科學家們如何利用一滴尿成功檢測多種疾病？

尿液，在我們看來是機體的代謝廢物，但對於科學家們而言，利用一滴尿液或許就能夠幫助診斷多種疾病，此前，來自約翰霍普金斯醫學院的研究者就成功利用尿液準確地對宮頸癌進行了檢測，這種基於尿液的檢測方法相比其它直接檢測宮頸組織基因標記物的方法而言具有更高的準確度。

那麼科學家們還能夠利用尿液對哪些疾病進行準確檢測呢？本文中小編對相關研究報道進行了整理，與各位一起學習一下！

【1】Journal of Proteomics：用尿液樣本診斷早產兒呼吸道疾病

doi：10.1016/j.jprot.2016.06.012

來自v . i Kulakov產科，婦科，圍產期學研究中心和莫斯科物理技術研究所的專家設計了一種方法，就是使用尿蛋白質組來診斷新生兒的狀況。在未來，這種尿蛋白質組診斷方法不僅能幫助專家檢測疾病，並且能控制康復期的治療反應不會引起疼痛。該研究結果已發表在《Journal of Proteomics》雜誌上。

大多數在新生兒重症監護病房的病患都是早產兒，他們經常會患呼吸道疾病。重要的是需要知道他們疾病感染的原因。生物體液的組成成分非常複雜。研究人員使用高性能的質譜分析，通過測量它們的質量來鑒別目標液體中的蛋白質，通過質譜分析測量峰值強度來確定蛋白質濃度。再仔細地進行生物信息學數據的處理。最終他們挑出了36種蛋白質，表明呼吸道疾病是感染性的(先天性肺炎)還是非感染性的(呼吸急促、嬰兒呼吸窘迫綜合征)。

【2】Lancet：臨床試驗證實簡單的尿液結核測試可降低HIV病人死亡率

doi：10.1016/S0140-6736(15)01092-2

根據一項新的研究，對HIV感染者進行一項低成本的操作簡便的尿液測試用於診斷是否患有結核病（tuberculosis ， TB）有助降低HIV陽性患者在醫院的TB死亡率。相關研究結果於2016年3月9日在線發表在The Lancet期刊上，論文標題為「Effect on mortality of point-of-care， urine-based lipoarabinomannan testing to guide tuberculosis treatment initiation in HIV-positive hospital inpatients： a pragmatic， parallel-group， multicountry， open-label， randomised controlled trial」。

在非洲，將近40%感染上HIV的成年人是由於TB而死亡。在這項研究中，來自南非開普敦大學等多家研究機構的研究人員在撒哈拉以南非洲地區的10家醫院開展這項研究。他們認為如果能夠更廣泛地執行，那麼這種低成本的檢測方法每年可能拯救上千條性命。

論文通信作者Keertan Dheda教授解釋道，「這是TB診斷性測試的首次臨床試驗，它證實死亡人數顯著下降。這種死亡率下降可能是因為尿液測試與常規測試聯合使用，從而導致更多的病人較早地開始接受TB治療。」

【3】Sci Rep：哇！尿液氣味改變可預測老年痴獃？！

doi：10.1038/srep19495

阿爾茨海默病是最常見的一種痴獃病症，在美國，65歲以上的患者大約有五百一十萬。目前，在患者生前，並沒有任何一種診斷方式可以確診阿爾茨海默病。儘管現在我們並不能阻止或是逆轉這種疾病的進程，然而，一種準確的診斷，可以讓患者及他們的家庭為將來做好打算，並尋求減輕癥狀的治療。

近日，來自於美國農業部，Monell中心的一項最新研究發現，在小鼠的阿爾茨海默疾病模型上，有一種特異的可識別的氣味的特徵。這種特異的尿液氣味的出現，早於顯著性的阿爾茨海默病大腦病理學的發展，這個發現提示，也許我們可以開發出一種非侵入性的工具，來早期診斷阿爾茨海默病。

這項研究結果最近在線發表在Scientific Reports雜誌上，研究人員們利用APP小鼠模型，即模擬阿爾茨海默大腦病理特徵的小鼠模型，開展了這項研究工作。利用行為學和化學分析，研究人員們發現，每一批APP小鼠所產生的尿液氣味譜，都可以與對照組區別開。而且，這種氣味的改變，並不是因為新化合物的產生，而是尿液中現有化合物濃度的相對變化。另外，這種氣味的改變與年齡無關， 且出現在大腦病理變化改變之前。這些發現表明，尿液的氣味特徵可能與某種潛在基因的表達有關，而不是由大腦的病理改變發展引起的。這種特徵性氣味的改變可以來預測阿爾茨海默病。

【4】尿液分析預測肥胖及相關代謝疾病

原文報道：Urine profiles provide clues to how obesity causes disease

在最近一項研究中，科學家們從肥胖人群的尿液樣本中發現一些化合物分子，對於了解肥胖如何導致相關疾病發生提供了深入見解。

超重或肥胖是導致心臟疾病，中風，糖尿病和癌症發生的高風險因子，但將身體脂肪含量與疾病相關聯的分子機制一直不清楚。

在這項研究中，研究人員發現肥胖個體的尿液樣本中有一些可檢測的"代謝性指標"，靶向這些代謝物的生成過程或可減輕肥胖對相關疾病的影響。這項研究結果最近發表於國際學術期刊science translational medicine。

【5】PLoS ONE：尿液中雙酚A（BPA）或是預測前列腺癌的標誌物

doi：10.1371/journal.pone.0090332

最近，辛辛那提癌症中心一項最新研究調查結果顯示，男子尿液中雙酚A（BPA）可能是預測前列腺癌的一個標誌，低水平的BPA暴露會導致非惡性和惡性前列腺細胞的細胞變化。這項研究發表在3月3日的PLOS ONE雜誌上，這項研究提供了第一手的證據表明，尿雙酚A水平可能有助於預測前列腺癌，暴露於低劑量的BPA，細胞複製周期的中斷可能會導致前列腺的癌症發展。

雙酚A是環境污染物，有雌激素活性，主要用來製造硬質透明塑料，常見於許多食品產品容器。它已與神經缺陷，糖尿病和多種癌症包括乳腺癌和前列腺癌的發生相關。辛辛那提癌症中心研究員Shuk-mei Ho博士說，人體暴露於雙酚A是常見發生的，動物研究表明，雙酚A有助於前列腺癌的發展，但有關在人類中的數據很少。

除了年齡，前列腺癌的其他主要貢獻因素是種族和家族病史，而鮮為人知的是內分泌干擾物對前列腺癌的影響。在美國，暴露於雙酚A是廣泛的，超過90％的總人口暴露於BPA下，主要經皮膚吸收，吸入和污染的食物和水。

【6】J. Proteome Res.：利用尿液診斷自閉症患兒

DOI： 10.1021/pr901188e

英、澳兩國科學家近日研究發現，自閉症患兒尿液的化學成分不同於正常兒童。研究人員認為，該發現有助於開發出新型尿液檢測法，使自閉症的及早診斷和治療成為可能。相關研究發表在最新一期《蛋白質組學研究》雜誌上。

自閉症又稱孤獨症，被歸類為一種由神經系統失調導致的發育障礙，癥狀主要表現為社會和語言交往障礙以及興趣和行為的異常。由於該種疾病的生理癥狀並不明顯，因此目前其診斷過程十分漫長，涉及一系列的試驗，需要測試孩子的社會交往和溝通能力以及想象力等諸多方面。

從醫學角度來說，對於自閉症患兒的治療越早越好，如能在一歲半之前即進行早期干預，則可大大提高治療效果。但這種早期干預需要建立在明確診斷的基礎之上，依靠目前的診斷方法，要在孩子如此小的時候判定其是否患有自閉症十分困難。

【7】尿液也能用來檢測癌症？

來自約翰霍普金斯醫學院的科學家報道他們開發出了一種採用尿液準確檢測宮頸癌的方法，相比其他直接檢測宮頸組織基因標記物的方法具有更高的準確度。

這種新方法不同於以前的任何方法，因為他們不僅檢測人體組織的DNA變化，同時還檢測HPV病毒的DNA，這種病毒可以通過性傳播，最終導致各種疾病。這項研究近日發表在《腫瘤預防研究》雜誌上，文章作者認為他們這種檢測基因標記物的新方法靈敏度更高，在鑒定所謂的CIN2損傷測試中準確率高達90.9%，CIN2損傷指不僅可能發展成為癌症，同時還可能發展成為高度轉移性癌症的異常細胞導致的宮頸損傷。此外，他們還強調檢測所需的人體基因及病毒基因的DNA都可以從尿液中提取出來，他們可以通過這些DNA鑒定出病人是否攜帶這種損傷，靈敏度高達75%。而去年夏天歐洲批准使用的兩項通過宮頸組織塗片檢測DNA甲基化的商業測試靈敏度僅為64%。

「如果進一步研究驗證了這些發現，那麼尿檢將是一項快速廉價而又準確的確定是否必要進行活檢的新手段。」論文資深作者Rafael Guerrero-Preston解釋道，他是約翰霍普金斯醫學院的頭頸癌手術醫生兼副教授，「宮頸組織塗片異常的HPV陽性女性通常會進行活檢以確定是否患有宮頸癌，但是研究表明50%的活檢不僅沒有必要，反而會導致疼痛、憂慮、不育以及高醫療費用。」

【8】利用尿液代謝產物來預測個體患糖尿病的風險

新聞閱讀：Urine metabolites may help predict which obese teens will develop diabetes

近日，在美國奧蘭多舉辦的第99屆內分泌學會會議上，來自杜克大學醫學院的研究人員表示，他們在患糖尿病、肥胖的黑人青少年機體的尿液中發現了一種特殊的代謝標記物，這種新型標記物或有望幫助研究人員與有效預測青少年患2型糖尿病的風險。

醫學博士Pinar Gumus Balikcioglu表示，在進行了詳細的代謝分析后，我們發現，相比非糖尿病的肥胖青少年而言，肥胖的2型糖尿病青少年機體中一種名為血清素的主要代謝產物水平發生了明顯降低，同時，相比非糖尿病青少年而言，糖尿病青少年機體中多種其它代謝產物的水平上升了。

2型糖尿病的主要決定子就是肥胖，肥胖會誘發機體對胰島素的效應耐受，然而很多肥胖個體都不會產生胰島素耐受性，而且僅會有一部分個體最終會發展成為2型糖尿病；為了鑒別出患糖尿病高風險的個體，研究者認為非常有必要尋找那些能夠預測胰島素耐受性和糖尿病發展的代謝標誌物。

【9】ACS Nano：突破！科學家利用來自尿液的生物標誌物進行早期癌症篩查

DOI： 10.1021/acsnano.6b06131

日前，來自韓國蔚山國家科學技術研究所的研究人員通過研究開發出了一種新技術，該技術能夠有效在尿液或血液中有效鑒別出促進癌症發生的物質，相關研究刊登於國際雜誌ACS Nano上。文章中，研究人員開發出了一種集成的離心微流體平台（Exodisc），這種設備能夠對尿液中的胞外膜泡(extracellular vesicles，EVs)進行分離。

研究人員希望這種技術或能用於臨床設備中來檢測尿液中基於胞外膜泡的生物標誌物，從而用於癌症診斷；胞外膜泡是一種細胞衍生的納米囊泡結構，其尺寸僅有40-1000納米，存在於幾乎所有類型的體液中，同時胞外膜泡在細胞間的通訊中也扮演著關鍵角色，還能夠參與調節多種細胞功能的生物信號的運輸。儘管研究人員增加了胞外膜泡作為潛在生物標誌物進行多種疾病的診斷以及預后評價，但當前分離和分析胞外膜泡的方法往往需要進行長時間複雜的處理過程，比如一種經常用於分離胞外膜泡的方法—超速離心法，其就需要多個耗時的步驟，包括離心作用，並且還需要獲取較大的樣本量，但最後往往純度和產量較低。

【10】Lancet子刊：簡單的尿液檢測就能知道你吃的是否健康？

doi：10.1016/S2213-8587(16)30419-3

日前，來自帝國理工學院等機構的研究人員通過研究開發了一種新型的尿液檢測技術，或能幫助測定機體飲食的健康狀況，研究者指出，利用五分鐘的測試就能夠對個體尿液中的生物學標記物進行測定，而這些生物學標記物是由個體攝入的食物破碎所產生的，比如紅肉、雞肉、魚肉、水果和蔬菜等。

同時研究者表示，他們還能夠通過檢測發現個體攝入脂肪、糖類、纖維素和蛋白的水平。儘管當前研究還處於早期階段，但研究者希望能通過後期更為深入的研究來追蹤患者的飲食方式，同時這種檢測手段還能夠用於減肥程序中幫助監測減肥者的食物攝入情況。大量研究證據表明，當人們高報攝入水果和蔬菜水平的時候，他們往往會不正確地記錄自身的飲食情況，而且會低報攝入不健康飲食的水平，進食記錄不準確的可能性往往會增加個體過重或肥胖的風險。

研究者Gary Frost教授指出，所有營養和飲食研究中的主要缺點就是我們往往沒有準確可靠的方法來測定人們對飲食的攝入情況，我們往往會僅憑個體給出的飲食記錄來進行研究，但實際上研究表明，大約60%的人群都會在一定程度上錯誤報告其飲食的情況，本文研究中我們開發的新型檢測手段或許就能夠準確測定個體真正的飲食狀況。

【11】BMC Cancer： 新技術可通過檢測尿液來幫助診斷乳腺癌

doi：10.1186/s12885-015-1190-4

近日，刊登在國際雜誌BMC Cancer上的一篇研究論文中，來自弗萊堡大學的研究人員通過研究開發了一種新技術，其可以通過分析尿液樣本來幫助檢測乳腺癌，這種方法可以確定調節細胞代謝的分子microRNAs的水平，而通常在癌細胞中microRNAs的水平會失調；通過確定尿液中microRNAs的組成，研究人員就可以使得該技術診斷乳腺癌的成功率達到91%。

世界上大約有170萬女性患乳腺癌，同時乳腺癌有是女性常見的癌症之一，該病每年會造成超過52萬人死亡，然而截止到目前研究人員一般是通過乳房x線攝影術或超聲檢查來進行乳腺組織癌症的檢查診斷，但由於乳腺組織射線照射的暴露通常也會使得很多患者的疾病複發。

本文中研究者開發的這種新技術通過利用尿液樣本就可以對乳腺癌進行檢查，該技術基於患者機體代謝的改變，研究者對尿液中的9種microRNAs分子進行濃度測定，而microRNAs分子可以調節細胞的代謝，對比健康樣本和疾病樣本后，研究者發現，有4種microRNAs的水平表現出了明顯的差異。（生物谷Bioon.com）