基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统及方法技术方案

一种基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统及方法，包括：用以对待测者血液中细胞外囊泡进行加热的加热单元；设置在所述加热单元一侧的样品仓室单元；设置在所述样品仓室单元一侧的信号处理单元，所述信号处理单元对至少一种光信号参量进行获取，并通过量化和采用无加权和/或有加权模型对相应的光参量进行计算，获取单一种类蛋白表达强度。本发明专利技术通过使用适体或抗体对患者血液细胞中的细胞外囊泡进行光标记，并使用检测单元对光标记中的光参量进行检测和处理，通过量化光参量并通过采用无加权和/或有加权模型对相应光参量进行计算，能够快速准确的得出细胞外囊泡的表达蛋白强度，检测精度高。

【技术实现步骤摘要】
基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统及方法
本专利技术涉及癌症诊断
，尤其涉及一种基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统及方法。
技术介绍
肝癌的发生是一个多基因突变导致抑癌基因失活、癌基因活化的过程。肿瘤的发生、发展是一个十分复杂和漫长的过程，伴随多基因和蛋白的分子改变。基因组学研究由于自身的限制难以完全阐明基因与蛋白质参与过程及其具体作用。蛋白质组学高灵敏度的分析技术有助于捕获那些在肿瘤演变过程中细微的分子变化，使之成为诊断和监测肿瘤演变的重要线索。目前临床上对恶性肿瘤预后评估主要依赖于临床表现、病理学及传统肿瘤标志(tumormarker)，但肿瘤早期复发或转移时常常无明显临床表现，而病理学证据很难得到且重复性差。肝细胞性肝癌主要由乙型肝炎导致的肝硬化引起。目前用于辅助诊断肝癌的甲胎蛋白试剂盒的特异性与敏感性都很差，无法用于鉴别肝癌与肝硬化。肝癌的高死亡率使得人们不断地寻求一种有效的早期检测方法，临床上仅以一种蛋白作为血清学检测指标在敏感性和特异性上是远远不足的，而影象学检测一旦发现占位病变则已经不是很早期了。这使得在疾病在发生地极早期就能够得已发现，并得到控制和治疗的检测方法为重要的目标。中国专利公开号：CN104830965A公开了一种检测磷脂混杂酶对肝癌细胞影响的检测方法。检测过程分为细胞培养、siRNA干扰PLSCR1的表达及稳转细胞系的构建、细胞增殖及侵袭实验、病理标本采集及RNA抽提、光定量聚合酶链反应(qPCR)检测、综合数据分析六个步骤。由此可见，所述检测方法存在以下问题：第一、所述检测方法在检测前需要对细胞进行多步预处理；第二、在使用siRNA干扰PLSCR1的表达及稳转细胞系的构建时，需要进行大量精密的操作且每一步骤均需要耗费大量时间；第三、所述检测方法在得出数据后仅使用均值加偏差的方法对其进行表示，无法通过相应算法得出准确数值，测量精度低。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌测检测系统及方法，用以克服现有技术中检测方法由于检测参量的局限性导致检测精度低的问题。一方面，本专利技术提供一种基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统，包括：用以对待测者血液中的细胞外囊泡进行加热的加热单元；设置在所述加热单元一侧，用以装载细胞外囊泡的样品仓室单元，所述样品仓室单元内细胞外囊泡中对肝癌有高表达的表达蛋白能够与适体或抗体发生特异性结合而标记光信号，在所述加热单元对所述样品仓室单元加热后，所述样品仓室单元内产生热泳效应及对流，将细胞外囊泡汇聚在所述样品仓室单元内温度较低的一侧；设置在所述样品仓室单元远离所述加热单元的一侧，用以放大和反射光信号的信号放大单元，所述信号放大单元会将光信号反射至指定位置；设置在所述样品仓室单元一侧，用以对放大后的光信号进行采集和计算的信号处理单元，所述信号处理单元对至少一种光信号参量进行获取，并通过量化光参量及采用无加权和/或有加权模型对相应的光信号参量判定，获取单例细胞外囊泡中对肝癌有高表达的表达蛋白的表达强度。进一步地，所述化学发光的过程为：先将带有发光催化物的适体或抗体与细胞外囊泡一同孵育，通过特异性结合将发光催化物标记在细胞外囊泡表面上，并向其添加发光底物，通过发光催化物催化发光底物而使其达到激发状态，并在转化为基态过程中释放光能以使细胞外囊泡表面标记光信号。进一步地，所述信号处理单元中计算细胞外囊泡表达蛋白强度的加权求和方法包括：步骤a：将蛋白的加权表达强度设为因变量Y，将信号处理单元测得的细胞外囊泡标志物光参量设为自变量X，则细胞外囊泡上不同标志物的光参量按照测量顺序设为：X1，X2，...，Xk；步骤b：由于加权表达强度Y与光参量X呈线性关系，此时进行如下计算：Y＝β0+β1X1+β2X2+...+βkXk+ε(1)其中，β0，β1，β2，...，βk为回归参数，ε为随机误差项；步骤c：对所述步骤b中的式(1)和光参量X做出基本假定以保证在对数据进行加权求和时参数估计、统计检验和置信区间估计的有效性；步骤d：当所述式(1)和光参量X满足所述假定时，对所述式(1)两边取期望，得：E(Y|X1,X2...Xk)＝β0+β1X1+β2X2+...+βkXk(2)其中，E(Y|X1，X2，...，Xk)表示在给定光参量Xi的条件下蛋白加权加权表达强度Y的条件均值；步骤e：对所述式(1)取期望完成后，根据光参量X给出回归参数β0，β1，β2，...，βk相应的估计值此时得到蛋白加权加权表达强度Y相应的估计值：上述式(3)为E(Y|X1，X2，...，Xk)的点估计值；步骤f：当所述式(1)和光参量X满足所述步骤c中的假定时，通过最小二乘得到参数估计，此时假设在所述式(4)中分别对求偏导数，并令所述偏导数等于0，得到：对上述式(5)中的方程组进行求解，得到回归参数β0，β1，β2，...，βk的估计值和蛋白加权加权表达强度Y。进一步地，所述步骤a中的光参量为光亮度L、光强度C、吸光度A或光频率λ中的一种或多种。进一步地，所述步骤c中对所述式(1)和光参量X做出的基本假定包括：假定c1：随机误差项ε的概率分布具有零均值，E(ε)＝0；假定c2：随机误差项ε的概率分布对于不同的自变量表现值，具有同方差，ε的方差不随着Xij的变化而变化，D(ε)＝σ2；假定c3：随机误差项ε不存在自相关，cov(εi，εj)＝0；假定c4：εi与任一解释变量Xi不相关，cov(εi，Xi)＝0；假定c5：自变量X之间不存在完全共线性；其中，上述假定c1-c4与一元回归分析的假定相同，所述假定c5用以针对解释变量。进一步地，所述信号处理单元中计算细胞外囊泡表达蛋白总丰度的加权求和方法包括：步骤a：将细胞外囊泡表达蛋白总丰度设为因变量M，细胞外囊泡标志物的光参量设为自变量D，则根据检测的表达蛋白顺序分别将测得的光参量设为：D1,D2,...,Dk；步骤b：由于不同种类表达蛋白在不同患者间的丰度均不相同，需根据不同种类的表达蛋白设置对应的权重系数α1,α2,...αk，则所述细胞外囊泡表达蛋白总丰度M可通过下式求得：M＝α1D1+α2D2+...+αkDk(6)步骤c：确定测定癌症种类的总数量N，并确定各种类表达蛋白在所述癌症种类数量中具有高表达的个数n1,n2,...nk，则各表达蛋白在癌症中具有高表达的比例为：步骤d：对所述步骤a中各表达蛋白光参量D取平均值并对光参量D求方差：步骤f：根据所述步骤c和步骤d中得出的数据对对权重系数α进行确定：步骤g：权重系数α确定后，根据步骤b中公式求得细胞外囊泡表达蛋白总丰度：进一步地，所述样品仓室单元设置在所述加热单元一侧，在所述样品仓室单元内部装有样品液体用以装载所述细胞外囊泡和适体，包括：设置在所述加热单元一侧且为透明材质，用以吸收所述加热单元热量的第一导热面；设置在所述第一导热面下方且为透明材质，用以吸收所述加热单元热量的第二导热面，其中第二导热面的导热性高于第一导热面的导热性；设置在所述第一导热面与第二导热面之间且在中心开设有通孔，用以装载所述样品液体的垫片。进一步地，所述信号放大单元设置在所述样品仓室单元远离所述加热单元的一侧，用以放大细胞外囊泡表面的光信号，包括：设置在所述第二导热面远离所述加热单元的一侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统，其特征在于，包括：用以对待测者血液中的细胞外囊泡进行加热的加热单元；设置在所述加热单元一侧，用以装载细胞外囊泡的样品仓室单元，所述样品仓室单元内细胞外囊泡中对肝癌有高表达的表达蛋白能够与适体或抗体发生特异性结合而标记光信号，在所述加热单元对所述样品仓室单元加热后，所述样品仓室单元内产生热泳效应及对流，将细胞外囊泡汇聚在所述样品仓室单元内温度较低的一侧；设置在所述样品仓室单元远离所述加热单元的一侧，用以放大和反射光信号的信号放大单元，所述信号放大单元会将光信号反射至指定位置；设置在所述样品仓室单元一侧，用以对放大后的光信号进行采集和计算的信号处理单元，所述信号处理单元对至少一种光信号参量进行获取，并通过量化光参量及采用无加权和/或有加权模型对相应的光信号参量判定，获取单例细胞外囊泡中对肝癌有高表达的表达蛋白的表达强度。

【技术特征摘要】
1.一种基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统，其特征在于，包括：用以对待测者血液中的细胞外囊泡进行加热的加热单元；设置在所述加热单元一侧，用以装载细胞外囊泡的样品仓室单元，所述样品仓室单元内细胞外囊泡中对肝癌有高表达的表达蛋白能够与适体或抗体发生特异性结合而标记光信号，在所述加热单元对所述样品仓室单元加热后，所述样品仓室单元内产生热泳效应及对流，将细胞外囊泡汇聚在所述样品仓室单元内温度较低的一侧；设置在所述样品仓室单元远离所述加热单元的一侧，用以放大和反射光信号的信号放大单元，所述信号放大单元会将光信号反射至指定位置；设置在所述样品仓室单元一侧，用以对放大后的光信号进行采集和计算的信号处理单元，所述信号处理单元对至少一种光信号参量进行获取，并通过量化光参量及采用无加权和/或有加权模型对相应的光信号参量判定，获取单例细胞外囊泡中对肝癌有高表达的表达蛋白的表达强度。2.根据权利要求1所述的基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统，其特征在于，所述化学发光的过程为：先将带有发光催化物的适体或抗体与细胞外囊泡一同孵育，通过特异性结合将发光催化物标记在细胞外囊泡表面上，并向其添加发光底物，通过发光催化物催化发光底物而使其达到激发状态，并在转化为基态过程中释放光能以使细胞外囊泡表面标记光信号。3.根据权利要求1或2所述的基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统，其特征在于，所述信号处理单元中计算细胞外囊泡表达蛋白强度的加权求和方法包括：步骤a：将蛋白的加权表达强度设为因变量Y，将信号处理单元测得的细胞外囊泡标志物光参量设为自变量X，则细胞外囊泡上不同标志物的光参量按照测量顺序设为：X1，X2，...，Xk；步骤b：由于加权表达强度Y与光参量X呈线性关系，此时进行如下计算：Y＝β0+β1X1+β2X2+...+βkXk+ε(1)其中，β0，β1，β2，...，βk为回归参数，ε为随机误差项；步骤c：对所述步骤b中的式(1)和光参量X做出基本假定以保证在对数据进行加权求和时参数估计、统计检验和置信区间估计的有效性；步骤d：当所述式(1)和光参量X满足所述假定时，对所述式(1)两边取期望，得：E(Y|X1,X2...Xk)＝β0+β1X1+β2X2+...+βkXk(2)其中，E(Y|X1，X2，...，Xk)表示在给定光参量Xi的条件下蛋白加权加权表达强度Y的条件均值；步骤e：对所述式(1)取期望完成后，根据光参量X给出回归参数β0，β1，β2，...，βk相应的估计值此时得到蛋白加权加权表达强度Y相应的估计值：上述式(3)为E(Y|X1，X2，...，Xk)的点估计值；步骤f：当所述式(1)和光参量X满足所述步骤c中的假定时，通过最小二乘得到参数估计，此时假设在所述式(4)中分别对求偏导数，并令所述偏导数等于0，得到：对上述式(5)中的方程组进行求解，得到回归参数β0，β1，β2，...，βk的估计值和蛋白加权加权表达强度Y。4.根据权利要求3所述的基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统，其特征在于，所述步骤a中的光参量为光亮度L、光强度C、吸光度A或光频率λ中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统，其特征在于，所述步骤c中对所述式(1)和光参量X做出的基本假定包括：假定c1：随机误差项ε的概率分布具有零均值，E(ε)＝0；假定c2：随机误差项ε的概率分布对于不同的自变量表现值，具有同方差，ε的方差不随着Xij的变化而变化，D(ε)＝σ2；假定c3：随机误差项ε不存在自相关，cov(εi，εj)＝0；假定c4：εi与任一解释变量Xi不相关，cov(εi，Xi)＝0；假定c5：自变量X之间不存在完全共线性；其中，上述假定c1-c4与一元回归分析的假定相同，所述假定c5用以针对解释变量。6.根据权利要求1或2所述的基于热泳细胞外囊泡检测的肝癌检测系统，其特征在于，所述信号处理单元中计算细胞外囊泡表达蛋白总丰度的加权求和方法包括：步骤a：将细胞外囊泡表达蛋白总丰度设为因变量M，细胞外囊泡标志物的光参量设为自变量D，则根据检测的表达蛋白顺序分别将测得的光参量设为：D1,D2,...,Dk；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佳姝，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11