血浆代谢物标志物组合在制备用于肺癌辅助诊断的试剂中的应用及检测系统的制作方法

本发明涉及分子诊断和代谢组学，具体涉及血浆代谢物标志物组合在制备用于肺癌辅助诊断的试剂中的应用及检测系统，尤其涉及一组经多策略筛选和模型优化获得的代谢物组合在肺腺癌早期筛查、辅助诊断、风险分层及相关检测产品开发中的应用。

背景技术：

1、非小细胞肺癌（nsclc）占总体肺癌比例约80-85%，其中肺腺癌（luad）是nsclc最主要的组织类型,占nsclc总病例的62%。早期肺癌的5年生存率为61%，显著高于晚期（7%），早筛早诊对于肺癌的治疗至关重要。目前临床诊断肺癌的金标准是影像学ldct，但仍然受限于高假阳性率，高成本，高辐射。血浆标记物通常作为临床首选筛查特征，目前已经陆续报道了一些与肺癌相关的血浆基因，蛋白类标记物，但由于缺乏大规模的临床验证或者检测周期长，费用高，低灵敏性，低特异性等限制因素，尚缺乏行之有效的肺癌早期诊断标记物。

2、代谢组学能够系统反映疾病状态下机体小分子代谢物的动态变化，与肿瘤发生发展过程中的能量代谢重编程、脂质代谢异常、氧化应激、炎症反应及细胞信号转导密切相关。肺癌相关代谢紊乱常涉及脂肪酸氧化、酰基肉碱代谢、鞘脂信号、甘油磷脂代谢、胆汁酸代谢、嘌呤代谢及三羧酸循环等多个通路。然而，现有研究中仍存在标志物来源单一、筛选策略偏倚、模型过拟合、外部验证不足以及临床转化稳定性有限等问题。

3、因此，亟需建立一种基于血浆代谢物、多策略筛选及模型优化的肺癌诊断方案，以提高肺癌，尤其是肺腺癌早期诊断的准确性和可推广性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一组用于肺癌诊断的血浆候选代谢特征组合及其应用。所述候选代谢特征通过高分辨液相色谱-质谱检测、多策略特征筛选及分类模型优化获得，具有较好的肺癌识别能力和外部验证表现。

2、本发明所称的代谢物的“代谢特征”是指在液相色谱-质谱检测中由特征离子质荷比、色谱保留时间和/或二级质谱碎片谱表征的检测信号。

3、本发明的特征筛选、留一特征剔除分析、模型训练及验证均基于固定的质荷比-保留时间特征及其标准化丰度进行。候选注释名称的进一步复核或调整不改变相应特征编号、原始丰度数据、模型输入变量、模型参数及性能评价结果。

4、血浆代谢物标志物组合在制备用于肺癌辅助诊断的试剂中的应用，所述血浆代谢物标志物组合包含22个固定血浆代谢物：

5、鞘氨醇-1-磷酸、辛烯酰肉碱、十一碳烯酰肉碱、单亚油酸甘油酯、油酸酰胺、甘氨鹅脱氧胆酸、癸酰肉碱、甘油磷酸胆碱、c8-鞘磷脂、磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酰胆碱、11,12-二羟基二十碳三烯酸、熊去氧胆酸、含氧脂肪酸、十二碳烯酰肉碱、十八碳三烯酰肉碱、磷脂酰乙醇胺、丙泊酚葡萄糖醛酸苷、n-亚油酰甘氨酸、二酰基甘油、鞘磷脂和溶血磷脂酰胆碱。

6、所述肺癌为非小细胞肺癌。

7、所述非小细胞肺癌为肺腺癌。

8、肺癌辅助诊断是指肺癌早期筛查或者风险评估中的至少一种。

9、所述试剂选自代谢物标准品、同位素内标、蛋白沉淀试剂、代谢物提取试剂、混合质控品和流动相添加剂中的一种或多种。

10、一种用于肺癌辅助诊断的检测系统，包括：

11、检测模块，被配置为对受试者的离体血浆样本中的血浆代谢物标志物组合分别进行检测，并获得血浆代谢物标志物组合的检测信号；

12、所述血浆代谢物标志物组合包含22个固定血浆代谢物：鞘氨醇-1-磷酸、辛烯酰肉碱、十一碳烯酰肉碱、单亚油酸甘油酯、油酸酰胺、甘氨鹅脱氧胆酸、癸酰肉碱、甘油磷酸胆碱、c8-鞘磷脂、磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酰胆碱、11,12-二羟基二十碳三烯酸、熊去氧胆酸、含氧脂肪酸、十二碳烯酰肉碱、十八碳三烯酰肉碱、磷脂酰乙醇胺、丙泊酚葡萄糖醛酸苷、n-亚油酰甘氨酸、二酰基甘油、鞘磷脂和溶血磷脂酰胆碱；

13、数据处理模块，被配置为对所述检测信号进行数据预处理，获得血浆代谢物标志物组合的标准化丰度；

14、分析模块，被配置为将血浆代谢物标志物组合的标准化丰度作为输入特征输入预先训练的分类模型，并由所述分类模型输出所述受试者的肺癌风险评分或肺癌风险判定结果。

15、所述检测模块包括液相色谱-质谱联用装置，所述液相色谱-质谱联用装置选自uplc-ms装置、uplc-ms/ms装置、lc-hrms装置和lc-hrms/ms装置中的一种或多种；

16、所述分类模型选自logistic回归模型、随机森林模型、支持向量机模型、lasso模型、梯度提升树模型、神经网络模型及其组合模型中的一种；

17、所述分析模块还被配置为将所述肺癌风险评分与预设判定阈值进行比较，并根据比较结果输出肺癌高风险结果或肺癌低风险结果；所述肺癌为非小细胞肺癌。

18、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

19、（1）本发明所述代谢物主要为血浆代谢物，涉及脂质代谢、能量代谢、胆汁酸代谢、鞘脂信号及嘌呤代谢等肺癌相关代谢通路，具有较强生物学合理性。

20、（2）本发明结合差异分析、pls-da变量重要性分析、lasso正则化筛选及交集分析，避免单一筛选策略带来的偏倚。

21、（3）本发明通过留一特征剔除分析去除冗余或干扰特征，优化后的22种代谢物组合相较优化前模型auc进一步提高。

22、（4）所述代谢物可通过血浆样本进行检测，适合开发为肺癌早期筛查和辅助诊断产品。

23、（5）所述代谢物组合可结合lc-ms/ms平台、标准品、内标及质控体系形成检测试剂盒或检测服务方案。

1.血浆代谢物标志物组合在制备用于肺癌辅助诊断的试剂中的应用，其特征在于，所述血浆代谢物标志物组合包含以下22个固定血浆代谢物：

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述肺癌为非小细胞肺癌。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述非小细胞肺癌为肺腺癌。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，肺癌辅助诊断是指肺癌早期筛查或者风险评估中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述试剂选自代谢物标准品、同位素内标、蛋白沉淀试剂、代谢物提取试剂、混合质控品和流动相添加剂中的一种或多种。

6.一种用于肺癌辅助诊断的检测系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述检测模块包括液相色谱-质谱联用装置，所述液相色谱-质谱联用装置选自uplc-ms装置、uplc-ms/ms装置、lc-hrms装置和lc-hrms/ms装置中的一种或多种；

8.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述分析模块还被配置为将所述肺癌风险评分与预设判定阈值进行比较，并根据比较结果输出肺癌高风险结果或肺癌低风险结果；所述肺癌为非小细胞肺癌。