基于热泳检测利用化学发光的前列腺癌检测系统及方法技术方案

一种基于热泳检测利用化学发光的前列腺癌检测系统及方法，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】
基于热泳检测利用化学发光的前列腺癌检测系统及方法
本专利技术涉及癌症诊断
，尤其涉及一种基于热泳检测利用化学发光的前列腺癌检测系统及方法。
技术介绍
前列腺癌是指发生在前列腺的上皮性恶性肿瘤。前列腺癌在早期通常无症状，随着肿瘤的发展，前列腺癌引起的症状可概括为：压迫症状和转移症状两大类；其中压迫症状表现为：逐渐增大的前列腺腺体压迫尿道可引起进行性排尿困难，表现为尿线细、射程短、尿流缓慢、尿流中断、尿后滴沥、排尿不尽、排尿费力，此外，还有尿频、尿急、夜尿增多、甚至尿失禁；肿瘤压迫直肠可引起大便困难或肠梗阻，也可压迫输精管引起射精缺乏，压迫神经引起会阴部疼痛，并可向坐骨神经放射。转移症状表现为：前列腺癌可侵及膀胱、精囊、血管神经束，引起血尿、血精、阳痿；盆腔淋巴结转移可引起双下肢水肿。前列腺癌常易发生骨转移，引起骨痛或病理性骨折、截瘫；前列腺癌也可侵及骨髓引起贫血或全血象减少。现有技术中对前列腺癌检测主要有三种：前列腺穿刺活检术、直肠指检和前列腺特异性抗原测试。其中，前列腺穿刺活检术通过对患者前列腺部位使用穿刺以获得前列腺组织，是确诊前列腺癌的重要手段；包括穿刺途径有经会阴、经直肠两种，可用于检测直肠指诊(DRE)触及硬结，怀疑肿瘤、B超发现前列腺低回声结节或MRI发现异常信号，怀疑肿瘤、血清前列腺特异性抗原(PSA)>4ng/ml、PSA在4.0～10.0ng/ml，f/tPSA异常或PSAD值异常等前列腺相关症状。其中，纳入前列腺穿刺的标准一般是血液生化检测PSA(前列腺特异抗原)浓度大于4纳克每毫升、直肠指检阳性、前列腺超声或MRI阳性，然而上述标准通常特异性较低，导致有大量接受穿刺患者最终诊断为阴性。由于前列腺穿刺为侵入式诊断且较为昂贵，大量穿刺阴性结果导致不必要的医疗负担；患者痛苦且在术后需要进行护理，步骤繁多；甚至在检测后患者会得感染、血尿、便血等穿刺副作用，也使得PSA与直肠指诊在前列腺癌筛查中的价值大打折扣；且穿刺活检只能应用于对前列腺的检测，无法对其他器官使用，适用范围低。当前急需同时具有高灵敏度与特异度且非侵入式技术区分满足传统前列腺穿刺表征人群中真正具有前列腺癌患者于阴性患者。直肠指检是用于检查前列腺异常的替代程序，但这种检验受无法评估整个腺体和在一定程度上肿瘤大小的限制。前列腺特异性抗原(PSA)测试目前被用于前列腺癌筛查，然而，这种测定遭受许多缺点，包括高百分比的假阳性结果。PSA在诊断时还无法区别侵袭性或更缓慢生长的癌症，从而导致过度治疗。最近，已经建议放弃这一程序，特别是在老年男性中。中国专利公开号：CN1656231公开了一种分析样品中非复合形式的前列腺特异抗原以改进前列腺癌检测的方法，其提供了用于检测和确定前列腺癌存在的试验方法。试验能够在游离PSA与总PSA的比例显著高的男人群体中检测前列腺癌。试验还能够在少量总PSA，即范围为2-4ng/ml的男人群体中检测前列腺癌。根据本专利技术的一个实施方案，试验包括下列步骤：(a)确定来自患者的生物样品中所含的总PSA的量，(b)确定同一样品中游离PSA的量，并且计算游离PSA与总PSA的比例，(c)确定同一样品中的pPSA的量，(d)确定同一样品中BPSA的量，(e)确定同一样品中inPSA的量，以及(f)基于总PSA的水平和游离PSA，通过将inPSA的量与用已知癌症和良性疾病诊断的对照样品所建立的预定值进行比较，使样品中所含的inPSA的量与患者中前列腺癌的存在相关。由此可见，所述检测方法存在以下问题：第一、所述检测方法在进行检测时需要确定个体生物样品中所含的总PSA的量，以及游离PSA的总量并计算游离PSA与总PSA的比例，在此过程中需要进行大量的样本采集，检测周期长。第二、所述检测方法在上述比例计算完成后还需通过将inPSA的量与用已知癌症和良性疾病诊断的对照样品所建立的预定值进行比较，使样品中所含的inPSA的量与个体中前列腺癌的存在相关；在此过程中，在采集大量样本的同时，还需对采集到的样本进行多次计算，且计算过程繁琐。第三、所述检测方法使用的样品液体仅限于血清、血液或血浆，无法使用上述三种样品液体以外的物质，在检测时有局限性。第四、在对大量数据进行处理时，会出现偏差，并导致所述检测方法精度降低由于缺乏准确可行且易操作的分析方法，使得目前在分析不同细胞外囊泡表达蛋白质的微小差别上仍面临挑战，发展简单可靠的细胞外囊泡表达蛋白的分析方法对肿瘤早期诊断非常重要。因此，迫切需要更具特异性和更准确的前列腺癌检测方法，以助于早期诊断和选择最合适的治疗干预。早期检测会显著降低前列腺癌的死亡率，这使得改善的诊断和愈预后方法成为重要的目标。
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前列腺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利用化学发光的前列腺癌检测系统，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前列腺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前列腺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利用化学发光的前列腺癌检测系统，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前列腺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前列腺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利用化学发光的前列腺癌检测系统，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前列腺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前列腺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利用化学发光的前列腺癌检测系统，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利用化学发光的前列腺癌检测系统，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利用化学发光的前列腺癌检测系统，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利用化学发光的前列腺癌检测系统，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...

【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