南京葫芦娃
FLAER多参数检测PNH克隆的影响论文
阵发性睡眠性血红蛋白尿症(PNH)是一种获得性克隆性造血干细胞疾病,其发病机制主要是由于体细胞X染色体上的PIG-A基因突变,导致血细胞膜表面糖化磷脂酰肌醇(GPI)锚合成障碍,锚连接蛋白缺失。传统的诊断方法主要有蔗糖溶血试验、酸溶血试验、尿含铁血黄素试验,但这些方法敏感性、特异性差。近些年来,通过流式细胞仪检测CD55、CD59已经成为诊断PNH的常规方法,特别是CD59,其敏感性高于CD55,在PNH 诊断过程中被认为是一个优于CD55 的指标。荧光标记的无活性嗜水气单胞菌溶素前体的变异体(FLAER)可以特异性的与GPI锚连蛋白结合,经流式细胞仪检测,其特异性和敏感性较传统方法更好。PNH、再生障碍性贫血(AA)和骨髓增生异常综合征(MDS)均为骨髓衰竭性疾病,具有相似的发病机制和临床表现,早期鉴别诊断常很困难。本文联合FLAER、CD45、CD15、CD24 多参数检测粒细胞PNH克隆以及CD59检测红细胞PNH 克隆,旨在有效提高PNH克隆检测的敏感性、特异性,有助于骨髓衰竭性疾病的早期鉴别诊断,现报道如下。
1 资料与方法
一般资料 所有病例均来自于本院血液科连续48例住院患者。其中PNH患者9例,AA患者13例,诊断均符合血液病诊断及疗效标准;MDS患者11例,符合2008年WHO诊断分型标准。对照组15例均为巨幼细胞性贫血患者。
仪器与试剂 FACSAria型流式细胞仪,溶血素、磷酸盐缓冲液(PBS)和CD59、CD45、CD15、CD24试剂和均购自BD公司,FLAER试剂购自加拿大Protox Biotech公司。
方法
外周血红细胞CD59检测 取EDTA 抗凝全血100μL,经PBS洗涤后稀释于的PBS中,取100μL加入CD59-PE单抗20μL,4℃避光孵育30min后,1 000r/min离心5min,弃上清,用2mL PBS液洗涤2遍,重悬于1mL PBS液中上机检测,用流式细胞仪测定CD59细胞的表达率。
外周血粒细胞FLAER检测 取EDTA抗凝全血100μL,加入CD45、CD15、CD24、FlAER抗体各20μL,避光孵育30min后,加入2mL溶血素,室温下避光10min,溶血完全后1 000r/min离心5min,弃上清,用2mL PBS液洗涤2遍,重新悬于500μL的PBS液中液上机检测,用流式细胞仪测定FLAER的表达率。
统计学处理 采用软件进行数据分析,计量资料以x±s表示,组间比较采用t检验和Mann-Whitney U 检验,P<为差异有统计学意义。
2 结果
临床特征 PNH患者9例,男6例、女3例,年龄16~60岁,中位年龄30岁;AA患者13例,男5例、女8例,年龄7~63岁,中位年龄38;MDS患者11例,男5例、女6例,年龄41~72岁,中位年龄53岁,其中RCMD 1例,RCUD 6例,RAEB-Ⅰ2例RAEB-Ⅱ1例,5q-综合征1例;对照组15例,男6例、女9例,年龄19~61岁,中位年龄34岁。
不同方法对PNH 患者检测的比较 PNH 组患者FLAER缺失率和CD59缺失率分别为(±)%和(±)%,显著高于对照组、AA组、MDS组,差异有统计学意义(P<)。FLAER检测结果明显高于CD59检测,差异有统计学意义(P<)。其中,有2例患者,一例CD59缺失率为,FLAER缺失率为;另一例CD59缺失率为,FLAER缺失率为。
不同方法对非PNH 患者检测的比较 各组中FLAER缺失率平均值均大于CD59缺失率,但差异无统计学意义(P>),表明在非PNH组中FLAER和CD59检测无显著差异。对照组中FLAER缺失率为,特异性100%,有3例存在CD59缺失,缺失率均小于1%。13例AA 患者中5例检测出FLAER缺失,其中4例检测出CD59缺失,1例未检测出;11例MDS患者中3例检测出FLAER缺失,其中2例存在CD59缺失,1例CD59缺失率为0。结果说明FLAER检测比CD59检测更为敏感,特异性更好。
3 讨论
到目前为止,已经发现了20多种蛋白在PNH 患者血细胞表面表达缺乏,其中红细胞膜上衰变加速因子(CD55)和反应性溶血膜抑制物(CD59)的缺失被认为是引起PNH 病理生理的主要原因。红细胞数目多、抗体表达强是灵敏度检测最好的目标细胞。尤其是在一些粒细胞减少的疾病中如AA、MDS,红细胞检测尤为重要。同时,通过比较红细胞和白细胞的数值,可以给临床提供更多信息。CD55分子在红细胞上表达较低,而CD59分子的荧光染色强且均一,近些年来已成为PNH诊断的“金标准”。然而,越来越多的研究发现检测红细胞CD59表达对PNH 的诊断有一定的局限性。
本研究发现,在PNH组的两例患者中,一例CD59缺失率为,另一例CD59缺失率为,而FLAER缺失率分别为和。可能是由于患者正处于疾病的活动期,接受输血治疗,影响了红细胞CD59的表达,导致CD59表达出现假阳性。有研究表明,在小细胞低色素性贫血时,病人的红细胞膜表面的CD59表达均有降低,但粒细胞是正常的,若只检测红细胞的CD59会造成其表达假阴性。此外,正常细胞衰老时表面分子CD59还有可能自发丢失,均可导致检测值偏离事实。随着技术不断进步,人们研究出了FLAER 技术,FLAER是Alexa-488标记的无活性的嗜水气单胞菌溶素前体的变异体,可以特异性地与GPI锚链蛋白结合,在所有具有GPI锚连蛋白的粒细胞上均有特异性表达,不会因不同细胞表达GPI锚链蛋白的多少和种类不同造成误差。由于FLAER能直接检测GPI蛋白,有助于识别真正的PNH 和免疫性血细胞减少症,明确真正的GPI阴性细胞。本研究中对照组FLAER检测缺失率均为0,与CD59相比检验结果更具有特异性;在PNH组中,FLAER的缺失率显著高于CD59,敏感性更高。FLAER也是防止门内出现污染细胞最好的抗体。如果门内污染了少量的.CD24阴性表达的细胞群,可能会被误认为是小的PNH 克隆,而FLAER 与CD24一起使用可以提高PNH检测的准确性,CD24/FLAER双阴性细胞群才是真正PNH克隆细胞群。FLAER多参数检测要求外周血标本采集后必需及时送检,否则会导致粒细胞存活率下降,细胞非特异性染色增强,影响检测效果。这在一定程度上影响了FLAER在临床上的应用。PNH 克隆的检出对于MDS和AA的临床表现、治疗及转归有重要意义。部分具有PNH 克隆的AA患者对免疫治疗效果更好,即使小于的克隆也会影响治疗效果。
对于检测出少量PNH克隆的AA患者,需监测PNH克隆数的变化,因为患者有可能发展为溶血性贫血。在本研究中,PNH 与MDS的关系只局限在低危MDS中,表现为血细胞减少,骨髓增生低下;遗传学异常发生率低,临床过程惰性进展,更多地表现为骨髓衰竭的特点。AA 组、MDS 组中FLAER的缺失率均大于CD59的缺失率。由于AA和低增生性MDS的鉴别十分困难,但到目前为止还没有报道MDS的患者进展为PNH,监测PNH 克隆对于这两种疾病的鉴别具有一定的意义。AA、MDS患者中检测出的PNH 克隆常常很小,CD59检测不易测出。在这两组中各有1例患者CD59缺失率为0,而FLAER表达均有缺失,缺失率分别为、。FLAER检测更敏感,与CD59相比灵敏度更高。由于AA、低增生性MDS和PNH 均属于骨髓衰竭性疾病,具有相似的发病机制、临床表现和生物学特性,三种疾病之间的鉴别很困难。FLAER检测与CD59相比灵敏性和特异性更高。能够早期提供更为灵敏、特异的PNH 克隆依据,在临床症状不典型、诊断不明确的疑似PNH患者,辅以FLAER检测有助于早期确诊或除外诊断。因此,FLAER高灵敏度检测PNH 克隆对这三种疾病及疾病之间的诊断鉴别及了解临床过程、预后及转归具有一定的意义。
一个美好的食袋
作者 | 田瑞颖 廖洋
为减少不可降解塑料的增量,越来越多的国家开始采取“禁塑令”等措施。但全球每年仍有约亿吨塑料垃圾进入陆地和海洋环境。如何帮助地球“消化”海量的不可降解塑料?寻找能“吃”塑料的微生物,成为近年来科学家关注的焦点。
近日,中国科学院海洋研究所研究员孙超岷团队经过多年攻关,首次发现能有效降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙烯(PE)两种塑料的海洋微生物菌群和酶——仅需两周,它们就能将最难降解的PE塑料“吃”成碎片。相关研究成果发表于《危险材料》。
小菌群大作用
塑料是一类高分子聚合物的统称,包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯和聚氯乙烯等。
2016年,日本京都工艺纤维大学科学家发现了能有效降解PET塑料的微生物,这一消息让众多科学家为之振奋。
虽然目前许多科学家正在寻找能有效降解塑料的微生物及酶,但对最难降解、体量最大的PE塑料,却一直没有办法。
“PE塑料具有优异的化学稳定性,比PET等其他类型的塑料更难降解,而生活中常见的一次性塑料袋、农用地膜等几乎都是PE塑料。研制出有效降解PE塑料的生物制品,对于消除白色污染至关重要。”孙超岷在接受《中国科学报》采访时说。
微生物无处不在,是否有能“吃”掉PE塑料的微生物?如果有,又该去哪儿找呢?
“全世界的塑料垃圾只有约9%得到回收再利用,其余大部分被焚烧、填埋或直接遗弃在自然环境中,而海洋正是塑料垃圾最终流向之一。”孙超岷告诉记者。
“百川归海”,他决定向海洋要答案。“海洋是塑料的主要承载地,相应地,很多海洋微生物在与塑料的长期共存中也进化出一系列塑料降解系统,其产生的塑料降解酶也成为发展塑料降解酶制剂的绝佳候选材料。”
孙超岷进一步解释道,“塑料聚合物主要被生物胞外酶解聚成短链或小分子物质,随后转运到细胞内彻底氧化。细菌可产生多种胞外酶降解塑料大分子,如脂酶、解聚酶、酯酶、蛋白酶、角质酶、脲酶和脱水酶等。”
“塑料可以转化成微生物自身生长所需的能源物质,微生物最终可以将塑料分解成对环境完全无害的二氧化碳、水等产物。”中国科学院海洋研究所博士高蓉蓉说。
中国科学院理化技术研究所研究员、工程塑料国家工程研究中心主任季君晖认为,“对于解决塑料增量问题,推行可降解塑料是主要途径,但对于解决不可降解塑料的存量问题,运用微生物进行降解是非常好的研究方向。”
大海捞“菌”
寻找能“吃”掉PE塑料的微生物,可谓大海捞针。
“适者生存,海洋中的微生物适应了高盐、高压、黑暗等极端环境,产生了一些陆地环境无法形成的天然产物,例如具有特殊功能的抗生素和酶等,这些是生物制品非常好的资源库。”孙超岷告诉记者。
2016年,在与海洋微生物打了多年交道后,孙超岷带领团队开始了这场也许没有结果的寻“菌”征程。
起初,他们在青岛近海受塑料污染较严重的海水浴场采集了上千份塑料垃圾,并对其中的菌群进行培育筛选,然而两年多的工作几乎没有进展。就在大家一筹莫展之时,偶然发现有一个菌群能有效定殖在矿泉水瓶壁,这让整个团队兴奋起来。
但菌群中含有很多微生物,并非所有微生物都能分解塑料,在进一步剔除“打酱油”的微生物、精准锁定能“吃”掉PE塑料的微生物后,孙超岷团队又耗时近3年获得了相应的微生物纯培养,并人工复配了能有效降解PE塑料的菌群,最终结合不同手段找到了降解PE塑料的相应酶。
“在筛选能降解PE塑料的微生物的过程中,我们常常几个月都在重复失败的结果,最难时也曾想过放弃,但庆幸的是,我们坚持下来了,也正是大量失败的经验促使我们最终得到能‘吃’塑料的菌群,这是一种量变引起质变的过程。”高蓉蓉感慨道。
在孙超岷看来,很多研究团队没有持续下去的原因,一方面是塑料作为近百年才出现的新型污染物,自然界的微生物还没有进化出高效降解塑料的成熟系统,筛选起来犹如大海捞针。另一方面,微生物降解塑料的效果短时间内肉眼难以观察,需要借助特殊的仪器检测。
“科学研究需要持续坐‘冷板凳’,项目没有拿到结果,是很难得到资助的,而对于有潜力但又有冒险性的课题,尤其是从‘0’到‘1’的课题,国家应该给予更多资助。”孙超岷表示。
“我们的研究为PE塑料的降解打开了一扇门,但‘登堂入室’后还需开展更多工作。”孙超岷告诉记者,“目前,团队还在精细研究酶的结构及作用机制,试图通过突变的方式找到更高效降解PE塑料的酶,并把不同的酶合在一起形成酶系,最终发展为塑料降解酶制剂。”
此外,孙超岷团队还在尝试用不同比例复配微生物菌群,希望通过调整不同微生物个体的比例,提高PE塑料降解效率。
加强学科交叉
“目前,团队发现的微生物菌群和酶还只能在实验室小规模条件下实现对塑料垃圾的部分降解,距离产业化应用还有一段较长的路要走。”孙超岷坦言。
他希望能研制出塑料降解生物制剂,并在密闭的反应器中处理塑料垃圾,对相应的降解产物进行回收再利用。“目前所使用的菌群都是常见的微生物,不会造成生物安全及二次污染问题。”
在孙超岷看来,可降解塑料全面取代传统塑料之前,后者仍具有一定的生存空间,研制塑料降解生物制品对解决已经形成和未来新增的塑料污染问题具有重要意义。
“消除地球上的白色污染,不能单靠几个团队或几个专业,必须全 社会 通力合作,才能突破传统塑料的降解技术瓶颈。未来,我们希望能与其他不同学科的研究团队共同努力,研制出高效降解塑料垃圾的生物制品。”孙超岷说。
在季君晖看来,利用微生物降解塑料和研制可降解塑料,虽然是两个相差较大的领域,但存在互补性。“两个学科需要更多地交叉,未来也一定会有更多的相互补充。”
“禁塑令”应循序渐进
目前,全国绝大多数省份已经发布塑料污染治理相关实施方案或行动计划。2020年12月1日,《海南经济特区禁止一次性不可降解塑料制品规定》正式实施,意味着海南正式全面禁止一次性不可降解塑料袋、塑料餐饮具等塑料制品。
但季君晖指出,真正可靠的塑料制品是全生物降解塑料,由于目前各地出台的政策缺乏统一标准,致使“部分可降解”塑料混迹市场,更尴尬的是,“全生物降解塑料目前的产量仍无法满足实际市场需求”。
他还发现,“禁塑令”存在一些执法“盲点”,对于在市场“明面”上流通的塑料,监管相对容易,而对于通过物流手段交易的塑料产品,监管起来却非常困难。
“国家应该尽快统一标准,这样一方面减少重复标准制定,另一方面便于统一管理。此外,政策制定还应循序渐进,不应‘一刀切’。对于超市等渠道销售的塑料袋等产品价格,应该进行一定的干预,以防过高价格和利润引起民众对禁塑令的抵触,并滋生廉价违规塑料产品的地下交易。”季君晖表示。
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