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C12蛋白芯片上的12“金钗”

来源:生物通 作者: 2007-1-25
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摘要: 由上海数康生物科技有限公司研制生产的多肿瘤标志物蛋白芯片检测系统(简称C-12),自2001年底开始试生产后,经过三年多的临床检验、质量检验和市场检验,于2005年3月17日获得国家食品药品监督管理局正式批准。在这种小小的芯片上,集合了12种肿瘤蛋白标志物。利用抗原与其相应抗体特异性结合的免疫学原理,在固相基质上......


        由上海数康生物科技有限公司研制生产的多肿瘤标志物蛋白芯片检测系统(简称C-12),自2001年底开始试生产后,经过三年多的临床检验、质量检验和市场检验,于2005年3月17日获得国家食品药品监督管理局正式批准。该产品是国际上第一代用于临床检测的蛋白芯片产品,同时也是我国拥有完全自主独立知识产权的医用生物芯片技术。

        在这种小小的芯片上,集合了12种肿瘤蛋白标志物。利用抗原与其相应抗体特异性结合的免疫学原理,在固相基质上结合多种肿瘤标志物的单克隆抗体,捕捉被检者血清中的对应肿瘤标志物,并通过特定的化学反应产生光信号,根据光信号强度对肿瘤标志物进行定量检测。

        这种芯片能够同时检测乳腺癌、胰腺癌、结肠直肠癌、前列腺癌、神经母细胞癌、肺癌、睾丸癌、卵巢癌、垂体癌、白血病、肝癌等。

        以下介绍这种芯片上整合的12种肿瘤标志物的单克隆抗体。

        1.  癌胚抗原(CEA)  参考值:0-5μg/L

        癌胚抗原是1965年Gold和Freedman首先从胎儿及结肠癌组织中发现的。CEA是一种分子量为22KD的多糖蛋白复合物,45%为蛋白质。CEA的编码基因位于19号染色体。一般情况下,CEA是由胎儿胃肠道上皮组织、胰和肝细胞所合成。通常在妊娠前6个月内CEA含量增高,出生后血清中含量已很低。96%-97%非吸烟健康成年人血清中CEA浓度小于2.5μg/L,大量吸烟者有20%-40%的人CEA>2.5μg/L,少数CEA>5.0μg/L。

        CEA属于非器官特异性肿瘤相关抗原,分泌CEA的肿瘤大多位于空腔脏器,如胃肠道、呼吸道、泌尿道等。正常情况下CEA经胃肠道代谢,而肿瘤状态时的CEA则进入血和淋巴循环,引起血清CEA异常增高,使上述各种肿瘤患者的血清CEA均有增高。在临床上,当CEA大于60μg/L时,可见于结肠癌、直肠癌、胃癌和肺癌。CEA值升高,表明有病变残存或进展。如肺癌、乳腺癌、膀胱癌和卵巢癌患者血清CEA量会明显升高,大多显示为肿瘤浸润,其中约70%为转移性癌。一般来说,手术切除后6周,CEA水平恢复正常,否则提示有残存肿瘤,若CEA浓度持续不断升高,或其数值超过正常5-6倍者均提示预后不良。连续随访定量检测血清CEA含量,对肿瘤病情判断更具有意义。

        除血液之外,其它生物液体,如胰液和胆汁内CEA定量可用于诊断胰腺或胆道癌;浆液性渗出液的CEA定量可作为细胞学检查的辅助手段;尿液CEA定量可作为判断膀胱癌预后的参考。血清CEA定量结合甲状腺降钙素测定,有助于甲状腺髓样癌的诊断和复发的估计。

        癌胚抗原(CEA)一度被认为是消化道癌肿尤其是结肠癌的特异性免疫学表现。但以后发现某些良性疾患尤其是肝病时,循环内CEA也常升高,故认为其特异性不强。⑴原发性肝癌时血清CEA常升高;各种原发癌(特别是结肠、肺和乳房)肝转移时,CEA水平较无肝转移者为高,近年研究发现各种来源的肝转移性癌肿组织内均有大量CEA存在。⑵良性肝病也常有CEA升高,一般为2.5~5毫微克/毫升,罕有超过10毫微克/毫升者,在各种肝病中,以酒精性肝病时升高者最多,特别是伴有活动性肝细胞损害病例;胆道疾患时血清CEA也可升高。  

        肝病时血清CEA升高的原理和临床意义。目前认为,正常肠粘膜和有炎症、癌肿的肠粘膜均能产生CEA。肝损害时,肝对血循环中CEA的摄取和降解能力减低,血清CEA即升高;如病人系肠癌伴肝转移,则一方面CEA产生增多,另一方面被癌肿损害的肝不能摄取、降解CEA,则血清CEA更加升高。因此,在某种意义上,血清CEA浓度反映了肝功能状态,肝病时如血清CEA升高,反映肝功能不良;如癌肿病人CEA明显升高,应疑及肝内转移可能。  

        原发性小肠癌是少见的消化道肿瘤,临床表现与发生部位、生长方式等有关。

        2.甲胎蛋白(AFP)  参考值:0-25μg/L  

        甲胎蛋白是1956年Bergstrandh和Czar在人胎儿血清中发现的一种专一性的甲种球蛋白。1963年G.I.Abelev首先发现AFP主要是由胎盘层(其次是卵黄囊)合成,由胃肠道粘膜和肾脏合成较少。1964年Tatarinov发现肝细胞癌患者血清中检测到AFP。AFP是一种在电场中泳动于α-球蛋白区的单一多聚体肽链的糖蛋白,其分子量平均为70KD,含糖4%,AFP的编码基因位于4号染色体4q11-12,与血清白蛋白、维生素D结合蛋白同属一大家族。近年来已发现了AFP的异质体。妊娠妇女的血和尿中的AFP含量会持续增高,从妊娠6周开始合成,至12-15周达高峰。胎儿血浆中的AFP值可达到3mg/ml,随后即逐渐降低,出生后,AFP合成很快受抑制,其含量降至50μg/L,周岁末婴儿的浓度接近成人水平,一般健康成人血浆AFP浓度低于25μg/L。

        AFP是原发性肝癌的最灵敏、最特异的肿瘤标志,血清AFP测定结果大于500μg/L以上,或含量有不断增高者,更应高度警惕。肝癌患者血清AFP含量变化的速率和程度与肿瘤组织分化程度高低有一定相关性,分化程度较高的肿瘤AFP含量常大于200μg/L。

        AFP测定诊断原发性肝癌的标准为:①AFP>500ng/ml持续4周;②AFP由低浓度逐渐升高不降;③AFP在200ng/ml以上的中等水平持续8周。AFP的动态变化与病情有一定的关系。

        AFP含量上升提示病情恶化,其动态变化是显示治疗效果的一项敏感指标。通常手术切除肝癌后二个月,AFP值应降至20ng/ml以下,若降的不多或降而复升,提示切除不彻底或有复发可能。

        制定一个恰当的AFP临界值(cut  off  value)至关重要。若此值订得偏高,虽可增加诊断的特异性,但可能造成过多病例漏诊;又若此值订得偏低,虽可增加敏感性,但可能增加误诊。作为统一的诊断标准,制定此值应当慎重,值得探讨。

        在1977年的肝癌诊断标准中确曾有一个单纯依靠AFP诊断肝癌的标准,其表述为AFP>400μg/L,持续4周,并能排除妊娠、活动性肝病、生殖腺胚胎源性肿瘤及转移性肝癌者,即可诊断为原发性肝癌。

        临床上常遇到良性肝病AFP值明显升高(>400ng/ml),或原发性肝癌的AFP值偏低(<400ng/ml)。因此,根据血清AFP浓度难以鉴别良恶性肝病。AFP异质体测定的目的是判断AFP的来源,用于鉴别原发性肝癌、生殖细胞肿瘤、转移性肝癌以及良性肝病。

        血清AFP含量的检测对其它肿瘤的检测亦有重要临床价值。如睾丸癌、畸胎瘤、胃癌、胰腺癌等患者血清AFP含量可以升高。某些非恶性肝脏病变,如病毒性肝炎、肝硬化,AFP水平亦可升高,故必须通过动态观察AFP含量和ALT酶活性的变化予以鉴别诊断。

        3.癌抗原CA125    参考值:0-35U/L  

        1983年由Bast等从上皮性卵巢癌抗原检测出可被单克隆抗体OC125结合的一种糖蛋白--CA125。其分子量为200KD,加热至100℃时CA125的活性破坏。正常人血清CA125中的(RIA)阳性临界值为35ku/L。女性>40μg/L,其他人>35μg/L为阳性。卵巢癌阳性率高达97.1%,良性卵巢瘤阳性率为23.1%,宫颈癌、子宫内膜癌、输卵管癌也可升高,其它癌从7%~49%。CA125常被用于卵巢癌的诊断,以及术后有否复发的判断。  

        临床上根据CA125水平可有效判断病人的病情,本研究的目的在于明确子宫内膜癌病人术前CA125水平是否有利于手术范围的确定。结果显示CA125>  20  U/mL和/或3级肿瘤均能有效预测疾病,准确率达87%。术前CA125测定对于子宫内膜癌病人是一个非常有用的指标,CA125>  35  U/mL时提示子宫外疾病,但是在确定病人是否需要分期的过程中,其敏感性较低。

        CA125一直被认为是上皮性卵巢癌和子宫内膜癌的标志物。浆液性子宫内膜样癌、透明细胞癌、输卵管癌及未分化卵巢癌患者的CA125含量可明显升高。当卵巢癌复发时,在临床确诊前几个月便可呈现CA125增高,尤其卵巢癌转移患者的血清CA125更明显高于正常参考值。CA125测定和盆腔检查的结合可提高试验的特异性。动态观察血清CA125浓度有助于卵巢癌的预后评价和治疗控制,经治疗后,CA125含量可明显下降,若不能恢复至正常范围,应考虑有残存肿瘤的可能。95%的残存肿瘤患者的血清CA125浓度大于35kU/L。然而,CA125血清浓度轻微上升还见于1%健康妇女,3%-6%良性卵巢疾患或非肿瘤患者,包括孕期起始3个月、行经期、子宫内膜异位、子宫纤维变性、急性输卵管炎、肝病、胸腹膜和心包感染等。

        在大量使用蛋白芯片检测以后,CA125作为肿瘤标志物的广谱性越来越突出。在肺癌、肝癌、消化道肿瘤CA125均有很高比例的表述,而且无性别的区别,可作为一个肿瘤筛查中的广谱指标。

        4.癌抗原CA15-3    参考值:0-28U/L  

        CA15-3是1984年由Hilkens等从人乳脂肪球膜上糖蛋白MAM-6制成的小鼠单克隆抗体(115-DB),1984年Kufu等自肝转移乳腺癌细胞膜制成单克隆抗体(DF-3),故被命名为CA15-3。CA15-3分子量为400KD,分子结构尚未清楚。正常健康者血清CA15-3含量(RIA法)小于28kU/L。

        CA15-3存在于多种腺癌内,如乳腺癌、肺腺癌及卵巢癌等,是检测乳腺癌比较重要的抗原,60-80%进展期乳腺癌病人CA153血清水平高于30u/ml,可用于判断乳腺癌进展与转移,并检测治疗与复发。30%-50%的乳腺癌患者的CA15-3明显升高,它也是监测乳腺癌患者术后复发的最佳指标,当CA15-3大于100kU/L时,可认为有转移性病变,其含量的变化与治疗结果密切相关。与CA125相似,肺癌、胃肠癌、卵巢癌及宫颈癌患者的血清CA15-3也可升高,应予以鉴别,特别要排除部分妊娠引起的含量升高。

        5.糖链抗原CA19-9    参考值:0-37U/L  

        CA19-9是1979年Koprowski等用结肠癌细胞免疫小鼠,并与骨髓瘤杂交所得116NS19-9单克隆抗体。它是一种分子量为5000KD的低聚糖类肿瘤相关糖类抗原,其结构为Lea血型抗原物质与唾液酸Lexa的结合物。

        CA19-9为消化道癌相关抗原,是胰腺癌和结、直肠癌的标志物。血清CA19-9阳性的临界值为37KU/L。胰腺癌患者85%-95%为阳性。当CA19-9小于1000kU/L时,有一定的手术意义。肿瘤切除后CA19-9浓度会下降;如再上升,则可表示复发。结直肠癌、胆囊癌、胆管癌、肝癌和胃癌的阳性率也会很高。若同时检测CEA和AFP可进一步提高阳性检测率。蛋白芯片检测结果发现,不但是消化道肿瘤,乳腺癌、卵巢癌等肿瘤也会出现CA19-9的升高。

        6.糖链抗原  (CA242)  参考值:0-12U/L  

        CA242也是一种唾液酸化的鞘糖脂类抗原,几乎总是和CA50一起表达,但两者受不同的单克隆抗体识别。CA242是近年来应用于临床较新的一种肿瘤标志物。有资料显示,对胰腺癌的诊断,CA242优于CA19-9,敏感性可达66%~100%,对大肠癌的敏感性也达60%~72%。CA242的敏感性由高至低依次为肝癌、胃癌、大肠癌、胰腺癌。食管癌的CA242敏感性仅为9.09%,表明该项标志物检测不适用于鳞状细胞癌的检测。CA242正常血清的上限为20000u/L。

        7/8.前列腺特异性抗原(PSA、f-PSA)  参考值:0-4μg/L

        1971年,Hara等首先发现PSA是由前列腺上皮细胞合成分泌至精液中,是精浆的主要成分之一;1979由Wang等从前列腺肥大症患者的前列腺组织中分离出来的丝氨酸蛋白酶,分子量34KD,编码基因定位于19q13。PSA仅存在于前列腺上皮细胞的胞质、导管上皮和粘液内,具有糜蛋白酶样和胰蛋白酶的活性。血清PSA有两种分子形式:结合PSA和f-PSA。PSA在正常男性(RIA法、ElA法)含量小于2.5μg/L。

        PSA是前列腺癌的特异性标志物,也是目前少数器官特异性肿瘤标志物之一。前列腺癌是男性泌尿系统的主要囊性肿瘤,血清PSA定量的阳性临界值为大于10μg/L,前列腺癌的诊断特异性达90%-97%。最近的实验表明,在前列腺癌中f-PSA/t-PSA(总PSA)比正常情况下要低。一般认为F/T(f-PSA/t-PSA)临界值为0.20,在0.20以下均需考虑前列腺癌的问题。PSA在4-10ng/ml时,F/T比值可在良性和恶性前列腺疾病中发生显著的变化,测定f-PSA并结合DRE检查能够提高前列腺癌检测的特异性,而不降低其灵敏度。

        血清PSA除了作为检测和早期发现前列腺癌,还可用于治疗后的监控。90%术后患者的血清PSA值可降至不能检出的痕量水平。若术后血清PSA值升高,提示有残存肿瘤。放疗后疗效显著者,50%以上患者在2个月内血清PSA降至正常。

        据2月15日出版的《癌症》杂志报道,50岁以上男性在前列腺癌普查中,若前列腺特异性抗原(PSA)初查值<1.0ng/ml,应每3年接受一次检查;若PSA值为1.0~4.0  ng/ml,则应每年检查一次。  

        前列腺癌阳性率在初次筛查后的10年中呈稳定增加的趋势,尤其在PSA初查值为2.0~4.0ng/ml的人群中。研究者认为这些人是患前列腺癌的高危人群。  

        最新研究表明,在肝癌、肺癌等肿瘤中,PSA在基因水平就有高表达,提示PSA在前列腺肿瘤以外的其他肿瘤中也会有升高的可能,有待进一步调查。

        9.神经原特异性烯醇化酶(NSE)    参考值:0-15μg/L

        烯醇化酶是催化糖原酵途径中甘油分解的最后的酶。由3个独立的基因片段编码3种免疫学性质不同的亚基α、β、γ,组成5种形式的同工酶αα、ββ、γγ、αγ、βγ。二聚体是该酶分子的活性形式,γ亚基同工酶存在于神经原和神经内分泌组织,称为NSE。α亚基同工酶定位于胶质细胞,称为非神经原特异性烯醇化酶(NNE)。NSE和NNE的分子量分别为78KD和87KD,正常参考范围为0.6-5.4μg/L。

        NSE是神经母细胞瘤和小细胞肺癌的标记物。神经母细胞瘤是常见的儿童肿瘤,占1-14岁儿童肿瘤的8%-10%。NSE作为神经母细胞瘤的标志物,对该病的早期检测具有较高的临床应用价值。神经母细胞瘤患者的尿中NSE水平也有一定升高,治疗后血清NSE水平降至正常。血清NSE水平的测定对于监测疗效和预报复发均具有重要参考价值,比测定尿液中儿茶酚胺的代谢物更有意义,小细胞肺癌(SCLC)是一种恶性程度高的神经内分泌系统肿瘤,约占肺癌的25%-30%,它可表现神经内分泌细胞的特性,有过量的NSE表达,比其它肺癌和正常对照高5-10倍以上。SCLC患者血清NSE检出的阳性率可高达65%-100%,目前已公认为NSE可作为SCLC高特异性、高灵敏性的肿瘤标志物。有报道,NSE水平与SCLC转移程度相关,但与转移的部位无关,NSE水平与其对治疗的反应性之间也有一个良好的相关性。

        10.人绒毛膜促性腺激素(hCG、β-HCG)    参考值:0-3.1μg/L

        hCG是由胎盘滋养层细胞所分泌的一类糖蛋白类激素,在正常妊娠妇女血中可以测出hCG。hCG有α、β两个亚基。α-亚基的分子量约为13000,α-亚基的生物特性与卵泡刺激素(FSH)和黄体生成激素(LH)的α-亚基相同。β-亚基的分子量约15000,β-亚基为特异性链,可被单克隆抗体检测,也是一个较好的标志物(β-HCG)。通常情况下,尿中的hCG的总量(ELISA法)小于30μg/L,血清hCG小于10μg/L,β-hCG小于3.0μg/L。β-hCG还会在乳腺癌、睾丸癌、卵巢癌增高。当子宫内膜异位症、卵巢囊肿等非肿瘤状态时,β-hCG含量也会增高。

        11.生长激素(HGH)    参考值:0-7.5μg/L

        HGH于十九世纪二十年代发现,1956年首次被分离。HGH为一蛋白质类荷尔蒙(多肽),由脑垂体分泌,通过血液传输到全身。其半衰期约9分钟。垂体腺瘤、肾、肺等器官肿瘤均会引起HGH含量在人体内升高,因此HGH的检测有利于肾癌、肺癌及垂体瘤的联合诊断。

        生长激素(HGH)过度分泌综合征几乎总是由于一个促生长细胞(somatotroph)的垂体腺瘤所致。也曾经报道过几例异位性生产HGH的肿瘤,特别是位于胰腺和肺的。

        12.铁蛋白(Ferritin,Fe)  

        参考值:男性:  (25-250)  ug/L;  女性:  (20-200)  ug/L

        铁蛋白是1884年Schmiedeber所发现的水溶性铁贮存蛋白,1937年被Laufberger命名为铁蛋白。1965年Richter等从恶性肿瘤细胞株中分离出铁蛋白,并发现铁蛋白存在于各种组织和体液中。铁蛋白是一种脱铁蛋白组成的具有大分子(450KD)结构的糖蛋白,由24个亚单位聚集而成,每个铁蛋白分子可贮存4500个铁原子。正常血清中含量(RIA法、EIA法)男性为20-250μg/L,女性为10-120μg/L。

        铁蛋白具有两个亚基,为肝脏型(L型)和心脏型(H型)。H型分子量约为2.1万,较酸性;前者分子量约1.9万,较碱性。不同比例的亚基聚合而成纯聚体或杂合体,可得到不同的同工铁蛋白图谱。在肿瘤状态时,酸性同分异构体铁蛋白增高,一般情况下与白血病、肺癌、乳腺癌有关。现被称为原发性肝癌的第二血清学标志物,特别是对AFP阴性患者。原发性肝癌患者SF往往显著升高,其确切原因尚不明。

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