本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥，具體涉及一種診斷腹主動(dòng)脈瘤的代謝標(biāo)志物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、腹主動(dòng)脈瘤(abdominal?aortic?aneurysm，aaa)是腹主動(dòng)脈的持續(xù)性擴(kuò)張，其直徑超過正常主動(dòng)脈直徑的50％。aaa發(fā)生的主要并發(fā)癥是破裂，目前，人們對(duì)aaa的發(fā)病機(jī)制還不完全清楚。已知的aaa發(fā)病和進(jìn)展機(jī)制與主動(dòng)脈壁的炎癥浸潤(rùn)、氧化應(yīng)激、細(xì)胞外基質(zhì)重塑、血管平滑肌細(xì)胞功能障礙和腔內(nèi)血栓形成有關(guān)。

2、在臨床上，大多數(shù)動(dòng)脈瘤患者發(fā)病隱匿，缺乏明顯的體征和癥狀，診斷困難。目前的檢測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估aaa主要依靠包括多普勒超聲或ct血管造影(cta)等，但現(xiàn)有的診斷手段存在費(fèi)用高、有創(chuàng)性以及有臨床風(fēng)險(xiǎn)等缺點(diǎn)。臨床治療aaa的措施包括手術(shù)治療和非手術(shù)治療，手術(shù)治療往往會(huì)受限于aaa的直徑和生長(zhǎng)速度，且獲益效果不明確。非手術(shù)治療aaa主要是降低合并的心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)和減緩增長(zhǎng)速度，如戒煙/鍛煉/血壓控制和臨床用藥β受體拮抗劑/血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(acei)和他汀類藥等。但是這些方法和手段均不能有效減緩aaa增長(zhǎng)速度、降低破裂風(fēng)險(xiǎn)(參見文獻(xiàn)：wemmelundh，hogh?a，hundborg?hh，etal.statin?use?and?rupture?of?abdominal?aorticaneurysm[j].br?j?surg，2014，101(8):966-975.等)。因此，研究一種能夠早期診斷、復(fù)發(fā)檢測(cè)關(guān)鍵的分子標(biāo)志物以及靶向治療的作用靶點(diǎn)具有重大意義。

3、代謝組學(xué)是一個(gè)新興的“組學(xué)”研究領(lǐng)域，是隨著生命科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來的一門科學(xué)，主要研究的是作為各種代謝路徑的底物和產(chǎn)物的小分子代謝物，通過考察生物體系(細(xì)胞、組織或生物體)受刺激或擾動(dòng)后，其代謝產(chǎn)物的變化或其隨時(shí)間的變化。人體中有40000多種代謝物，其濃度可以提供個(gè)體當(dāng)前健康狀況的快照，目前鮮有采用代謝組學(xué)分析腹主動(dòng)脈瘤的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)將代謝組學(xué)應(yīng)用于腹主動(dòng)脈瘤診斷標(biāo)志物的篩選，獲得了3個(gè)特異性、敏感性優(yōu)異的代謝標(biāo)志物。

2、本發(fā)明第一方面，提供一種腹主動(dòng)脈瘤的診斷模型，所述的診斷模型包括：

3、s1：數(shù)據(jù)接收單元，所述的數(shù)據(jù)包括樣本中代謝標(biāo)志物的濃度水平；

4、s2：數(shù)據(jù)分析單元；

5、s1中所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤或甜葉菊素e中的一種或兩種以上。

6、優(yōu)選的，所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤和甜葉菊素e的組合。

7、在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述的代謝標(biāo)志物為2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤或甜葉菊素e中的一種或兩種以上。

8、在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述的代謝標(biāo)志物為2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤和甜葉菊素e的組合。

9、所述2,6-二甲基庚酰肉堿(2,6dimethylheptanoyl?carnitine)的pubchem?cid為53477823。

10、所述2-氮雜次黃嘌呤(2-azahypoxanthine)的pubchem?cid為135421876。

11、所述甜葉菊素e(sterebin?e或4-[(1e,3z)-5-hydroxy-3-methylpenta-1,3-dienyl]-3,4a,8,8-tetramethyl-2,4,5,6,7,8a-hexahydro-1h-naphthalene-1,2,3-triol)的pubchem?cid為131751729。

12、所述的數(shù)據(jù)分析單元包括利用正交偏最小二乘判別分析、分類與邏輯回歸、k-最近鄰算法、樸素貝葉斯、支持向量機(jī)、決策樹、隨機(jī)森林、回歸樹、梯度提升決策樹、xgboost(extreme?gradient?boosting)、輕量級(jí)梯度提升機(jī)器、梯度提升機(jī)、lasso(leastabsolute?shrinkage?and?selection?operator)或卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的一種或兩種以上對(duì)s1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

13、所述的樣本選自血液、血漿、血清、唾液、尿液、淚液、羊水、腦脊液、淋巴液或糞便。

14、優(yōu)選的，所述的樣本為血漿。

15、本發(fā)明的第二方面，提供一種第一方面所述的診斷模型的構(gòu)建方法。

16、在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述的構(gòu)建方法包括：

17、i)：收集腹主動(dòng)脈瘤患者與健康對(duì)照者的樣本；

18、ii)：檢測(cè)樣本中代謝物的濃度水平，篩選出代謝標(biāo)志物；

19、iii)：對(duì)代謝標(biāo)志物濃度水平數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

20、優(yōu)選的，利用正交偏最小二乘判別分析、分類與邏輯回歸、k-最近鄰算法、樸素貝葉斯、支持向量機(jī)、決策樹、隨機(jī)森林、回歸樹、梯度提升決策樹、xgboost、輕量級(jí)梯度提升機(jī)器、梯度提升機(jī)、lasso或卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的一種或兩種以上對(duì)代謝標(biāo)志物濃度水平數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

21、在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述的構(gòu)建方法包括：

22、1)收集受試者的樣本，檢測(cè)代謝標(biāo)志物的濃度；

23、2)對(duì)受試者進(jìn)行臨床診斷，并將受試者分為腹主動(dòng)脈瘤患者組和健康對(duì)照組；

24、3)根據(jù)步驟1)的檢測(cè)結(jié)果以及步驟2)的診斷結(jié)果構(gòu)建診斷模型。

25、優(yōu)選的，所述臨床診斷的方法包括ct(computed?tomography，即電子計(jì)算機(jī)斷層掃描)檢查、數(shù)字減影血管造影、彩色多普勒超聲、磁共振成像、磁共振血管造影或組織病理檢查。

26、所述ct檢查包括平掃ct、增強(qiáng)ct及ct血管成像(ct?angiography，cta)。

27、所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤或甜葉菊素e中的一種或兩種以上。

28、優(yōu)選的，所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤和甜葉菊素e的組合。

29、本發(fā)明第三方面，提供一種代謝標(biāo)志物或第一方面所述的診斷模型在制備診斷腹主動(dòng)脈瘤的產(chǎn)品中的應(yīng)用，所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤或甜葉菊素e中的一種或兩種以上。

30、優(yōu)選的，所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤和甜葉菊素e的組合。

31、優(yōu)選的，所述的產(chǎn)品包括試劑盒、試紙、芯片或設(shè)備。

32、優(yōu)選的，所述的產(chǎn)品包括檢測(cè)代謝標(biāo)志物的試劑。

33、所述的試劑檢測(cè)代謝標(biāo)志物的有無或濃度水平(豐度)。

34、優(yōu)選的，所述的檢測(cè)代謝標(biāo)志物的試劑包括通過色譜法、光譜法、質(zhì)譜法或化學(xué)分析法中的一種或兩種以上方法使用的試劑。

35、優(yōu)選的，所述的產(chǎn)品還包括樣本處理的試劑和/或血液代謝物的標(biāo)準(zhǔn)品。

36、所述的診斷腹主動(dòng)脈瘤包括通過色譜法、光譜法、質(zhì)譜法或化學(xué)分析法中的一種或兩種以上檢測(cè)代謝標(biāo)志物。

37、優(yōu)選的，所述光譜法包括紫外可見光譜法、紅外光譜法、近紅外光譜法、核磁共振波譜法、離子遷移率光譜或拉曼光譜中的一種或兩種以上。

38、優(yōu)選的，所述質(zhì)譜法包括電子噴霧電離質(zhì)譜法、四極質(zhì)譜儀、離子阱質(zhì)譜儀、基質(zhì)輔助激活解析/電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀、基質(zhì)輔助激光解析電離-飛行時(shí)間質(zhì)譜、maldi四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜法、電噴射離子化(esi)-t0f質(zhì)譜法、esi離子阱質(zhì)譜法、esi三重四極桿質(zhì)譜法或傅里葉變換離子回旋共振中的一種或兩種以上。

39、優(yōu)選的，所述化學(xué)分析法包括電化學(xué)分析法和/或放射化學(xué)分析法。

40、在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述的診斷腹主動(dòng)脈瘤包括通過高效液相色譜法檢測(cè)代謝標(biāo)志物。

41、所述的產(chǎn)品包括利用正交偏最小二乘判別分析、分類與邏輯回歸、k-最近鄰算法、樸素貝葉斯、支持向量機(jī)、決策樹、隨機(jī)森林、回歸樹、梯度提升決策樹、xgboost、輕量級(jí)梯度提升機(jī)器、梯度提升機(jī)、lasso或卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的一種或兩種以上分析代謝標(biāo)志物的濃度水平數(shù)據(jù)。

42、在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述的產(chǎn)品包括利用k-最近鄰算法和正交偏最小二乘判別分析方法分析代謝標(biāo)志物的濃度水平數(shù)據(jù)。

43、在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述的產(chǎn)品包括利用正交偏最小二乘判別分析、支持向量機(jī)或隨機(jī)森林中的一種或兩種以上分析代謝標(biāo)志物的濃度水平數(shù)據(jù)。

44、所述的腹主動(dòng)脈瘤(abdominal?aortic?aneurysm，aaa)是指腹主動(dòng)脈的持續(xù)性擴(kuò)張，超過正常直徑的1.5倍，位于腹主動(dòng)脈。優(yōu)選采用ct作為診斷腹主動(dòng)脈瘤的方法。

45、本發(fā)明的第四方面，提供一種診斷腹主動(dòng)脈瘤的試劑盒，所述的試劑盒包括檢測(cè)代謝標(biāo)志物的試劑、試紙或芯片。

46、所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤或甜葉菊素e中的一種或兩種以上。

47、優(yōu)選的，所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤和甜葉菊素e的組合。

48、在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述的試劑盒中包含檢測(cè)2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤和甜葉菊素e的試劑、試紙和芯片。

49、所述的試劑、試紙或芯片包含結(jié)合代謝標(biāo)志物的分子。

50、本發(fā)明的五方面，提供一種診斷腹主動(dòng)脈瘤的方法，所述的方法包括檢測(cè)受試者樣本中的代謝標(biāo)志物。

51、所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤或甜葉菊素e中的一種或兩種以上。

52、所述的檢測(cè)受試者樣本中代謝標(biāo)志物包括檢測(cè)代謝標(biāo)志物的有無或濃度水平。

53、所述的方法包括將檢測(cè)的代謝標(biāo)志物的濃度水平與閾值比較，所述的閾值為前期實(shí)驗(yàn)獲得，即通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析腹主動(dòng)脈瘤患者與健康人之間，代謝標(biāo)志物的差異程度確定閾值。

54、本技術(shù)所述的代謝標(biāo)志物與閾值具有差異或顯著差異(差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，例如p<0.05，p<0.01，p<0.001，p<0.0001)則確定為疾病。例如：

55、a)2,6-二甲基庚酰肉堿低于閾值或顯著低于閾值表示腹主動(dòng)脈瘤的發(fā)生；和/或，

56、b)2-氮雜次黃嘌呤低于閾值或顯著低于閾值表示腹主動(dòng)脈瘤的發(fā)生；和/或，

57、c)甜葉菊素e低于閾值或顯著低于閾值表示腹主動(dòng)脈瘤的發(fā)生。

58、通過變化倍數(shù)評(píng)估代謝標(biāo)志物在腹主動(dòng)脈瘤患者與健康人之間的差異，所述的變化倍數(shù)由代謝標(biāo)志物在患者中的濃度/健康人中的濃度獲得，所述的變化倍數(shù)大于1表示該代謝標(biāo)志物在腹主動(dòng)脈瘤患者中表達(dá)升高，所述的變化倍數(shù)小于1表示該代謝標(biāo)志物在腹主動(dòng)脈瘤患者中表達(dá)降低。

59、優(yōu)選的，所述的變化倍數(shù)大于1.2，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的變化倍數(shù)大于1.5，例如大于1.21、1.3、1.4、1.5、1.51、2、2.3、2.366、2.4、2.5、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45或50等。

60、優(yōu)選的，所述的變化倍數(shù)小于0.8，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的變化倍數(shù)小于0.67，例如小于0.001、0.01、0.05、0.1、0.15、0.17、0.19、0.191、0.2、0.211、0.22、0.25、0.3、0.4、0.5、0.58、0.587、0.6、0.7、0.79或0.799等。

61、所述的2,6-二甲基庚酰肉堿的變化倍數(shù)小于0.8，優(yōu)選小于0.67，進(jìn)一步優(yōu)選為0.211。

62、所述的2-氮雜次黃嘌呤的變化倍數(shù)小于0.8，優(yōu)選小于0.67，進(jìn)一步優(yōu)選為0.587。

63、所述的甜葉菊素e的變化倍數(shù)小于0.8，優(yōu)選小于0.67，進(jìn)一步優(yōu)選為0.191。

64、所述的診斷腹主動(dòng)脈瘤包括利用截?cái)嘀?cut-off?value)評(píng)估腹主動(dòng)脈瘤的患病風(fēng)險(xiǎn)。

65、所述的2,6-二甲基庚酰肉堿的截?cái)嘀怠?500，優(yōu)選≤6000，例如≤6500、6400、6300、6200、6100、6000、5900、5870、5869.3224、5860、5850、5800、5500或5000等。

66、所述的2-氮雜次黃嘌呤的截?cái)嘀怠?50，優(yōu)選≤100，例如≤150、130、110、100、90、85、83、80.3283、75、70、65、60、55、50、45、40、35或30等。

67、所述的甜葉菊素e的截?cái)嘀怠?000，優(yōu)選≤850，例如≤1000、950、900、850、800、790、770、760、755、752.3225、750、700、650、600、550、500、450或400等。

68、優(yōu)選的，所述檢測(cè)的方法可以選自色譜法、光譜法、質(zhì)譜法或化學(xué)分析法。

69、所述的方法包括利用正交偏最小二乘判別分析、分類與邏輯回歸、k-最近鄰算法、樸素貝葉斯、支持向量機(jī)、決策樹、隨機(jī)森林、回歸樹、梯度提升決策樹、xgboost、輕量級(jí)梯度提升機(jī)器、梯度提升機(jī)、lasso或卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的一種或兩種以上對(duì)代謝標(biāo)志物濃度水平數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

70、優(yōu)選的，所述的方法包括使用第一方面所述的診斷模型或第四方面所述的試劑盒診斷腹主動(dòng)脈瘤。

71、本發(fā)明的第六方面，提供一種腹主動(dòng)脈瘤的診斷系統(tǒng)，所述的診斷系統(tǒng)包括根據(jù)代謝標(biāo)志物的濃度判斷受試者是否患有腹主動(dòng)脈瘤的裝置、單元或模塊。

72、優(yōu)選的，所述的診斷系統(tǒng)包括：

73、數(shù)據(jù)檢測(cè)裝置、單元或模塊，用于檢測(cè)樣本中代謝標(biāo)志物的濃度水平；

74、數(shù)據(jù)輸入裝置、單元或模塊，用于輸入代謝標(biāo)志物的濃度水平數(shù)據(jù)；

75、數(shù)據(jù)分析裝置、單元或模塊，基于代謝標(biāo)志物的濃度水平數(shù)據(jù)分析腹主動(dòng)脈瘤風(fēng)險(xiǎn)；

76、數(shù)據(jù)輸出裝置、單元或模塊，用于輸出個(gè)體是否患有腹主動(dòng)脈瘤的分析結(jié)果。

77、所述分析可以為正交偏最小二乘判別分析、分類與邏輯回歸、k-最近鄰算法、樸素貝葉斯、支持向量機(jī)、決策樹、隨機(jī)森林、回歸樹、梯度提升決策樹、xgboost、輕量級(jí)梯度提升機(jī)器、梯度提升機(jī)、lasso或卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的一種或兩種以上。

78、所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤或甜葉菊素e中的一種或兩種以上。

79、所述的診斷系統(tǒng)的實(shí)施包括手動(dòng)的和/或自動(dòng)的執(zhí)行或完成所選任務(wù)。

80、所述的診斷系統(tǒng)可通過軟件和/或硬件執(zhí)行任務(wù)。

81、本技術(shù)可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、cd-rom、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

82、本發(fā)明的第七方面，提供一種裝置，所述的裝置包含第六方面所述的診斷系統(tǒng)。

83、本發(fā)明的第八方面，提供一種檢測(cè)代謝標(biāo)志物的試劑或第七方面所述的診斷系統(tǒng)在制備診斷腹主動(dòng)脈瘤的產(chǎn)品中的應(yīng)用。

84、所述的代謝標(biāo)志物包括2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤或甜葉菊素e中的一種或兩種以上。

85、優(yōu)選的，所述的代謝標(biāo)志物為2,6-二甲基庚酰肉堿、2-氮雜次黃嘌呤和甜葉菊素e的組合。

86、所述的試劑檢測(cè)代謝標(biāo)志物的有無或濃度水平(豐度)。

87、優(yōu)選的，所述的檢測(cè)代謝標(biāo)志物的試劑包括通過色譜法、光譜法、質(zhì)譜法或化學(xué)分析法中的一種或兩種以上方法使用的試劑。

88、本發(fā)明所述的“診斷”是指以查明患者過去、診斷時(shí)或?qū)硎欠窕加屑膊』虿“Y，或者是查明疾病的進(jìn)展或?qū)砜赡艿倪M(jìn)展。

89、所述的“受試者”可以為人或非人動(dòng)物，包括“患者”、“疑似患者”以及“健康個(gè)體”等，該術(shù)語不指示具體的年齡或性別，涵蓋成體或新生的受試者以及胎兒。所述的非人動(dòng)物可以為野生動(dòng)物、動(dòng)物園動(dòng)物、經(jīng)濟(jì)動(dòng)物、寵物、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物等等。優(yōu)選的，所述的非人動(dòng)物包括但不限于豬、牛、羊、馬、驢、狐、貉、貂、駱駝、狗、貓、兔、鼠(例如大鼠、小鼠、豚鼠、倉(cāng)鼠、沙鼠、龍貓、松鼠)或猴等等。

90、所述的“健康對(duì)照者”是指由醫(yī)生基于定性或定量測(cè)試結(jié)果診斷為未患有腹主動(dòng)脈瘤的受試者或受試者組，所述方法包括本發(fā)明所述臨床診斷的方法。

91、所述的“截?cái)嘀?cut-off?value)”是指用于判定試驗(yàn)陽性與陰性的界值，即確定某項(xiàng)指標(biāo)的正常值，以區(qū)分正常與異常。確定截?cái)嘀档姆椒ㄗ畛Ｓ玫氖鞘茉囌吖ぷ魈卣髑€(roc曲線)。例如，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，截?cái)嘀涤糜诖_定高風(fēng)險(xiǎn)的范圍。