生物标志物biomarker检测技术进展（一）

生物标志物的概念早在1983年被首次提出，它是指可以标记系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功能的改变的生化指标，具有非常广泛的用途。由于生物标志物可用于疾病诊断、判断疾病分期或用于评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性，展示出在药物研发领域的重要作用。

2010年10月，美国FDA出台文件讨论生物标志物指导原则草案，预示着生物标志物已成为新药临床研究的评价工具之一（图1）。美国NIH给生物标志物以更实用的诠释：用以评价和衡量被试个体生物学过程，病理学过程以及对治疗干预药理学反应的特征指标，包括核酸，蛋白，代谢衍生物在内的诸多分子都可以成为潜在的生物标志物。蛋白是生物学功能的执行者，位于中心法则的功能一端，能够为基础医学、转化医学和精准医学提供最直接的判定依据，因而是研究和应用最为广泛的标志物。因而对蛋白标志物的检测技术也最为重要。迄今为止，抗体仍然是蛋白生物标志物检测最根本的基础，众多方法以抗体为核心建立，并且不断更新和发展，本综述拟从应用视角出发，较为系统地分析和比较现有蛋白生物标志物的检测技术，并结合全新技术的发展，对生物标志物的前景进行展望。

图1. 生物标志物应用的转化医学研究领域

图2. 生物标志物在药物研发领域的应用

蛋白生物标志物可以帮助人们了解生物学过程，能运用于疾病的高危评估，早期诊断，检测定位，预后判断，治疗反应，复发监测全过程。在早期诊断方面，以肿瘤研究为例，生物标志物可以提供预测，诊断和预后信息。特别是近年来兴起的个性化治疗和差异化诊断技术方面，生物标志物发挥的作用也日渐重要。因此不论对于科学研究还是制药企业，生物标志物都是关注的焦点。生物标志物既可以为药物的作用机制，如何影响靶点，以及下游的效应提供关键的洞见（图2），也可在药物早期研究中鉴定药物或治疗手段的毒性和副作用（例如肝毒性，肾毒性，心脏毒性，肌肉毒性等等。）这对于药物研发有非常重要的意义，据统计，药物研发过程中止的最重要原因来自药物安全性评价或毒理学测试失败（图3，约占33%），而药效不足仅排在第二的位置（26%）。

图3. 药物研发失败原因分析

近年来兴起的全新治疗策略，例如嵌合抗原受体T细胞（即CAR-T）治疗急性淋巴细胞白血病也对生物标志物的应用有了新的启示。由于CAR-T细胞本身是具备免疫源性的物质，当输入患者体内时，在治疗效果之外，常会产生非常严重的副反应，例如细胞因子释放综合症（Cytokine Releasing Syndrome, CRS）。人们对于CRS的认识与一位叫做Emily Whitehead的明星患者有很重要的联系。Emily在治疗史上的重要地位在于，在她之前的数位治疗患者，出现过连续的病例死亡的情况，而她本身也发生了严重的炎症反应。幸运的是，治疗团队利用抗炎性药物帮助Emily挺过了让人绝望的高烧。最终Emily成功活了下来。至此，Michel Sadelain（CAR-T技术的命名人，现供职于JUNO公司）等先驱开始应用蛋白多因子检测技术对细胞因子生物标志物在治疗过程中进行监控，并发现治疗后关键的细胞因子CRP表达水平可以很好地判定CRS的风险（图4，参考文献2）。仅当CRP因子的表达量超过20mg/dl时，才会出现严重的细胞因子释放综合症。来自中国的成功CAR-T治疗案例里，蛋白多因子检测技术也被成功应用（数据未展示）。

图4. CRP标志物监测细胞因子释放综合症