计算机辅助分析方法及应用技术

本发明专利技术提供检测生物组织中生物标志物的计算机辅助分析方法及其应用。所述方法利用MALDI

【技术实现步骤摘要】
计算机辅助分析方法及应用


[0001]本专利技术涉及化学检测，特别涉及基于MALDI
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MS检测生物组织中生物标志物的计算机辅助分析方法及其系统、电子设备、计算机可读存储介质和基于MALDI
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MS的生物标志物检测系统。

技术介绍

[0002]基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(Matrix
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Assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight Mass Spectrometry)，是一种软电离生物质谱，其原理是用激光照射基质与样品分子形成的共结晶，基质从激光中吸收能量并传递给生物分子，使生物分子解吸并离子化，从而实现电离的过程。MALDI
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MS的数据采集过程，首先将样品和基质的混合溶液点到样品板上，在空气(或真空)中干燥结晶，再将样品板送入真空样品仓，脉冲激光将基质和样品离子化以后，产生的分子离子在加速电压的作用下开始加速，此时不同质荷比的离子会加速到不同的速度，然后进入到飞行管，由于飞行管式高真空无场区，离子在这里进行匀速运动，因而距离一定，不同质荷比的离子(具有不同速度)到达检测器的时间(飞行时间)是不同的，所要可以根据飞行时间和质荷比的关系来确定分子离子的质荷比，最后数字控制系统会将信号输出得到质谱的谱图。当使用MALDI离子源的激光对生物切片进行二维逐点扫描时，每个扫描点的不同分子量分子将会被质谱仪检测，将某一分子量的生物分子根据检测的信号强度做二维热图，即可得到具有空间分布特征的MALDI
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MS成像图。MALDI
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MS由于其特有的软电离方式离子源，特别适用于检测蛋白、多肽、脂质等生物大分子。MALDI
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MS具有灵敏度高、准确度高及分辨率高等特点，目前在生命科学、医学等领域应用越来越广泛。
[0003]具体地，MALDI
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MS成像图是将当次检测样本中信号强度最高的扫描点的生物分子的丰度赋值100％，其他扫描点根据其检测信号强度的高低进行不同丰度赋值，最终在MALDI
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MS成像图中，不同空间生物分子丰度显示不同的颜色。因此，不同次或不同样本的成像图，其数据无可比性，无法通过MALDI
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MS实现生物组织样本中生物标志物的原位定量。
[0004]因此，如何建立一个可实现生物标记物原位定量、MALDI
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MS用的技术算计辅助分析方法，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题至少之一。为此，本专利技术提供了基于MALDI
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MS检测生物组织中生物标志物的计算机辅助分析方法及其系统、电子设备、计算机可读存储介质和基于MALDI
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MS的生物标志物检测系统，利用本专利技术的计算及辅助分析方法，可辅助分析MALDI
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MS检测生物组织中生物标志物的检测数据，进而实现生物组织中生物标志物的原位定量检测，及时有效地为生物组织的生理生化状态的预判提供参考，尤其为肿瘤的发生发展阶段的预测提供有效参考并协助肿瘤浸润
程度、肿瘤分期、肿瘤转移程度的预判等，有助于进一步采取有效治疗手段、改善预后，具有良好的临床应用价值。
[0006]需要声明的是，本专利技术是基于专利技术人的下列工作而完成的：
[0007]专利技术人曾尝试利用MALDI
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MS对非小细胞肺癌(NSCLC)的肿瘤标志物琥珀酸进行检测发现：a)对非小细胞肺癌组织切片样本的琥珀酸分子进行扫描得到的成像图，只能反应琥珀酸分子含量的相对高低，不能体现样本中琥珀酸分子的具体含量或浓度；b)同时，基于MALDI
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MS成像图原理，不同批次样本MALDI
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MS成像图琥珀酸丰度赋值100％的扫描点的信号强度高低不同，导致不同次成像图数据间无可比性。因此，无法通过MALDI
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MS实现NSCLC组织切片样本中琥珀酸的原位定量检测。
[0008]进一步地，专利技术人巧妙地在MALDI
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MS检测过程中，设置了含有琥珀酸标准品的肺组织切片，既是琥珀酸含量对照，又是琥珀酸在肺组织中空间分布的浓度对照。在具体的试验中，专利技术人将琥珀酸的标准品溶液与健康的肺组织切片接触，并发现琥珀酸可进一步分布至切片组织中，进而得到了含有琥珀酸标准品的肺组织切片。专利技术人通过控制标准品的量及其与组织切片的接触区域，可在一个肺组织切片中形成多个分布有琥珀酸的区域，这些区域空间内琥珀酸的总含量及其在单位体积肺组织中的含量确定。
[0009]进一步地，专利技术人创造性地在MALDI
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MS质谱检测中设置了上述含有标准品的生物组织切片作为对照，并开发了基于MALDI
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MS质谱峰图和质谱成像图的生物组织中生物标志物的计算机辅助分析方法，以实现对试验数据的快速分析。
[0010]进一步的试验结果表明，通过本专利技术的计算机辅助分析方法，可准确确定特定样本区域单位体积生物组织中生物标志物的含量，进而实现生物组织中生物标志物的原位定量，同时实现不同样本质谱成像图结果可比。
[0011]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种基于MALDI
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MS检测生物组织中生物标志物的计算机辅助分析方法。所述方法
[0012]利用MALDI
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MS质谱分别对待测生物组织切片和生物组织参照切片进行检测，获得待测生物组织切片和生物组织参照切片的质谱峰图和质谱成像图；
[0013]基于质谱峰图和质谱成像图，确定所述待测生物组织切片中生物标志物的含量；
[0014]所述生物组织参照切片包含：标准品，所述标准品分布于所述生物组织切片的至少部分区域，所述标准品含有生物标志物，所述生物标志物用于鉴定所述生物组织的生理状态；
[0015]所述生物组织参照切片提供参照浓度，所述参照浓度是所述标准品在所述生物组织单位体积中的含量。
[0016]由此，本专利技术的方法通过在MALDI
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MS检测过程中设置生物组织参照切片，并基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MALDI
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MS检测生物组织中生物标志物的计算机辅助分析方法，其特征在于，利用MALDI
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MS质谱分别对待测生物组织切片和生物组织参照切片进行检测，获得待测生物组织切片和生物组织参照切片的质谱峰图和质谱成像图；基于质谱峰图和质谱成像图，确定所述待测生物组织切片中生物标志物的含量；所述生物组织参照切片包含：标准品，所述标准品分布于所述生物组织切片的至少部分区域，所述标准品含有生物标志物，所述生物标志物用于鉴定所述生物组织的生理状态；所述生物组织参照切片提供参照浓度，所述参照浓度是所述标准品在所述生物组织单位体积中的含量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物组织参照切片的生物组织来源于健康个体；任选地，生物组织中所述生物标志物的含量为零；任选地，所述标准品分布于所述生物组织参照切片预定数量的不同区域，所述预定数量的不同区域不重叠；任选地，分布于不同区域内的所述标准品的含量不同；任选地，所述切片是冰冻切片或石蜡切片；任选地，所述切片是冰冻切片；任选地，所述生物标志物是琥珀酸，所述生物组织来源于肺组织。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)基于生物组织参照切片的质谱峰图，获得生物组织参照切片预定区域中标准品的质谱峰强度；(2)基于所述生物组织参照切片中预定区域中标准品的质谱峰强度以及标准品的第一浓度，确定第一标准曲线，所述第一浓度为标准品加入到所述生物组织参照切片预定区域前的浓度；(3)基于所述生物组织参照切片中预定区域的厚度和面积，确定所述生物组织参照切片中预定区域的体积；(4)基于所述生物组织参照切片预定区域中标准品的含量以及所述预定区域的体积获得所述预定区域单位体积中所述标准品的含量；(5)基于所述生物组织参照切片中预定区域中标准品的质谱峰强度以及所述预定区域单位体积中所述标准品的含量，确定第二标准曲线；(6)基于待测生物组织切片的质谱成像图，选取感兴趣区域ROI，获得ROI的面积；(7)基于待测生物组织切片样本的质谱峰图，获得ROI的质谱峰强度；(8)基于所述ROI的质谱峰强度以及所述第二标准曲线，确定ROI中生物标志物在待测生物组织切片样本相同预定区域中单位体积所述生物组织中的含量，和/或ROI中生物标志物的总含量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：(9)基于待测生物组织切片样本的质谱成像图，选择预定多个ROI，获得预定多个ROI中每个ROI中生物标志物在单位体积生物组织中的含量和面积的乘积；(10)基于所述预定多个ROI中每个ROI中生物标志物在单位体积生物组织中的含量和
面积的乘积，获得预定多个ROI的乘积之和；(11)基于所述预定多个ROI的乘积之和与待测生物组织切片样本的预定多个ROI面积之和的比值，确定生物标志物在单位体积生物组织中的相对含量。5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，所述质谱峰图和质谱成像图通过所述生物标志物的内标质谱峰质量校准后得到；任选地，所述内标是所述生物标志物的同位素标志物；任选地，所述同位素是
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C；进一步地，所述组织切片样本通过如下方式得到：a)将基质溶液与所述生物标志物的内标溶液混合后涂覆至可导电载玻片表面；b)将健康的生物组织或...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟雪梅，张晨曦，
申请(专利权)人：融智生物科技青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：