生物标志物：一个在心血管疾病中具有挑战性的难题 译

生物标志物：一个在心血管疾病中具有挑战性的难题

摘要

生物标志物的使用已经被证明在心血管医学中具有实用性，并且有良好的发展前景，但其应用需要相当精确的思考和方法。许多混杂因素可以影响生物标志物的临床和研究。然而，深思熟虑的和批判性的使用生物标志物有助于发现新的致病途径，识别新的治疗靶点，并在实验室和临床之间建立联系。生物标志物可以为医生提供诊断和预后的工具。

谨慎应用生物标志物还可以帮助设计和指导临床试验，以建立新的干预措施来改善患者结局。床旁检测，微流体、可穿戴设备等技术的发展以及“组学”的方法等都有希望提高生物标志物对发现科学、转化、临床试验和心血管医学的实践的潜在的贡献。

“生物标志物”一词在心血管疾病会议中被普遍提及。然而，关于生物标志物的定义、应用、检验和价值有很大的困惑。幸运的是，1998年出版的NIH共识声明给出了生物标志物的一组定义，即使经常不被注意到，但它至今仍是有用的。一个生物学标记或生物标志物是一个指标，是指常规的生物过程、致病过程或是对治疗干预的药物反应过程的指标，具有可以被客观测量和评价的特性。有些生物标志物可以作为“替代终点“。替代终点是一种可以替代临床终点的生物标志物。临床终点是一个特征或变量，其反映患者的感觉，功能或生存期的特性或变化。需要注意的是，我们对生物标志物的正式定义并不等同于常听到的“替代标志物”。在一系列有关心血管生物标志物文章的基础上，本文前言提出了生物标志物在使用和临床研究中的一些问题。虽然我们列举的是心血管领域中的例子，但这些原则适用于医学的许多方面。NIH工作组通常用血液或其他体液来测量生物标志物，将生物标志物的定义扩展到体外诊断之外。常规测量的临床变量如血压，血氧饱和度或心率等也被归为生物标志物。影像学生物标志物包括颈动脉内膜中层厚度，冠状动脉钙化，心室大小等。本文主要就血液生物标志物进行综述。

分析考虑

血液生物标志物的使用需要注意预分析。抽血方式需要特别注意。例如，血小板中的标记物水平会因血液样本的提取和处理方式不同而有所不同。在静脉穿刺时不激活血小板

或其他细胞颗粒内容,包括多种白细胞，需要特别的预防措施。抗凝的选择也需要关注。例如，螯合剂的使用如乙二胺四乙酸（EDTA）以一种精确的方式排除了对金属酶如基质金属蛋白酶的测量。从血液中分离的细胞成分往往需要离心，需要考虑细节以避免虚假的结果。新兴的生物标志物如细胞外囊泡和胞外体，可以提供心血管领域和近来探讨的肿瘤方面有价值的诊断资源。这一潜在有价值的心血管标志物U的样本制备需要采用超速离心法获得。

血液样本的稳定性可能会有很大差别。法国生理学家克劳德·伯纳德发现肝脏的糖异生作用是因为他在一个实验的结论中注意到在不同时点血糖水平不同。样本的稳定性也会根据存储条件的变化而变化。抗体在4℃可能仍然稳定，然而其他生物标志物需要储存在0 ℃以下甚至-70℃才能达到最大稳定性。为了避免样本降解，提高结果的一致性，应尽量减少冻融循环。设计生物库，制备等分冷冻样品可以防止反复冻融，减少样本降解。

血液生物标志物的采集时机通常需要特殊考虑。例如,禁食状态,餐后不同时点,饮食中的脂肪含量波动等都会使甘油三酯水平相差很大。其他样本，如纤维蛋白原，具有日变化性。循环免疫细胞的数量和激活状态在昼夜周期也各不相同。样本的半衰期也会影响其作为生物标志物的使用。在人口学研究中，与循环半衰期较长者比较，半衰期较短者的可靠性可能更差。

生物标志物的检测也需要关注样本的选择。样本的标准化、特异性、可扩展性和动力学变化都需要考虑。生物控制中的许多关键蛋白，需要处理以获得生物活性。一个样本，无论是测定前体还是活化形式，抑或是二者均有，都需要规范化。血管紧张素、白细胞介素-1β和许多蛋白酶如基质金属蛋白酶和半胱天冬酶都有活化和非活化的形式。所有检测都需要必要的质量保证和质量控制。

正确使用生物标志物需要考虑参与疾病发病机制的因果因子和未参与因果通路的生物标志物的区别。为了效用，生物标志物不需要直接参与疾病的发病机制。然而，关于生物标志物因果关系的困惑能够混淆严谨的思考。许多初期研究高估了生物标志物的效用。因此，对待未包含独立验证队列或人群的生物标记物研究的初步结果应谨慎。

生物标志物的使用

生物标志物在研究和转化中的使用

实验室研究人员通常致力于研究在基础科学研究时已经产生兴趣的一个特定的分子。基于此，科学家通常希望测试这个感兴趣的分子是否和一种条件，预后或结果相关。胆固醇就是这样的一个例子，在20世纪初的动物研究中被发现。在20世纪后半叶，多项研究证实了血清胆固醇是动脉粥样硬化的相关危险因素。

组学技术的出现开辟了生物标志物研究的新纪元，标志着生物标志物研究“公正”方法的出现。基因组学、蛋白组学、代谢组学、脂类组学在这一领域都开启了新的前景。然而，新的生物学路径和潜在治疗靶点的提出都需要相当严格的解释和验证。就这一点而言，单核苷酸多态性分析的研究很少，现今的研究方法如全基因组扫描已经取得了一些新的病理生理学的见解。单基因性状也可以确定新的生物标志物或治疗靶点。如：人类枯草溶菌素转化酶9（PCSK9），一个通用的治疗靶点，来源于对常染色体显性遗传性高胆固醇血症基因变异的分析。孟德尔随机化策略在确定生物标志物是否参与疾病的发病机制中被证明是有用的。

生物标志物的使用可以以一种重要的方式帮助临床研究者。生物标志物作为纳入标准，可以用来找出危险人群，得到一个具有较高发生率的人群，从而可以减少受试者数目和试验时间，进而确定疗效。当生物标志物反映了预期干预的生物学基础时，这个策略是最有价值的。例如，终末期肾病，晚期心脏衰竭或高钙评分均与升高的心血管事件有关。然而，如果干预措施没有对病因相关的生物标志物进行干预，那么在高发生率人群使用这种生物标志物也可能是徒劳的。剂量使用不当通常会影响临床试验。

在预期或2期临床研究中，使用恰当选择的生物标志物可以预示在临床终点试验中正确剂量的合理选择。

临床实践中生物标志物的使用

医生经常遇到诊断难题。生物标志物可以帮助医生将个体分为“有疾病”或“无疾病”者。使用生物标志物来区别疾病和无病需要验证和细化。检测高敏肌钙蛋白水平以区分需要住院治疗与不需要住院观察急性冠脉综合征患者就是一个例子。