生物标志物如何检测

‘壹’ 生物学标志各自的含义是什么有哪些应用

生物标志物是从生物学介质中可以检测到的细胞、生物化学或分子改变.
生物学介质包括各种体液（如血液、尿液）、粪便、组织、细胞、头发、呼气等.
为什么要用生物标志物暴露测量：精确研究对象选择：减少错分机体反应：提前发现个体易感性：健康损害：有助于阐明机理
易感性标志物举例
标志物 暴露 疾病
α ₁ 抗胰蛋白酶 吸烟 肺气肿
N-乙酰转移酶 芳香胺 膀胱癌
芳香烃羟化酶 吸烟 肺癌
个体易感性

暴露内部剂量生物学有 早期反应 机体结构/ 疾病
效剂量 机能改变

‘贰’ 什么是生物标志物检测

1.具有一定的敏感性，敏感性应高于一般生物检测指标，低剂量下就可测出，可微量操作;
2.具有反应的时间效应。反应要有一定的稳定时间，同时要快速; 3.效应标志物在分子和生化水平上的效应要与高级生物学水平上的效应（如生长、繁殖）紧密相联，各级水平上的效应要有因果关系; 4.具有一定野外应用价值;
5.要求选取对受试生物损害较小的指标，技术易于掌握；
6.具有特异性与预警性（如AchE);

‘叁’ 急问！什么是传统生物标志和omic生物标志

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。

‘肆’ 怎么判断生物标志物的敏感性

敏感性应高于一般生物检测指标，低剂量下就可测出。生物标志物又称生物学标记或生物标志，指反映生物体系与外源化学物、物理和生物因素之间相互作用的任何可测定的指标。生物标志物敏感性应高于一般生物检测指标，低剂量下就可测出。生物标志物可视为接触外源性物质与健康损害之间关系的一种重要手段。它利用人体内各种生物材料，检查机体接触外源性物质或其代谢产物的含量、外源性物质引起的生物效应以及机体对接触外源性物质产生反应的能力等。

‘伍’ 如何利用转录组数据寻找生物标志物

利用转录组数据寻找生物标志物的方法为：
1、打开转录组数据。
2、利用回放方式找出转录组数据中差异数据。
3、对差异数据进行比对，通过比对找出生物标志物数据。

‘陆’ 生物标记法的概念

在生物系统中是指通过标记部分个体计算比例求整体个数，如标记重捕法。
在研究中还有染色、放射性元素标记等有关细胞的用处。

‘柒’ DNA甲基化检测方法

为什么要检测 DNA 甲基化？ 首先，我们为什么要检测 DNA 甲基化呢？检测 DNA 甲基化能回答什么问题？我们都知道，DNA 甲基化可以调控基因表达，因此检测 DNA 甲基化至少可以为解释基因表达的调控提供一些线索。其次，DNA 甲基化参与一系列重要生物学过程，包括早期胚胎发育、基因组印记、X 染色体失活、重复序列的沉默以及癌症的发生发展转移，DNA 甲基化也有助于阐明这些重要的生命过程背后隐藏的奥秘。此外，DNA 甲基化一个非常重要的应用，是可以作为肿瘤的生物标志物。DNA 甲基化如此重要，我们可能需要时刻想着它。

图 2. 人类基因组中 DNA 甲基化概况

位点特异性的 DNA 甲基化 刚才我们介绍了总体 DNA 甲基化水平的检测，但是这些方法都没有提供序列信息。如果我们需要知道位点特异性的甲基化信息，这个时候需要问第二个问题，我是只检测感兴趣的几个基因就行了，还是需要知道全基因组每一个基因的甲基化状态。如果我们只需要检测特定基因的 DNA 甲基化状态，紧接着，我们需要问第三个问题，我们只是定性地看看甲基化状态，还是定量地看甲基化的水平。

图 13. 四个问题 2.0 版本之第二、三个问题 Methylation-specific PCR，MSP 如果只是定性地看甲基化的状态，最简单快捷的是甲基化特异性的 PCR。MSP 可以快速检测 CpG 岛中任意一组 CpG 位点的 DNA 甲基化状态。

图 16. 重亚硫酸盐转化&克隆测序[7]

基于高通量测序的全基因组 DNA 甲基化检测方法 接下来，我们看一下第四个问题的另一种答案，我们用高通量测序来检测全基因组的 DNA 甲基化。之所以最后讲这个，是因为这个比较烧钱，而且后续的生物信息学分析比较复杂。 WGBS & RRBS 对于二代测序的方法，WGBS（Whole-Genome Bisulfite Sequencing）是目前的“金标准”。WGBS 想必大家都已经很熟悉了，但是考虑到 WGBS 成本较高，因此还有一种跟 WGBS 十分相似，但是只测基因组中的一部分的方法，即 RRBS（Reced representation bisulfite sequencing）。

图 21. WGBS & RRBS 的比较[10]两者的差别在于，WGBS 通常使用超声打断整个基因组，并对整个基因组进行重亚硫酸盐处理和测序；但是 RRBS 使用 MspI 限制性内切酶。RRBS 可以检测到人类基因组中 85% 的 CpG 岛。RRBS 大约需要 100ng-1ug 的 DNA，而对于 WGBS 而言，需要 50-100ng DNA。尽管 WGBS 被誉为检测 DNA 甲基化的“金标准”，但是依然存在很多的不足。首先，重亚硫酸盐必须转化未甲基化的 DNA，否则会造成假阳性，不过目前我们可以通过加入 spike-in 作为对照来克服这个问题；还有，目前测到的 DNA 甲基化是多个细胞的平均甲基化状态，单细胞的 DNA 甲基化检测可能克服这个问题；其次，重亚硫酸盐转化，会降低基因组的复杂度，造成后续的 mapping 率不高；重亚硫酸盐转化还可能造成 DNA 断裂，这使得扩增长片段比较困难。另外，WGBS 的成本还是非常高的。

参考资料： https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIxMjA0NzU0OA==&mid=2650983484&idx=1&sn=&scene=21#wechat_redirect

‘捌’ 如何利用生物信息寻找生物标志物

如何利用生物信息寻找生物标志物
1.具有一定的敏感性，敏感性应高于一般生物检测指标，低剂量下就可测出，可微量操作;
2.具有反应的时间效应。反应要有一定的稳定时间，同时要快速; 3.效应标志物在分子和生化水平上的效应要与高级生物学水平上的效应（如生长、繁殖）紧密相联，各级水平上的效应要有因果关系; 4.具有一定野外应用价值;
5.要求选取对受试生物损害较小的指标，技术易于掌握；
6.具有特异性与预警性（如AchE);

‘玖’ 如何判断某蛋白质是否适合作为生物标志物

生物学标志又称生物标志物或生物学标记。 生物学标志是指外源化学物通过生物学屏障并进入组织或体液后，对该外源化学物或其

所致生物学后果的测定指标，可分为接触标志、效应标志和易感性标志。

接触生物学标志是测定组织、体液或排泄物中吸收的外源化学物、其代谢物或与内源性物质的反应产物，作为吸收剂量或靶剂量的指标，提供关于暴露于外源化学物的信息。接触生物学标志包括内剂量(如化学物原型或其代谢物)和生物效应剂量(如蛋白质加合物、DNA加合物等)两类标志物。接触生物学标志如与外剂量相关或与毒效应强度相关，可用于评价接触水平或建立生物阈限值。

效应生物学标志指机体中可检测的生化、生理、行为或其他改变的指标，包括早期生物效应标志、结构和(或)功能改变标志、疾病标志3类，反映与不同靶剂量的外源化学物或其代谢物有关联的健康有害效应的信息。

易感性生物学标志是关于个体对外源化学物的生物敏感性的指标，即反映机体先天具有或后天获得的对接触外源性物质产生反应能力的指标。如化学物接触者体内代谢酶、修复酶及靶分子相关的基因多态性，属遗传易感性标志物。环境因素作为应激原时，机体的神经、内分泌和免疫系统的反应及适应能力，亦可影响机体的易感性。易感性生物学标志可用以筛检易感人群，保护高危人群。

‘拾’ 生物标志物的介绍

生物标志物（Biomarker）是指可以标记系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功能的改变或可能发生的改变的生化指标，具有非常广泛的用途。生物标志物可用于疾病诊断、判断疾病分期或者用来评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性。