一种基于CT影像及生物标志物谱针对中国城市人口肺结节人群的肺癌风险预测模型

摘要

本发明公开了一种基于CT影像及生物标志物谱针对中国城市人口肺结节人群的肺癌风险预测模型，由生物标志物及其酶标抗体，pH值为9.6的碳酸盐缓冲液，pH值为7.4的磷酸盐缓冲液，血清蛋白稀释液，终止液，四甲基联苯胺底物溶液，正常人血清和阳性对照血清组成；所述的生物标志物为包括胃泌素释放前肽、癌胚抗原、细胞角蛋白19的片段和鳞状细胞癌抗原在内的4种生物标志物，并与CT影像学参数和其它临床指标组合。本发明可协助筛查肺癌。

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地说，是一种基于CT影像及生物标志物 谱针对中国城市人口肺结节人群的肺癌风险预测模型。

背景技术

肺癌是世界范围内常见的、且是致死率最高的癌症。在我国肺癌发病率和 死亡率均居各恶性肿瘤之首。根据世界卫生组织国际肿瘤研究所(The InternationalAgencyforResearchonCancer，IARC)统计，我国2008年肺癌发 病率为35/10万人，并且该机构估计至2025年，我国将每年新增肺癌100万 例。根据卫生部2010年卫生统计年鉴，截止2009年，全国肺癌死亡率为30.83/10 万人，高于第二高死亡率的肝癌逾4/10万人。尽管肺癌的5年生存率只有15％， 但占16％的早期诊断为肺癌的患者其5年生存率可达到49％，可见早期诊断是 提高肺癌患者生存率的重要因素。

肺结节是肺癌的一种影像学上的早期征象，但不是所有的肺结节都会最终 发展为肺癌。随着城市人口的日益增多，环境污染的日益加重，肺癌在城市人 口的发病率显著高于农村人口。随着在高危人群中通过低剂量CT筛查进行肺 癌的大规模筛查，越来越多的早期肺癌患者在处于肺结节阶段被及时发现，并 显著减少了因肺癌所致的死亡率。CT影像技术在肺癌高危人群中筛查肺癌具 有高敏感性，但特异性相对局限，即筛查出的大多数结节可能为良性结节，不 仅增加了社会筛查肺癌的经济支出，同时也增加了患者心理的负担。通过联合 生物标志物谱的高特异性的特点，可以弥补CT筛查肺癌的局限性，同时具有 较高的敏感性。目前国际上已发明了针对欧美人群的肺结节恶性风险预测模 型，而针对中国人群的肺结节恶性风险模型尚未见有报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种基于CT影像及生物标 志物谱针对中国城市人口肺结节人群的肺癌风险预测模型。

本发明的再一的目的是，提供如上所述肺癌风险预测模型的用途。

本发明的另一的目的是，提供一种基于CT影像及生物标志物谱针对中国 城市人口肺结节人群的肺癌风险预测试剂盒。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于CT影像及生物标志物谱针对中国城市人口肺结节人群的肺癌风 险预测模型，包括测定以下四种生物标志物血清蛋白谱表达量的试剂：胃泌素 释放前肽、癌胚抗原、细胞角蛋白19的片段和鳞状细胞癌抗原。

优选地，所述肺癌风险预测模型由生物标志物及其酶标抗体，pH值为9.6 的碳酸盐缓冲液，pH值为7.4的磷酸盐缓冲液，血清蛋白稀释液，终止液，四 甲基联苯胺底物溶液，正常人血清和阳性对照血清组成；其中，所述的生物标 志物为包括胃泌素释放前肽、癌胚抗原、细胞角蛋白19的片段和鳞状细胞癌 抗原，并和其它临床指标组合。

优选地，所述pH值为9.6的碳酸盐缓冲液为将1.59克碳酸钠和2.93克碳 酸氢钠加至1L蒸馏水中而得。

优选地，所述pH值为7.4的磷酸盐缓冲液为将0.2克磷酸二氢、2.9克十 二水合磷酸氢二钠、8.0克氯化钠、0.2克氯化钾、0.5mL吐温-20加至1L蒸馏 水中而得。

优选地，所述的血清蛋白稀释液为0.1克牛血清、羊血清或兔血清蛋白加 至100mLpH值为7.4的磷酸盐缓冲液而得。

优选地，所述的终止液为2M硫酸溶液。

优选地，所述的四甲基联苯胺底物溶液为0.5mL浓度为2mg/mL的四甲基 联苯胺的无水乙醇溶液，10mLpH值为5.0的底物缓冲液与32uL浓度为 0.75vol％的过氧化氢水溶液混合而得；

其中，所述pH值为5.0的底物缓冲液为含0.2M磷酸氢二钠和0.1M柠檬 酸的蒸馏水溶液。

所述的预测模型还包括记载有如下评判方法的载体：

恶性风险概率＝e^x/(1+e^x)

其中，X＝-5.6017+(0.0264×年龄)+(8.8539×吸烟)+(0.1859×结节 直径)+(3.1865×毛刺征)+(-8.7109×性别)+(-0.00001×ProGRP)+(0.0057 ×SCC-Ag)+(0.1686×CYFRA21-1)+(-0.00311×CEA)；

既往有吸烟史，吸烟＝1，既往无吸烟史，吸烟＝0；有毛刺征，毛刺征＝1， 无毛刺征，毛刺＝0；性别为男性，性别＝1，性别为女性，性别＝0。

结节直径(mm)、毛刺征根据CT影像学分析获得。

当恶性风险概率≤0.22时，为低危；当恶性风险概率>0.22且≤0.94时为 中危；而当恶性概率>0.94时，为高危。

为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

如上所述的预测模型在制备肺癌风险预测试剂盒中的应用。

优选地，所述风险预测检测针对的是中国城市人口。

为实现上述第三个目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于CT影像及生物标志物谱针对中国城市人口肺结节人群的肺癌风 险预测试剂盒，由生物标志物及其酶标抗体，pH值为9.6的碳酸盐缓冲液，pH 值为7.4的磷酸盐缓冲液，血清蛋白稀释液，终止液，四甲基联苯胺底物溶液， 正常人血清和阳性对照血清组成；所述生物标志物为胃泌素释放前肽、癌胚抗 原、细胞角蛋白19的片段和鳞状细胞癌抗原。

所述试剂盒还包括记载有如下模型和评判方法的载体：

恶性风险概率＝e^x/(1+e^x)

其中，X＝-5.6017+(0.0264×年龄)+(8.8539×吸烟)+(0.1859×结节 直径)+(3.1865×毛刺征)+(-8.7109×性别)+(-0.00001×ProGRP)+(0.0057 ×SCC-Ag)+(0.1686×CYFRA21-1)+(-0.00311×CEA)；

既往有吸烟史，吸烟＝1，既往无吸烟史，吸烟＝0；有毛刺征，毛刺征＝1， 无毛刺征，毛刺＝0；性别为男性，性别＝1，性别为女性，性别＝0。

结节直径(mm)、毛刺征根据CT影像学分析获得。

当恶性风险概率≤0.22时，为低危；当恶性风险概率>0.22且≤0.94时为 中危；而当恶性概率>0.94时，为高危。

优选地，所述pH值为9.6的碳酸盐缓冲液为将1.59克碳酸钠和2.93克碳 酸氢钠加至1L蒸馏水中而得；所述pH值为7.4的磷酸盐缓冲液为将0.2克磷 酸二氢钾、2.9克十二水合磷酸氢二钠、8.0克氯化钠、0.2克氯化钾、0.5mL 吐温-20加至1L蒸馏水中而得；所述的血清蛋白稀释液为0.1克牛血清、羊血 清或兔血清蛋白加至100mLpH值为7.4的磷酸盐缓冲液而得；所述的终止液 为2M硫酸溶液；所述的四甲基联苯胺底物溶液为0.5mL浓度为2mg/mL的四 甲基联苯胺的无水乙醇溶液，10mLpH值为5.0的底物缓冲液与32uL浓度为 0.75vol％的过氧化氢水溶液混合而得，所述pH值为5.0的底物缓冲液为含0.2M 磷酸氢二钠和0.1M柠檬酸的蒸馏水溶液。

本发明的优点是：

1、本发明首次提出包括胃泌素释放前肽、癌胚抗原、细胞角蛋白19的片 段和鳞状细胞癌抗原在内的4种生物标志物与CT影像学参数和其它临床指标 组合可成为肺癌筛查的主要指标。

2、包括胃泌素释放前肽、癌胚抗原、细胞角蛋白19的片段和鳞状细胞癌 抗原在内的4种生物标志物与CT影像学参数和其它临床指标组合作为预测指 标较目前用于筛查肺癌的低剂量胸部CT指标及其它临床指标更为客观，而且 测定此类生物标志物表达水平简单、易行、可靠。

附图说明

附图1为基于CT影像及生物标志物谱对高危人群的肺癌风险预测模型 ROC曲线。

附图2为LCBP与美国胸科医师协会(ACCP)对高危人群的肺癌风险预 测模型ROC曲线比较。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于 说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明记载的 内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同 样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种基于CT影像及生物标志物谱针对中国城市人口肺结节人群的肺癌风 险预测模型，由生物标志物及其酶标抗体，pH值为9.6的碳酸盐缓冲液，pH 值为7.4的磷酸盐缓冲液，血清蛋白稀释液，终止液，四甲基联苯胺底物溶液， 正常人血清和阳性对照血清组成；

所述的生物标志物为包括胃泌素释放前肽、癌胚抗原、细胞角蛋白19的 片段和鳞状细胞癌抗原。

所述pH值为9.6的碳酸盐缓冲液为将1.59克碳酸钠和2.93克碳酸氢钠加 至1L蒸馏水中而得。所述pH值为7.4的磷酸盐缓冲液为将0.2克磷酸二氢钾、 2.9克十二水合磷酸氢二钠、8.0克氯化钠、0.2克氯化钾、0.5mL吐温-20加至 1L蒸馏水中而得。所述的血清蛋白稀释液为0.1克牛血清、羊血清或兔血清蛋 白加至100mLpH值为7.4的磷酸盐缓冲液而得。所述的终止液为2M硫酸溶 液。所述的四甲基联苯胺底物溶液为0.5mL浓度为2mg/mL的四甲基联苯胺的 无水乙醇溶液，10mLpH值为5.0的底物缓冲液与32uL浓度为0.75vol％的过 氧化氢水溶液混合而得，所述pH值为5.0的底物缓冲液为含0.2M磷酸氢二钠 和0.1M柠檬酸的蒸馏水溶液。

上述试剂盒的使用方法如下：

1、包被：用0.05MpH值为9.6的碳酸盐缓冲液将生物标志物稀释至蛋白 质含量为1-10ug/mL。在每个聚苯乙烯的反应孔中加0.1mL，于4℃过夜。次 日，弃去孔内溶液，用pH值为7.4的磷酸盐缓冲液洗3次，每次3分钟。

2、加样：分别加一定血清蛋白稀释液稀释后的待检样品、正常人血清和 阳性对照血清0.1mL至上述已包被的反应孔中，置37℃孵育1小时后用pH值 为7.4的磷酸盐缓冲液洗3次，每次3分钟。

3、加辣根过氧化物酶标抗体：在各反应孔中加入新鲜稀释的辣根过氧化 物酶标抗体0.1mL，37℃孵育0.5-1小时后用pH值为7.4的磷酸盐缓冲液洗3 次，每次3分钟。

4、加底物液显色：在各反应孔中加入四甲基联苯胺底物溶液0.1mL，37℃ 下孵育10-30分钟。

5、终止反应：在各反应孔中加入2M硫酸0.05mL。

6、结果判定：在ELISA检测仪上，于450nm处，以空白对照孔调零后测 各孔OD值。若大于规定的阴性对照OD值2.1倍，即为阳性。

以正常对照品蛋白表达水平作为衡量标准，肺癌患者血清蛋白谱表达量除 以此标准，从而确定患者蛋白谱相对于正常人的表达比例，将比值分别代入下 述公式中，计算恶性风险概率。

恶性风险概率＝e^x/(1+e^x)

X＝-5.6017+(0.0264×年龄)+(8.8539×吸烟)+(0.1859×结节直径) +(3.1865×毛刺征)+(-8.7109×性别)+(-0.00001×ProGRP)+(0.0057 ×SCC-Ag)+(0.1686×CYFRA21-1)+(-0.00311×CEA)

当恶性风险概率≤0.22时，为低危；当恶性风险概率>0.22且≤0.94时为 中危；而当恶性概率>0.94时，为高危。

该模型敏感性为94.6％，特异性为94.2％。

其中，既往有吸烟史，吸烟＝1，既往无吸烟史，吸烟＝0；有毛刺征，毛刺 征＝1，无毛刺征，毛刺＝0；性别为男性，性别＝1，性别为女性，性别＝0。

结节直径(mm)、毛刺征根据CT影像学分析获得。

本发明通过收集经过临床确定有肺结节的城市人口342例患者，最终通过 病理确诊肺癌262例，通过随机化方法抽样了111例肺癌患者血清；同时在80 名确诊为良性肺结节患者的血清库中，通过随机化方法抽样了52例良性肺结 节血清。应用化学发光微粒子免疫检测法检测血清内4种生物标志物，同时采 集患者年龄、吸烟史、结节直径、毛刺征、性别等临床信息。获得模型敏感性 与特异性如表1所示。

表1基于CT影像及生物标志物谱针对中国城市人口肺结节人群的肺癌风 险预测模型有效性

附图2为LCBP与美国胸科医师协会(ACCP)对高危人群的肺癌风险预 测模型ROC曲线比较(p<0.01)

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些 改进和补充也应视为本发明的保护范围。