本发明专利技术公开了基于代谢组学的内源性小分子物质在快速检测早期心脏毒性方面的应用。其中内源性小分子物质指9个早期心脏毒性生物标记物L-肉碱、L-色氨酸、L-棕榈酰肉碱、19-羟基脱氧皮质酮、胆酸、溶血磷脂酰胆碱(14:0)、溶血磷脂酰胆碱(22:6)、溶血磷脂酰胆碱(20:2)、溶血磷脂酰胆碱(16:0)；同时也指4个早期心脏毒性专属生物标记物L-肉碱、19-羟基脱氧皮质酮、溶血磷脂酰胆碱(14:0)、溶血磷脂酰胆碱(20:2)。本发明专利技术筛选得到的心脏毒性早期生物标记物能够在心脏组织受到病理性损伤之前对其毒性做出快速预警，使毒性发现时间早于现有生化检测指标，更加灵敏地对药物毒性和疾病做出判断，为临床心脏毒性的早发现、早治疗提供了更为充裕的时间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到使用代谢组学技术寻找早期心脏毒性生物标记物，然后对其进行专属性考察，接着使用支持向量机（SVM）对它们进行验证与优化。更具体的说是内源性小分子物质在快速检测早期心脏毒性方面的应用。
技术介绍
药物心脏毒性由于发病急、危害大、恢复困难被重视。据报道现有多达8.7%的上市药物由于易产生心脏毒性而被撤回。因此药物心脏毒性的检测以及预防就显得尤为重要。药物进入机体到毒性暴露存在一定的时间，如何运用现有的技术更早的发现药物毒性是早期预测的意义所在。在目前临床检测中，常采用乳酸脱氢酶（LDH）、肌酸激酶（CK）和肌酸激酶同工酶（CK-MB）等作为心脏毒性的检测指标，但目前的评价手段在检测灵敏度以及容易造成的假阳性结果等方面均需要改进。代谢组学作为分析体内小分子物质的分析手段被广泛应用于生物标记物的发现和疾病的诊断、预防以及机理的解释。代谢组学作为代谢终端的研究方法，在机体不同阶段的内源性物质变化与机体实时动态变化分析等方面，与基因组学和蛋白质组学相比，可以在代谢物层面上提供更好的解释。随着学科的不断发展，代谢组学在药物安全性评价和毒性预测的方面被人们越来越重视。代谢组学作为功能端点的研究手段，在毒性预测方面，能够很好的作为毒性反应的表型，具有灵敏度高、覆盖面广和重现性好的特点。目前，UPLC/Q-TOF-MS以其高分辨率、高灵敏度、快速分离等特点为无靶向代谢轮廓分析在庞杂的内源性小分子物质中找到显著性变化的物质并指认其结构提供了强大的技术支持。此外，新的数据处理分析技术也为代谢组学的研究提供了更为广阔的空间。SVM作为神经网络的一个分支，基于经验风险最小化的原则，被广泛应用于分类和回归学习过程中。作为解决二分类问题的有力工具，在医药卫生领域的信号分类、图像处理以及疾病诊断等方面均有良好的应用前景。因此，SVM与代谢组学的结合，将为代谢组学的应用提供更广阔的平台。
技术实现思路
本专利技术通过代谢组学技术与SVM相结合发现早期心脏毒性生物标记物，能够在心脏组织受到病理性损伤之前对其毒性做出快速预警，使毒性发现时间早于现有生化检测指标，更加灵敏地对药物毒性和疾病做出判断，为临床心脏毒性的早发现、早治疗提供了更为充裕的时间。为实现上述目的，本专利技术公开了如下的技术方案：内源性小分子物质在快速检测早期心脏毒性方面的应用，特别是在快速判断心脏是否受到损伤方面的应用。其中所述的内源性小分子物质指早期心脏毒性生物标记物，它们是基于代谢组学技术筛选出来的，包括L-肉碱（L- carnitine）、L-色氨酸（L- tryptophan）、L-棕榈酰肉碱（L-palmitoyl carnitine）、19-羟基脱氧皮质酮（19-Hydroxydeoxycorticosterone）、胆酸（Cholic acid）、溶血磷脂酰胆碱(14:0)[LPC(14:0)]、溶血磷脂酰胆碱(22:6)[LPC(22:6)]、溶血磷脂酰胆碱(20:2)[LPC(20:2)]、溶血磷脂酰胆碱(16:0)[LPC(16:0)]，它们能够快速检测心脏毒性。在早期心脏毒性生物标记物的基础上经过SVM验证与优化的内源性小分子物质指早期心脏毒性专属生物标记物，包括L-肉碱（L- carnitine）、19-羟基脱氧皮质酮（19-Hydroxydeoxycorticosterone）、溶血磷脂酰胆碱(14:0)[LPC(14:0)]、溶血磷脂酰胆碱(20:2)[LPC(20:2)]，它们能够快速判断心脏是否受到损伤。由于体内内源性小分子物质在心脏受到毒性或者损伤作用时代谢发生变化，我们研究表明L-肉碱（L- carnitine）、19-羟基脱氧皮质酮（19-Hydroxydeoxycorticosterone）、溶血磷脂酰胆碱(14:0)[LPC(14:0)]、溶血磷脂酰胆碱(20:2)[LPC(20:2)]专属性最好。所以更具体地说是内源性小分子物质在快速检测早期心脏毒性以及心脏疾病方面的应用。本专利技术进一步公开了基于代谢组学技术结合SVM的心脏毒性早期生物标志物的筛选方法，包括样品前处理、数据采集、数据处理（多元统计分析）、生物标记物的专属性考察、专属生物标记物的验证与优化等步骤。其特征在于：在数据采集中使用梯度洗脱的条件：0-0.5 min，A: 99%-99%；0.5-2 min，A: 99%-50%；2-9 min，A: 50%-1%；9-10 min，A: 1%-1%；10-10.5 min，A: 1%-99%；10.5-12 min，A: 99%-99%，其中流动相A指0.1％甲酸的水，流动相B指0.1％甲酸的乙腈；在专属生物标记物的验证与优化中使用MATLAB R2010a软件（USA）基于心脏毒性早期生物标记物建立SVM预测模型，该过程如下：将生物标记物在生理盐水组和各个药物组中的峰面积作为输入变量，随机选择数据作为训练集和测试集建立预测模型，通过优化找到最优的惩罚参数（c）和核函数（g），然后以逐一排除一个生物标志物为基础，利用SVM进行分类预测，得到相应的模型预测准确度，分析准确度，对其是否与早期心脏毒性密切相关进行区分。我们经过代谢组学技术筛选出早期心脏毒性生物标志物，具体是L-肉碱（L- carnitine）、L-色氨酸（L- tryptophan）、L-棕榈酰肉碱（L-palmitoyl carnitine）、19-羟基脱氧皮质酮（19-Hydroxydeoxycorticosterone）、胆酸（Cholic acid）、溶血磷脂酰胆碱(14:0)[LPC(14:0)]、溶血磷脂酰胆碱(22:6)[LPC(22:6)]、溶血磷脂酰胆碱(20:2)[LPC(20:2)]、溶血磷脂酰胆碱(16:0)[LPC(16:0)]。早期心脏毒性生物标志物经过专属性考察、验证与和优化后得到早期心脏毒性专属生物标记物，具体是L-肉碱（L- carnitine）、19-羟基脱氧皮质酮（19-Hydroxydeoxycorticosterone）、溶血磷脂酰胆碱(14:0)[LPC(14:0)]、溶血磷脂酰胆碱(20:2)[LPC(20:2)]。 本专利技术更加详细的技术方案如下：1、样品前处理：样品处理前将血浆在室温下解冻。然后，将300μL乙腈加入到100μL血浆中，并涡旋混合1分钟。接着将混合物在冰水浴中超声10分钟，然后以13000转在4℃下离心15分钟。收集上清液用于UPLC/Q-TOF-MS分析。2、数据采集：使用UPLC/Q-TOF-MS系统（美国Waters公司）对大鼠血浆样品进行信息采集。色谱柱用ACQUITY UPLC HSS C18（2.1×100 mm，1.7μm，美国Waters公司），柱温为40℃，流速为0.3mL/min，进样量为5μL。UPLC分离系统包括二元溶剂系统，用流动相A（0.1％甲酸的水）和流动相B（0.1％甲酸的乙腈）。采用梯度洗脱，具体洗脱条件：0-0.5 min，A: 99%-99%；0.5-2 min，A: 99%-50%；2-9 min，A: 50%-1%；9-10 min，A: 1%本文档来自技高网...
【技术保护点】
内源性小分子物质在快速检测早期心脏毒性方面的应用；其中所述的内源性小分子物质指9个早期心脏毒性生物标记物，它们是基于代谢组学技术筛选出来的，包括L‑肉碱（L‑ carnitine）、L‑色氨酸（L‑ tryptophan）、L‑棕榈酰肉碱（L‑palmitoyl carnitine）、19‑羟基脱氧皮质酮（19‑Hydroxydeoxycorticosterone）、胆酸（Cholic acid）、溶血磷脂酰胆碱(14:0)[LPC(14:0)]、溶血磷脂酰胆碱(22:6)[LPC(22:6)]、溶血磷脂酰胆碱(20:2)[LPC(20:2)]、溶血磷脂酰胆碱(16:0)[LPC(16:0)]。
【技术特征摘要】
1.内源性小分子物质在快速检测早期心脏毒性方面的应用；其中所述的内源性小分子物质指9个早期心脏毒性生物标记物，它们是基于代谢组学技术筛选出来的，包括L-肉碱（L- carnitine）、L-色氨酸（L- tryptophan）、L-棕榈酰肉碱（L-palmitoyl carnitine）、19-羟基脱氧皮质酮（19-Hydroxydeoxycorticosterone）、胆酸（Cholic acid）、溶血磷脂酰胆碱(14:0)[LPC(14:0)]、溶血磷脂酰胆碱(22:6)[LPC(22:6)]、溶血磷脂酰胆碱(20:2)[LPC(20:2)]、溶血磷脂酰胆碱(16:0)[LPC(16:0)]。
2.内源性小分子物质在快速判断心脏是否受到损伤方面的应用；其中所述的内源性小分子物质指的是指4个早期心脏毒性专属生物标记物，它们是经过专属性考察和SVM验证与与优化筛选出来的，包括L-肉碱（L- carnitine）、19-羟基脱氧皮质酮（19-Hydroxydeoxycorticosterone）、溶血磷脂酰胆碱(14:0)[LPC(14:0)]、溶血磷脂酰胆碱(20:2)[LPC(20:...
【专利技术属性】
技术研发人员：李遇伯，张艳军，局亮，
申请(专利权)人：天津中医药大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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