专利名称：计量生物学诊断方法
技术领域：
此处所狄明总体上涉及一计量生物学诊断方法。jtb^明特别针对4^J皮 肤或指曱检测肿瘤或神经疾病，虽然发明的范围不必限定于此。
背景技术：
对神经和肿瘤疾病，目前必殳有完全可靠的、非^A'^^则。虽然IL^癌、 结肠癌和阿尔茨海默症的头发衍射图产生的特定变化已经建立(W0 00/34774)， 但该测试由于头发的4沐处理，如染色、背梳、甚至拂拭，以;5Ufc^或邮 局传^rit过安全X射线的原因而复备化。itb^卜，许多肺瘤和神经系统疾病不会 引起头发的超鄉构的变化，因此，这种测狄非常局P艮，比如前列腺癌和黑 色素瘤，甚J^7iMc平，也^示出头发结构的4封可 。
因此，如^t很多这样的情况可提^"种^^的检测，能够BILL述铁存、 中的至少一些或提^-个有用或商业的选择，那么f^i有优势的。
发明内容
本发明描述了一种提供早期的、4tt本的、完全非^A性但可靠的测试， 可能成为神经和肿瘤疾病的^A4^M^筛查。这种测试^J^可^^采集的 生物材料#^, iLP、要正确贮藏该#1 。即不会变坏。
在第一实施方式中，本发明提供了"-^检测受財肿瘤或神经疾病问题的 方法，该方法包括将受錄生物材^#光于纤维X射线衍射，并糊性物材 料的超m构变化，其中所il^物材料A^^或指曱样品，其中当生物材料是 >^^#/口时，胂瘤疾病不是肌CA1-相关的莩L^癌'
在第二实施方式中，本发明提供了一种用于使用第一实施方式的方法的装 置，该装置包拾产生X絲线束的X射线源；在射线束内定位生物#^。的样 品台；探测X射线束，的检测器；与检测器联系的显*件，用于显示检测 器的输出，据j^目关输出的衍射图初湿示以进行判读。:tth述说明的第一和第二实施方式而言，当生物材料^IJC^样品时，肿瘤 疾病可以;l^^f51起样品超孩機构可测量变化的疾病.该方法在^fM J^J^样品 时能尤其精确^r测受试者中前列腺癌和黑色素瘤的存在。
当生物材料是指曱样品时，肿瘤疾病可以是4树引^^样品超孩機构可测量 变化的疾病。该方法使用指曱样品时能尤其精确J^测受试者中乳腺癌和结肠 癌的存在。
当生物材料是指甲样品时，神经疾病可以是任何引起样品超微结构可测量
变化的疾病。该方法能尤其精确^M^测受试者中阿尔茨海;i^的存在。 M和指甲样品可以通过^f^行的手^^得。^t过常规方法获得皮
肤活4^示本，并立即絲生理盐7傳-20'C环嫂下储存，直至需要。这些样品 可^fi^r行的方法叙己于样品台。m^iA^样本^^i附于侧边的^装
配，稍孩啦紧以去,，特别设计小室内部以J橫IOO %的-1>1。对所舰片
的分析可以确定是否存在前列腺癌或恶性黑色素瘤。
指曱样^JM^M旨曱剪下。样本大小to大约i平方毫米，以使x射线束
完4^dt合样品。^^^指甲样品在^L^向上具有最小曲率。
然后#^口可以固定在微管的 ，膝;5t^强^A够的精细聚焦的X射线束
中，所g线束比如来自固定电子管，细微焦点j^jt器，旋转阳MJt器和同 步加速器源产生的。对所皿片的分析可以确定A否存在病理状态。
用于本发明的x射线源可以是4^r适当的x射线源，但M能产生能量范
围5至30KeV的单色X射线，同步加速器源产生的絲非常适^it项工作。但 适当加长曝光时间也可以^(^J旋转阳MA器^lt细聚焦X射线源。
X老线衍射^jfl单色X射线源设备实现，如低角度同步加速器设备，例 如日絲波(Tsukuba)光子厂(Photon Factory)的BL15A, ^^波錄0. 06和 0.20咖之间的X射线.当光子厂储存环以25GeV、射线束流145mA运行时，可 在^#上产生约8 x 10"光子每秒的A4^t量。X ^j"线图样可以iE^在富士 BAS III图^4Ui。
^J^样品的膝光时间可以任意长，只^5，J^^得有意义的结果，但舰 是在20秒到5 ^4中之间。对第三代同步加速器，如美国阿贡(Argonne)的先 i^子源(APS )，膝光时间减少到1至10秒。在旋转^t器和精细聚焦X射线 ^jl器上的膝光时间典型为15 ^4中至24小时。
4样品到成l沐的距离可以是4i"^Pft^距离，但to i 200mm到3000咖。 BioCAT， APSJiit常是1000mm, ChemMatCARS (APS)上是800mm， BL1 5A (光 子厂)上是400mm，而旋转阳;fej^ 200mm。
通过使用标准软件包，如FIT2D ， MATHEMATICA和IRAFSAO能实现背景去 除。可^^布4i^^析来分析经向数据；可^J 1适当的贝塞尔函^^析来分析 赤道数据。
为了该发明能更容易理解和付诸实施，将参照附图描述其一个或更多M 实^fe例，^Jl作为例子。
图1是本发明的X *线分析系统的示意图。
图2是冲羊品叙沐置的示意图.
图3是获取自^:受^T的M的X省线衍射图。
图4;U^取自前列^^癌患者的皿的X "4t"线^t射图。
图5是获取自黑素瘤患者的M的X "4J"线衍射图。
图6 ;l袭取自tt受^"的指甲的X老线衍射图。
图7是获取自非BRCA1-相关的乳腺癌患者指曱的X老线衍射图。
图8^i获取自结肠癌患者指曱的X 4线^t射图。
图9是获取自阿尔茨海JI^患者指甲的X *线衍射图。
胁实施方式
纤维衍射JMM^ 口含有大量在平行平面中排列^WJ阵列的纤维。平面数 量越多，^^的最终图^W,
在^b Jl^面，舰由三层*赋。真^CA其中的中间层，也是三层中絲的 (1.5至4咖厚)，占^bf度的大约90。/Q。真AA由一种叫^^、蛋白的蛋白 质拢聚，其是一种!g4刃的、不溶性的蛋白质，可遍布身体的结締组织。嬾狄 真皮网^g^厚，且由平行于^^面排列的厚胶原纤维组成，这4吏它非常适 合纤维衍射。
解剖学上，手指甲和脚趾曱是由石Moc角蛋白^^，由手指和脚趾的活皮 肤细M出威Z更的，弯曲的板，自由幼^^;1在指甲;^"卜，超出手指i^P趾的指甲的那一^分。a角蛋白纤维平4汁自由ii^刚。这使得指甲适^t射工 作。
因为在原子;^Ji， ^^^、质(65.2nm)和角蛋白(46. 7nm和62. 6nm) 的"重复距离非常大而衍射角是倒数，需^f氐角度X射线衍射以获微异的 储结果。然而，^^蛋白和角蛋白的^^结构都已利用这一技^M角定。图样 可以在一个个组织和一个个样品间重现。^m^、和指曱角蛋白中，膽到的关 于肺瘤和神经系统疾病的特定变化也清楚地重现，对特定的病理状况具有特异 性。
图l描述了才^^本发明的用于分析纤维的系统。
分析的样品如下制备(图2 )。样品的分析如下(图1 )。 一#细聚焦准直单 色X射线束(1)从样品(2)衍射，M过真空飞行管(4)的窗口 (3)，从飞 行管另一端的窗口穿离，成为衍射线(5)，到ii^测装置(7)。射线束(l)定 ^1^#品(2)的中心，且小到整槐线^i于样品内。
直射束非常强，会破:^^测器。因此，直射^R—射线束Eajh器(beam-stop) (6)絲，其允许弱得多的衍射彭，J达并聚傳在成^feiU^测器(7)上。样品 (2)和检测装置(图^tl) (7)间的5^圣^皮抽空，防止因空气"MHt^的强度 损失。
(2)到成《沐(7)的距离如Ji;斤述，
X线图样(8)将由富士 Basil成^^电子检测器上记录。^C^和指甲样 品的曝光时间#于#^和束线，但在5秒到20 ^内变化。
利用两个5Ul学包IRAF和SA0ii^背景去除，^H^IU SAX15ID，或MATLAB 和ProcessFITS的联^ii行核查。使用布#^"析来分才斤经向1^据，并^^1适 当的贝塞尔函翁^^^f斤赤illt据，
^x 口用以下方式制备(图2)。
小钻孑匕^^活检#^。口 (9)通ii^:合线(10)附着并點e^小室里，这些小 室在^X射线曝光中,100 %的$1>1。
指曱(11)的小"微晶"部分(约lx2咖大小)^^^指甲剪下物切^f装 酉e^微管(12)的沐然后，这些微管牢牢##^^沟#^。
发明者发现，如jtb^r查的所有产后人士的正常^^和指甲产生了独特的可 重复的图样，从3个月到80年的时间范围内只是絲变化。图3给出了正常皮肤的一个典型的同步加速器图样，图6给出了正常指曱的典型的同步加速器图
样。当样品,鹏e^射线束的较长方向，在A^样品延伸方向的重mf螺放 晶格或指曱中角蛋白的螺>^状排列中产生经向图样(垂直的)。赤道图样(水平 的)反映了垂直于射线束的中间纤维的柱形包裹朝刚。
更多的样品糾包拾
1)她活检来自
(a) 已知的前列腺癌患者。观瘵到的来自所有这些患者的衍射图(13)的 特定变化如图4所示，
(b) 已知的黑色素瘤患者。观J^到的来自所有这些患者的衍"射图的特定变 4匕如图5所示。
手指和脚趾曱来自
已知的乳腺癌患者。，膝到的来自所有这些病人的衍射图(14)的特定变 4匕如图7所示。
(b) 已知的结肠癌患者。观靡到的来自所有这些病人的衍射图的特定变化 如图8所示。
(c) 已知的阿尔茨海默症患者。观蕃到的来自所有这些病人的衍射图的特 定变化如图9所示。
M^到的变化清楚的^^T关患者幹沐的样品中。针^列腺癌和黑色 素瘤患者的相关变化由叠加^EJt常^J^原蛋白的图样上的不同直径的圆iWl 成。才M^H^的湿皮D -间距是65. 2 士 0. 5咖，前列腺癌额外环vjM"实空间中 的相对间距是4.72 ± 0. 05nm，黑色素瘤是4. 08肌。
对于孝l^癌和结肠癌患者，相关变化由叠加"常指曱图样上的不同直径 的圆,成。基于/iH/v的ol角蛋白D -间距46.7 士 0. 3nm ， /Ail个晶格的第91 级以及仅使用相关额外环的第一^;斤获得，额外环在真实空间中的相对间距 專LI^癌4. 71 士 0. 05nm，结肠癌4. 53nm，而对于阿尔茨海録一个额外的赤道强 度锥叠加在指曱正常角蛋白的图样上。
虽然调查的#^的数量是迄今共超过250个，结果的重复性狄的。这种 才l^的灵活性以A^f^)同步加速器源时，每个^P。口只需数秒来测妙只需几
7^4中来判读的事实，使其成为一个用于肿瘤和神经疾病的'絲准确诊断的有吸 引力的工具。
应清楚，本发明将广泛应用在医学和兽医领域，特别用于检测受錄是否
有患肿瘤和神经系统疾病的倾向，包括前列腺癌，结肠癌，黑色素瘤，專u象癌
和老年痴呆病。
上述实施例賴于说明本发明的原理，^t修妙改变容易被^4页域技术 人员想到。该发明能够通过M方式和^实施例实现。也需明白，此中4^
的^~^";1^描述目的，而不应被^P艮制。
iil/f^l的术语"^if ;MU吾的变形如"包含"或's^有"是指包t 个或多个tol整本，但不排BH封可，一个或多个^Ui整沐，除非在上下文中 或使用的中需要该术语的朝Hfc性解释。
权利要求
1、一种检测受试者肿瘤或神经疾病的方法，该方法包括将受试者的生物材料曝光于纤维X射线衍射，并探测生物材料的超微结构变化，其中所述的生物材料是皮肤或指甲样品，其中当所述的生物材料是皮肤样品时，肿瘤疾病不是BRACl-相关的乳腺癌。
2、 N5L利要求1的方法，其中X射缺源自X射线源，其能量在5至25keV 之间，且波长在0. 06至0. 20nm之间。
3、 如W'〗要求2的方法，其中所述源是低角度同步加速器设备.
4、 H5L利要求1至3中任意一项的方法，其中所述生物材料pUC^样品， 所i^t瘤疾病;i前列^^癌或BRCA1 -无关乳l^癌。
5、 如权矛漆求1至3中任意一项的方法，其中所述生物材料是指曱样品， Ji斤itlt瘤疾病是a^癌或结肠癌。
6、 如权利要求1至3中任意一项的方法，其中所述生物材料是指甲样品， JUt经系统疾病是阿尔茨海f^。
7、 用于^5Uf，J^求1的方法的仪器，所述仪器包括产生X ;5Ut线束的X 射线源；用于将生物样品定^lMt线束内的样品台；用于糊，U射线束絲的 检测器；和与所ii^r测器联系的显示部件，用于显示检测器的输出；由皿示 有关疾病存在的输出图样，以进行判读。
8、 ^H5U'J要求7的仪器，其中所述X射缺源自单色X射线源，其能量 在5至25keV之间，且波长在0. 06至0. 20 nm之间。
9、 dM5U，j要求8的仪器，其中所述源是低角度同步加速器设备。
全文摘要
本发明提供了一种检测肿瘤或神经紊乱的方法，该方法包括将皮肤或指甲曝光于X射线衍射，并探测皮肤或指甲超微结构的变化，还提供了一种用于该探测方法的仪器。
文档编号G01N33/483GK101680850SQ200880002135
公开日2010年3月24日 申请日期2008年1月3日 优先权日2007年1月12日
发明者维罗妮卡·詹姆士 申请人:维罗妮卡·詹姆士