生物标志物
生物医学中的生物标志物研究
生物医学中的生物标志物研究生物标志物是指在生物体内可以测量的物质，可以反映出生物体内生理或生化过程的信息。
生物标志物可能来自于血液、尿液、唾液、组织等不同的生物样本。
在生物医学中，生物标志物研究是一个非常重要的领域。
它可以帮助我们了解疾病的发生、发展和治疗反应，也可以用于诊断、预测疾病，以及指导治疗和监测治疗效果。
生物标志物的种类非常多样，其中包括很多的蛋白质、核酸、代谢产物等物质。
生物标志物的选择要基于其与生理或病理过程的紧密联系。
例如，癌症细胞可以产生一些特定的蛋白质，这些蛋白质可以用作癌症的诊断、预测和治疗的标志物。
另外，一些体内代谢产物的浓度也可以反映出某些疾病的发生和发展。
近年来，生物标志物的研究在临床诊断和治疗领域方面发挥着越来越重要的作用。
在疾病早期诊断方面，生物标志物的敏感度和特异性对于提高疾病的诊断效果非常关键。
例如，对于乳腺癌的早期诊断，HER2蛋白是一种重要的标志物，可以用于指导治疗和预测患者的预后情况。
同样地，临床试验数据也显示，通过测量心肌标志物的浓度，可以对心肌梗死患者的治疗效果进行有效的监测和评估。
生物标志物也可以用于评估药物的疗效和安全性。
在药品研发的早期，研究人员可以通过测量生物标志物的浓度和变化，评估药物的药效和药代动力学，以及了解药物对人体的毒性作用。
例如，在肝病治疗领域，门冬氨酸转移酶(ALT)和天门冬氨酸转移酶(AST)是非常重要的标志物，可以用于评估肝脏损伤的程度和毒性药物对肝脏的损伤程度。
尽管生物标志物的研究在临床诊断和治疗领域中有广泛的应用，但是其研究和应用也面临一些挑战和限制。
例如，在生物标志物的选择和使用方面，需要针对不同的人群、不同的疾病和不同的治疗过程制定不同的标准和方法。
同时，生物标志物的测量和检测方法也需要更加精细和严谨，才能保证结果的准确性、可靠性和可重复性。
此外，生物标志物的研究对于数据分析和应用也提出了很高的要求，需要将大量的数据进行系统的整合和分析，从而从繁杂的数据中提取有用的信息。
生物标志物
生物标志物科技名词定义中文名称：生物标志物英文名称：biomarker定义：用于监测和评价能够导致生物有机体的生物化学和生理学改变的化学污染物。
所属学科：海洋科技（一级学科）；海洋科学（二级学科）；环境海洋学（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布生物标志物：在亚个体和个体水平上既可以测定污染物暴露水平，也可以测定污染物效应的生理和生化指标。
对于疾病研究，生物标志物一般是指可供客观测定和评价的一个普通生理或病理或治疗过程中的某种特征性的生化指标，通过对它的测定可以获知机体当前所处的生物学过程中的进程。
检查一种疾病特异性的生物标志物，对于疾病的鉴定、早期诊断及预防、治疗过程中的监控可能起到帮助作用。
寻找和发现有价值的生物标志物已经成为目前研究的一个重要热点。
自1994年蛋白质组概念提出，定量蛋白质组学已经成为蛋白质组学研究的热点和中心。
定量蛋白质组学便是检测正常与疾病状态下组织全部表达蛋白质在量上的差别。
定量蛋白质组学中的蛋白质定量技术也成为发现生物标志物的重要途径。
生物标志物是生物体受到严重损害之前，在不同生物学水平（分子、细胞、个体等）上因受环境污染物影响而异常化的信号指标。
它可以对严重毒性伤害提供早期警报。
这种信号指标可以是细胞分子结构和功能的变化、可以是某一生化代谢过程的变化或生成异常的代谢产物或其含量，可以是某一生理活动或某一生理活性物质的异常表现，可以是个体表现出的异常现象，可以是种群或群落的异常变化，可以是生态系统的异常变化。
生物标志物分类从功能上一般分为:接触（暴露）生物标志物（biomarker of exposure）;效应生物标志物（biomarker of effect）;敏感性生物标志物（biomarker of susceptibility）选择生物标志物的原则1.所选择的生物标志物必须具有一定的特异性。
2.所选择的生物标志物必须具有足够的灵敏度，即所选标志物的水平与外接触水平要有剂量一反应关系，在无害效应接触水平下仍能维持这种关系。
生物标志物分类
生物标志物分类生物标志物是指在生物体内或外部环境中存在的一种物质，可以用来诊断、预测或监测疾病的发生和发展。
生物标志物的种类繁多，可以根据其来源、性质和应用领域等方面进行分类。
一、来源分类1.内源性生物标志物内源性生物标志物是指生物体内自身产生的物质，包括蛋白质、核酸、多肽、代谢产物等。
例如，血液中的血糖、胆固醇、尿素等，以及癌细胞产生的肿瘤标志物如CA125、PSA等。
2.外源性生物标志物外源性生物标志物是指生物体外部环境中存在的物质，包括细菌、病毒、毒素、化学物质等。
例如，空气中的PM2.5、水中的重金属、食品中的农药残留等。
二、性质分类1.蛋白质类生物标志物蛋白质类生物标志物是指生物体内或外部环境中存在的蛋白质，包括酶、激素、抗体、细胞因子等。
例如，血液中的C反应蛋白、肝功能指标如ALT、AST等，以及癌细胞产生的肿瘤标志物如CEA、AFP等。
2.核酸类生物标志物核酸类生物标志物是指生物体内或外部环境中存在的核酸，包括DNA、RNA等。
例如，血液中的病毒核酸如HIV、HBV、HCV等，以及癌细胞产生的肿瘤标志物如BRCA1、BRCA2等。
3.代谢产物类生物标志物代谢产物类生物标志物是指生物体内代谢过程中产生的物质，包括糖类、脂类、氨基酸、有机酸等。
例如，血液中的血糖、胆固醇、尿素等，以及癌细胞产生的肿瘤标志物如5-HIAA、NMP22等。
三、应用领域分类1.临床诊断生物标志物临床诊断生物标志物是指用于诊断疾病的生物标志物，包括肿瘤标志物、心肌酶、肝功能指标等。
例如，血液中的CA125、PSA等用于癌症的诊断，以及心肌酶如CK-MB、肝功能指标如ALT、AST 等用于心肌梗死和肝病的诊断。
2.疾病预测生物标志物疾病预测生物标志物是指用于预测疾病发生和发展的生物标志物，包括遗传标志物、代谢标志物等。
例如，BRCA1、BRCA2等遗传标志物用于预测乳腺癌和卵巢癌的发生风险，以及血液中的血糖、胆固醇等代谢标志物用于预测糖尿病和心血管疾病的发生风险。
8生物标志物
Ⅱ相酶系的有关指标：
• 谷胱苷肽硫转移酶（Glutathione stransferases GST）的活性 • 葡萄糖醛酸转移酶（UDP-glucuronosyl transferase UDPGT）的活性 • 还原型谷胱苷肽（GSH）的含量 • 氧化型谷胱苷肽（GSGG）的含量
2．氧化胁迫参数
生物标志物的分类
• 接触标志物(biomarker of exposure)：包括外源物 质、代谢物及其与靶分子或靶细胞反应的产物的 检测。 • 效应标志物(biomarker of effect)：指生物的组织 或体液中生化、生理等的改变，这些变化被认为 与健康损害或疾病有关。 • 易感性标志物(biomarker of susceptibility)：指生 物先天的或获得的应对某种化学物接触的能力， 包括遗传因素和受体的改变，受体的变化会改变 生物对化学物暴露的敏感性。
5．血液学参数
• 血清转氨酶活性 丙氨酸转移酶alanine transaminase（ALT）、 天冬氨酸转移酶aspartate transaminase（AST） • 其他的血液学参数 血细胞比容、血红蛋白、血球体积、血球血红 蛋白浓度、血浆渗透压、血浆脂类、白蛋白、 总蛋白、葡萄糖含量等
6．免疫学参数
•Transportation & sequestration
•Metabolism
Toxokinetic phase
(determines no. of molecules that can reach the receptors)
•Excretion •Bind to receptors
•Interaction with target tissue •Induction of signal/effect EFFECT
生物标志物的检测方法及应用
生物标志物的检测方法及应用随着生物医学科学的发展，人们对疾病的认识越来越深刻，对于疾病的预防与诊治也变得越来越细致。
生物标志物是指生物体内的某种化学物质，可用于诊断疾病、监测治疗、评估患者复发和预后等方面。
生物标志物的检测方法也多种多样，如何选择最合适的检测方法，对于准确地使用生物标志物具有关键性意义。
一、生物标志物的分类生物标志物可按其检测原理来分类：（1）基于分子生物学方法，如PCR、RT-PCR、蛋白质组学等；（2）基于免疫学方法，如ELISA、荧光免疫法、放射免疫法等；（3）基于物理化学方法，如电化学法、质谱法、光学传感器等。
生物标志物还可按其生物特性分类：（1）生化标志物，包括血清蛋白、血清酶、神经肽等；（2）细胞标志物，包括肿瘤标志物等；（3）遗传标志物，包括染色体变异、基因突变等。
二、生物标志物的检测方法1.基于分子生物学方法PCR是最常见的一种基于分子生物学的生物标志物检测方法，可以快速高效地检测多种病原体。
PCR法适用于检测DNA、RNA等生物大分子，通常是将生物样本经过简单的提取处理，将其所需的核酸分离出来，再进行PCR扩增。
PCR方法的优势在于可以快速、敏感、特异地检测生物标志物，并且可以在样本中快速筛选出病原体。
不过PCR有一定的局限性，其较大的问题在于对于某些生物体内的标志物不易检测或不适用，比如RNA标志物就需要依靠转录酶反应（RT-PCR）进行扩增检测。
同时PCR需要许多精细、复杂的试剂和设备，具有一定成本，而且还容易出现阳性假阳性等问题，可能会影响检测结果的准确性。
蛋白质组学是一种通过质谱技术鉴定生物物种样本中蛋白质的方法，蛋白质组学可以检测到某些特定的蛋白质标志物，能够提供更全面的疾病信息，但其检测方法有较高的成本、复杂性和技术门槛。
2.基于免疫学方法免疫检测法就是利用抗体与抗原间的免疫偶联反应来检测生物标志物的方法。
免疫学方法通常是将所需的抗体与标准生物标志物做免疫反应，通过抗体与生物标志物的特异性结合从而完成标志物的检测。
生物标志物
生物标志物（biomarker）思路总结：第一部分：Biomarkers Introduction1.什么是生物标志物？生物标志物是生物体内对于单个或多个环境压力（污染物）和非化学的。
生物标志物反应，因此能够提供不良反应的早期预警。
生物标志物反应通常在亚致命毒性范围内观察到，作为对生长、繁殖和生存影响的前兆。
它们包括正常生理功能的细微变化，如生殖行为、疾病复原力和捕食能力，这些能力会对生物体的长期生存和生殖输出产生深远影响;最终，这些会影响生态系统健康(生物体受到严重损害之前，在不同生物学水平（分子、细胞、个体等）上因受环境污染物影响而异常化的信号指标。
它可以对严重毒性伤害提供早期警报。
这种信号指标可以是细胞分子结构和功能的变化、的变化或生成异常的代谢产物或其含量，可以是某一生理可以是个体表现出的异常现象，可以是种群或群落的异常变化，可以是系统的异常变化。
)2. 生物标志物的选择原则:1) 生物标志物必须能够表明暴露于污染物。
2) 生物标记物的反应必须能够与对个体和生态系统的影响联系起来 3) 必须具有足够的灵敏度，即所选标志物的水平与外接触水平要有剂量-反应关系，在无害效应接触水平下仍能维持这种关系。
3. 生物标志物的具体应用：种群或群体-- 但在这一水平上的影响通常是由于许多个体适应度的变化而产生的。
对于一个个体的有机体来说，接触污染物是有害的，因为它们改变了个体的正常生理，而这些变化通常可以在分子或亚细胞水平上测量。
在分子或亚细胞水平上的损伤是由酶过程、蛋白质表达和功能的变化、突变或Pollutant Exposure MolecularSub-cellular (organelle)CellularTissueSystematic (organ)OrganismPopulationCommunityEcosystem ‘Early’ biomarker signals ( rapid ) ‘Later’ effects ( slow )细胞膜降解导致细胞死亡引起的。
生物标志物
DOCS SMART CREATE
生物标志物：基础与应用
DOCS
01
生物标志物的定义与分类
生物标志物的概念及发展历程
生物标志物是一种具有生物学特征的指标
• 可以反映生物体内的生理过程和病理状态
• 可以作为疾病诊断、治疗和预防的依据
生物标志物的发展历程
• 20世纪初，生物标志物的研究开始兴起
• 用于心血管疾病筛查：如hs-CRP、NT-proBNP等
• 用于心血管疾病分期：如cTnI、TNT等
• 用于心血管疾病预后评估：如LDL-C、HDL-C等
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心血管疾病标志物在心血管疾病诊断中的挑战
• 如何提高心血管疾病标志物的灵敏度和特异性
• 如何实现心血管疾病标志物的定量分析和动态监测
生物标志物在其他疾病诊断中的应用
• 用于疗效评估：如监测肿瘤标志物的变化
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生物标志物在靶向治疗中的挑战
• 如何实现生物标志物的精准检测和定量分析
• 如何提高靶向治疗的疗效和安全性
生物标志物在药物疗效评估中的应用
药物疗效评估的基本概念
• 是一种评价药物治疗效果的方法
• 可以为药物研究和临床应用提供依据
生物标志物在药物疗效评估中的应用
生物标志物研究的新技术
生物标志物研究的新方法
• 基因测序技术：如NGS、PCR等
• 生物信息学方法：如生物标志物筛选、生物标志物验证
• 蛋白质组学技术：如双向电泳、质谱等
等
• 代谢组学技术：如LC-MS、GC-MS等
• 系统生物学方法：如网络分析、模型构建等
• 临床流行病学方法：如队列研究、病例对照研究等
生物学标志物
生物学标志物生物学标志物是指可以在体液、细胞或组织中检测到的特定分子，用于诊断、预测疾病、评估治疗效果和监测疾病进展等方面。
目前，生物学标志物已成为许多临床诊断和治疗的关键指标，为医学研究和临床实践带来了巨大的变革。
本文将介绍生物学标志物的基本概念、分类、应用和研究进展。
一、基本概念生物学标志物（biomarker）是指生物体内的某种可量化或可观测的物质或现象，可以作为药物治疗、预防、诊断、筛查、监测疾病等过程中的指标。
它们可以是蛋白质、核酸、代谢产物、激素、细胞因子、小分子等，也可以是影像学检查、检测技术等。
生物学标志物可以通过不同的检测技术进行检测，如实时荧光定量PCR（qPCR）、质谱法（MS）、免疫测定法（ELISA）等。
二、分类生物学标志物的分类可以从不同的角度进行划分。
1.从来源分：可分为内源性和外源性生物学标志物。
内源性生物学标志物来自于生物体内，包括蛋白质、代谢产物、细胞因子等；外源性生物学标志物来自环境和外界因素，包括有机化合物、人工化学物质等。
2.从诊断应用分：可分为临床生物学标志物和诊断生物学标志物。
临床生物学标志物在临床上广泛应用，如肿瘤标志物CA125、PSA等；诊断生物学标志物则用于诊断特定疾病，如糖尿病的血糖和糖化血红蛋白等。
3.从生物学特征分：可分为分子标志物、细胞标志物和影像学标志物。
分子标志物是指体内可检测的蛋白质、DNA、RNA等分子；细胞标志物是指在细胞水平发现的变化，如单克隆B细胞增生、白细胞计数等；影像学标志物则是指通过影像学技术获得的信息，如X光检查和核磁共振成像等。
4.从疾病阶段分：可分为早期诊断和治疗监控生物学标志物。
早期诊断生物学标志物用于早期发现疾病，如肿瘤标志物；治疗监控生物学标志物用于评估治疗效果和预测疾病进展，如心血管疾病的肌钙蛋白等。
三、应用生物学标志物在医学领域中具有广泛的应用，以下是常见的应用场景。
1. 诊断生物学标志物在疾病的诊断和筛查中具有重要作用。
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泥炭沉积的类脂化合物（正构烷烃、脂肪醇、脂肪酸、甾酮、三萜类化合物和类异戊二烯、直链酯类等）、纤维素中C，H，O 同位素，以及泥炭腐殖化度和孢粉、生物化石等都是恢复古环境的良好指标。
虽然泥炭的这些气候代用指标能够反演古环境的相对干湿、冷暖，但并不能定量地给出温度值的大小。
1、GDGTs（甘油二烷基甘油四醚脂）
研究较多的GDGTs化合物主要包括类异戊二烯类（GDGT-0~GDGT-4）和支链类（I~III）两大类，类异戊二烯GDGTs被认为是古菌细胞质膜中所特有，是古菌存在的生物标志化合物。
与该指标的相关内容：
（1）CBT：环化指数（the Cyclisation ratio of Branched Tetraethers）
（2）MBT：甲基化指数（the Methylation index of Branched Tetraethers
（3）研究发现支链GDGTs 结构中甲基个数（MBT指数）主要受当地年平均大气温度（MAAT）影响，其次受环境pH影响；支链GDGTs结构中环戊烷个数（CBT指数）主要受环境pH控制。
（4）环化指数（CBT）/甲基化指数（MBT）是近年来根据支链四醚膜类脂（GDGTs）提出的定量化重建土壤pH和陆地年平均大气温度（MAAT）的生物标志物指标。
（5）Weijers等人提出的MBT/CBT 指标在近海、湖泊沉积中都得到了较好应用，并依此将MBT/CBT 指标应用到泥炭沉积中，讨论了指标在泥炭沉积中的适用性和应用潜力。
文章发表在2007年的《Geochimica et Cosmochimica Acta》上。
（6）许云平等利用GDGTs来重建全新世渤海湾有机碳的来源及沉积能量（2010年国家自然科学基金项目）。
由GDGTS衍生出的指标BIT比值可用作湖相、河口、滨浅海环境沉积物中判识有机质来源的重要指标。
（7）高效液相色谱-质谱仪（HPLC-MS）进行GDGTs分析（当前存在的主要问题）。
2、脱-A-三萜烯系列化合物（属脂肪族）
脱-A-三萜类是地质体中重要的生物标志化合物，已在石油和各种沉积物中多有报道，认为是高等植物三萜类经光化学和/或微生物氧化使得A环丢失的降解产物。
该系列化合物在沉积物中的出现一方面说明被子植物的输入，另一方面显示A环的丢失是高等植物五环三萜类较为普遍的转换途径。
与该指标的相关内容
（1）可反映气候的干湿、温度高低以及沼泽水位的高低；
（2）研究发现，该指标在泥炭中的积累与沼泽发育期生物群落结构组成差异密不可分；（3）脱-A-三萜烯变化序列与植被群落结构演替具有相关性（可以与孢粉、植物大化石的结果相互验证）
（4）GC-MS分析采用惠普6890气相色谱与HP5973质谱联用仪
1、生物标志化合物（又称分子化石）指地质体中源于死亡生物残体的有机分子，它们在有机质演化过程中具有一定的稳定性，虽受成岩、成土等地质作用的影响，但基本保存了原始生物生化组分的碳骨架，记载了原始生物母质的相关信息，具有一定的生物环境指标意义。
2、基于气候变化沼泽植被的变化，在相当大的地域范围内沼泽植物也会发生相似的变化规律，同时，泥炭地周围的植被也一定会发生变化。
泥炭层作为一种沉积地层，是泥炭沼泽环境与邻近区域地质环境作用的产物。
因此，保存于泥炭地层中的生物标志物在评价植物输入、重建古植被方面具有重要作用。
当气候环境发生一定程度的变化时，与气候变化相关的沼泽植物的一些脂类化合物将随之发生变化，可以利用泥炭柱芯剖面上脂类化合物类型、含量和分布的变化反演沼泽植被演替。
3、以我国东北三江平原地区高分辨率湖相--泥炭交互沉积序列为例，开展生物标志化合物的研究，以揭示全新世以来特别是近2000年以来三江平原地区古温度、古气候、古植被的变化。
4、其难以像孢粉一样能鉴别出具有不同生态意义的生物科属，主要记录原地植被的变化过程，而孢粉反映的是区域性植被的平均信号。
分子化石在植被种属的明确解释上可能要部分依赖于孢粉，反过来分子化石也有助于提高孢粉分析科属种的鉴定能力。
但分子化石对细节变化的敏感度要优越于孢粉。