呼气中的生物标志物组合在新冠诊断试剂中的应用的制作方法

1.本发明属于涉及新冠的检测与诊断试剂领域，具体涉及色谱与质谱联用检测、呼气中的生物标志物及其组合在新冠诊断试剂中的应用。
技术背景
2.新型冠状病毒肺炎，简称“新冠肺炎”，是一类急性传染性疾病。人感染了新型冠状病毒以后，其主要症状包括呼吸道症状、发热、气促和呼吸困难等，在较严重病例中，感染可导致肺炎、严重急性呼吸综合征、肾衰竭，甚至死亡。目前，针对新型冠状病毒引起的疾病，缺乏针对病原体的有效抗病毒药物，以隔离治疗、对症支持治疗为主。因此，对新型冠状病毒易感人群进行快速筛查并进行有效隔离，是战胜新型冠状病毒的最佳方式。现有的检测方法主要是核酸检测，但此方法取样不方便，检测时间长，且检测效果仍不理想。
3.因此，如何实现快速检测具有极为重要的现实意义和社会意义。
4.研究发现，新型冠状病毒在体内大量繁殖时，会产生挥发性代谢产物并随着人体呼出气体排出体外，因此，通过人体呼出气体中新型冠状病毒挥发性标志物可以用于新型冠状病毒的诊断。另外，与现有核酸检测相比，以呼气为样本具有样品采集迅速、风险低等优点。
5.通过检测特定生物样品中的新冠相关特征标志物可以提供有价值的早期新冠诊断建议，可用于制备诊断试剂。所述生物样品包括呼吸气体和各种病变组织，而组织或者体液采集比较繁琐，远没有呼吸气体采集方便。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，本发明目的在于：选出具有检测作用的呼气中的生物标志物。
7.本发明的再一目的在于：提供所述呼气中的生物标志物的应用。
8.本发明的又一目的在于：提供所述呼气中的生物标志物的检测方法。
9.本发明目的通过以下方案实现：一种呼气中的生物标志物，其中，生物标志物来源于人的呼气样本，所述标志物选择以下生物标志物a、b、c、d、e中的一种或几种，它们分别对应一种特征质谱图和保留时间，包括：所述的生物标志物a，其质荷比为135.0
±
0.5 amu，保留时间为23.5
±
1.0 min；和/或，所述的生物标志物b，其质荷比为106.0
±
0.5 amu，保留时间为26.0
±
1.0 min；和/或，所述的生物标志物c，其质荷比为94.1
±
0.5 amu，保留时间为29.0
±
1.0 min；和/或，所述的生物标志物d，其质荷比为94.2
±
0.5 amu，保留时间为19.0
±
1.0 min；和/或，
所述的生物标志物e，其质荷比为110.5
±
0.5 amu，保留时间为39.0
±
1.0 min；所述的质荷比和保留时间由以离子阱为质量分析器的质谱仪测得。
10.由于新冠涉及肺部感染，呼吸气体中的新冠相关标志物相较于其他组织的新冠相关标志物更为丰富，所以通过采集新冠患者和健康志愿者的呼吸气体，采用质谱-色谱联合的方法分析比较各种分子成分，最终筛选得到一些特异性的生物标志物或其组合物，可应用于新冠的早期诊断试剂研发和制备。
11.进一步的，含有生物标志物a、b、c中的一种或数种。
12.进一步的，含有生物标志物d、e中的一种或两种。
13.进一步的，含有生物标志物a、b、c、d和e。
14.本发明提供了所述的呼气中的生物标志物在新冠的早期诊断试剂中应用，包括新冠诊断试剂的制备，试剂盒及呼气检测诊疗装置的建立等等。呼气中的生物标志物可通过色谱-质谱联合检测，用于进行新冠的患病风险评估、诊断或病理分期。
15.所述的诊断为早期诊断，使得被检出的早期新冠患者可以得到及时治疗。
16.本发明还提供了所述呼气中的生物标志物的检测方法，包括：取样：取被试者呼出气体；设定响应值阈值为3
×
104，通过检测被试者呼出气体中所述生物标志物的种类及含量，当呼出气体中检测到生物标志物a、b、c的至少1种，且存在达响应阈值的生物标志物d、不存在e时，确认被试者未感染新型冠状病毒；当在呼出气体中检测到生物标志物a、b、c的至少1种，且d、e均存在，即均达到响应阈值时，确认被试者已感染新型冠状病毒。
17.其中，测定受试者样本中所述的生物标志组合物中各生物标志物的含量的方法为液相色谱与质谱联用的方法。
18.取样步骤如下：1）样本的采集：采集健康志愿者及新冠患者的呼吸气体，气体储存在专用呼气袋中；2）将呼气袋通过导管连入qitventure便携式气相色谱-质谱联用仪中，进行气体生物标志物的检测；3）收集健康志愿者及新冠患者呼吸气体的色谱和标志物质谱图数据。
19.本发明的原理在于：新冠感染的肺部组织会产生一些具有特异性的化合物，此类化合物会通过肺泡经由呼气排出，因此，通过对比这类在呼气中的新冠生物标志物可以直接进行新冠的诊断，有利于对患者进行及时准确的临床诊疗。
20.与现有技术相比，本发明具有如下优势：1. 呼气中的生物标志物采集分析过程方便快捷，易于在医院等地点快速应用；2. 色谱和质谱联用，通过保留时间、质谱特征准确定位不同新冠呼气相关标志物，最终筛选出可以用于新冠诊断的五种生物标志物；后续可以通过特征质谱图对这五种标志物进一步分析，确定分子结构式；3. 通过上述生物标志物可以应用于新冠早期快速诊断，也可以用于新冠诊断试剂的制备，前景广阔。
附图说明
21.附图1，健康志愿者和新冠患者呼气色谱图对比；附图2，筛选出的五种生物标志物的特征质谱图。
具体实施方式
22.本发明通过下面的实施例进行详细解释，但不仅限于此。
23.实施例1：1.呼气样本数据的采集：1）通过呼气的方式采集健康志愿者及新冠患者的呼吸气体，气体储存在专用呼气袋中；2）将呼气袋通过导管连入qitventure便携式气相色谱-质谱联用仪中，进行气体标志物的检测；3）收集健康志愿者及新冠患者呼吸气体的色谱和标志物质谱图数据，见附图1和附图2。
24.2.呼气样本数据分析：1）色谱特征分析，通过判断色谱图中呼气中的不同保留时间对应的标志物种类及其浓度来进行新冠的快速筛查与检测；2）对不同保留时间出峰的标志物进行质谱分析，双重定位特征标志物类型：色谱质谱联用，通过保留时间，质谱特征准确定位不同的生物标志物，最终筛选出可以区别新冠和健康者的五种生物标志物a、b、c、d和e，它们具有特征的保留时间和荷质比，见附图2，它们分别对应一种特征质谱图和保留时间为：所述的生物标志物a，其质荷比为135.0
±
0.5 amu，保留时间为23.5
±
1.0 min；所述的生物标志物b，其质荷比为106.0
±
0.5 amu，保留时间为26.0
±
1.0 min；所述的生物标志物c，其质荷比为94.1
±
0.5 amu，保留时间为29.0
±
1.0 min；所述的生物标志物d，其质荷比为94.2
±
0.5 amu，保留时间为19.0
±
1.0 min；所述的生物标志物e，其质荷比为110.5
±
0.5 amu，保留时间为39.0
±
1.0 min；所述的质荷比和保留时间由以离子阱为质量分析器的质谱仪测得。
25.3.所筛选的五种生物标志物a、b、c、d和e用于研发和制备新冠早期预测与诊断的试剂：当呼出气体中检测到a、b、c的至少1种（响应值阈值为3
×
104），且存在d、不存在e时，确认被试者未感染新型冠状病毒；当在呼出气体中检测到a、b、c的至少1种，且d、e均存在（响应值阈值为3
×
104）时，确认被试者已感染新型冠状病毒。
26.本发明对20例用于测试的呼气数据进行了分析预测，结果显示有9例健康者气体样本，11例为新冠气体样本，和实际情况（10例健康，10例新冠）较为符合，预测准确率高达90%。