预测成阳性，即为真阳性(TruePositive，TP);如果实例是阴性但被预测成阳性，称之为假阳性(False Positive, FP) 0相应地，如果实例是阴性且被预测成阴性，称之为真阴性(True Negative, TN)，阳性但被预测成阴性则为假阴性(False Negative, FN)。分类器的分类能力，以灵敏度(sensitivity)和特异度(specificity)来衡量。其中，灵敏度亦即真阳性率(true positive rate, TPR),计算公式为TPR=TP / (TP+FN)，表示分类器所识别出的阳性实例占所有阳性实例的比例。特异度亦即真阴性率(True Negative Rate, TNR)，计算公式为TNR=TN/ (FP+TN)，表示分类器所识别出的阴性实例占所有阴性实例的比例。
[0061]对于一个具体的分类器，确定了分类的阀值就确定了相应的灵敏度和特异度。假设阀值以上判断为阳性，阀值以下判断`为阴性，那么减小阀值固然固然能识别出更多的阳性个体，也就是提高了识别出的阳性实例占所有阳性实例的比例(即灵敏度，TPR)，但同时也将更多的阴性实例当作了阳性实例，降低了特异度。改变分类器的阀值，将对应的灵敏度和特异度描绘在以1-特异度为横坐标、灵敏度为纵坐标的二维空间，就绘制出ROC曲线。ROC曲线最重要的属性是曲线下面积(Area under the curve, AUC)。根据AUC的大小将分类器分为四个等级:
[0062]
【权利要求】
1.选自下组中至少一种物质的用途，所述物质用于制备诊断精神分裂症的检测试剂或检测试剂盒: a)3-羟基丁酸或其类似物； b)甘油酸或其类似物；和 c)半胱氨酸或其类似物。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述物质是a)、b)和c)中任意两种的组合。
3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述物质是a)、b)和c)的组合。
4.一种用于诊断精神分裂症的检测试剂盒，所述试剂盒包括: (1)检测选自下组中至少一种物质的血清含量的检测试剂；和 (2)描述利用(I)所述检测试剂检测选自下组中至少一种物质的血清含量的使用方法的使用说明书； 所述物质是: a)3-羟基丁酸或其类似物； b)甘油酸或其类似物；和 c)半胱氨酸或其类似物。
5.如权利要求4所述的检测试剂盒，其特征在于，所述物质是a)、b)和c)中任意两种的组合。
6.如权利要求4所述的检测试剂盒，其特征在于，所述物质是a)、b)和c)的组合。
7.—种芯片或阵列，所述芯片或阵列上具有检测选自下组中至少一种物质的检测试剂: a)3-羟基丁酸或其类似物； b)甘油酸或其类似物；和 c)半胱氨酸或其类似物。
8.如权利要求7所述的芯片或阵列，其特征在于，所述物质是a)、b)和c)中任意两种的组合。
9.如权利要求7所述的芯片或阵列，其特征在于，所述物质是a)、b)和c)的组合。
10.一种精神分裂症的诊断方法，所述方法包括检测选自下组中至少一种物质的血清含量是否改变: a)3-羟基丁酸或其类似物； b)甘油酸或其类似物；和 c)半胱氨酸或其类似物。
【文档编号】G01N30/02GK103512972SQ201310323000
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年7月29日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】贺林, 万春玲, 孙丽雅, 杨景雷, 贾伟 申请人:上海交通大学