肺癌呼气诊断模型优化及其药物筛选的3D细胞与类器官芯片研究
发布时间：2021-08-27 05:20
癌症是目前人类的头号杀手,而肺癌又是其中发病率和死亡率最高的一种,因此开展肺癌的相关研究具有重大的现实意义。人体呼出气体中的VOC（volatile organic compounds）是一种筛查肺癌的理想标志物。但由于缺乏VOC与肺癌在生物学上的关联研究,真正肺癌特异性VOC一直难以确定。另外,虽然国家每年在肺癌新药研发上要投入大量的资金,但目前的药物筛选方法仍有许多不足之处,因此现阶段发展高通量、微体积以及自动化的药物筛选技术是非常有必要的。总的来说,本论文优化了肺癌呼吸诊断模型并验证了人体呼气中的VOC与肺癌的相关代谢联系;构建了三类肺癌药筛模型,研究了基于3D细胞球体电阻抗传感器的药物测试;开展了肺器官芯片的初步研究和实验。本文的主要研究内容和创新性工作如下:1.优化了基于VOC的肺癌诊断模型,采用随机森林算法减少了诊断模型的输入特征参数,为肺癌快速筛查提供了一种可行性方法。本文利用受试者工作特征曲线从人体呼出气体中筛选出31种VOC,并以此建立了肺癌诊断模型。该模型在区分肺癌组与健康组时判别效果良好,但在区分肺癌组和肺良性病组时判别效果一般。在加入了与肺癌密切相关的性别、年龄...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２０１８年全球各种癌症发病率和死亡率统计??图Ｌ１是２０１８年全球各种癌症发病率和死亡率的数据统计
第一章绪论??肺癌包括腺癌、鳞癌和大细胞癌Ｗ。鱗癌和腺癌是目前临床上最为常见的两种肺??癌亚型，其他类型相对少见。具体的肺癌分类见图１．２。在过去几年，鱗癌在男??性中的发病率一直居于首位，有报道指出该亚型可能与吸烟有密切的关系［４］。但??是根据近几年的统计数据显示，腺癌发病率都在不断地增长并且己经超过了鱗癌，??成为ＮＳＣＬＣ中发病率最高的一种亚型［５］。??Ｌｕｎｇ?ｃａｎｃｅｒ??１５％?８５％??Ｙ?ｙ??Ｓｍａｌｌ－ｃｅｌｌ?ｌｕｎｇ?ｃａｎｃｅｒ?Ｎｏｎ－ｓｍａｌｌ－ｃｅｌｌ?ｌｕｎｇ?ｃａｎｃｅｒ??３０％?７０％??ｔ?，，??Ｓｑｕａｍｏｕｓ?Ｎｏｎ－ｓｑｕａｍｏｕｓ??１０％?９０％??Ｖ??Ａｄｅｎｏｃａｒｃｉｎｏｍａ??■?Ｍｉｘｅｄ?ｓｕｂｔｙｐｅｓ??■?Ｌｅｐｉｄｉｃ?（ｎｏｎ－ｍｕｃｉｎｏｕｓ?ｏｒ??ｖ?ｍｕｃｉｎｏｕｓ｝??????—?■Ａｃｉｎａｒ??Ｌａｒｇｅ－ｃｅｌｌ?ｃａｒｃｉｎｏｍａ?■?Ｐａｐｉｌｌａｒｙ??■?Ｌａｒｇｅ－ｃｅｌｌ?ｎｅｕｒｏｅｎｄｏｃｒｉｎｅ?■?Ｍｉｃｒｏｐａｐｉｌｌａｒｙ??ｃａｒｃｉｎｏｍａ?■?Ｓｏｌｉｄ??图１．２肺癌的分类［６］??确定肺癌的组织病理类型对于确定对应的治疗方案是非常重要的。因为临床??上针对不同的肺癌类型，用药方案也存在着较大的差异。因此，临床医生在给出??治疗方案前必须明确肺癌患者的肿瘤组织学类型。另外，相同的肺癌类型患者也??会因为个体差异对药物产生不同程度的药效差异。２０１０年，Ｍａｅｍｏｎｄｏ等人发现??大多数肺腺癌患者会发生表皮生长因子（ＥＧＦ）的突变
一个长期且繁琐的过程，而且即使训练成功，犬类自身心理或生理状态的波动会??对识别结果造成影响，所以该方法想要应到临床上还有很长一段路要走。目前只??有很少的地方在使用动物医生（图１．４）。现阶段，应用灵敏的嗅觉系统识别恶??性肿瘤主要还是处于科学研究，它的意义主要是提供了恶性肿瘤具有特异性挥发??性标志物的证据，但确切的挥发性标志物研究还需要更加精准的分析仪器的帮助。??Ｃａｎｃｅｒ??Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ??５＾＃?Ｄｏｇｓ??Ｊｏｖｅ／?＾?Ａ＼ｍ??图１．?４能识别癌症的动物医生??１．２．２呼出气体中的肿瘤标记物??目前呼吸检测技术最常见的有幽门螺杆菌的检测。该技术己被广泛应用到临??床，它的原理是：脲酶可以将尿素分解成氨和二氧化碳，而人体本身是没有脲酶??的，但幽门螺杆菌可以产生脲酶。所以当受试者可以分解口服的尿素时，说明他??体内有幽门螺杆菌。将同位素标记口服尿素的１３ｃ／１４ｃ，则分解产生的含有１３ｃ／１４ｃ??的ｃｏ２就能在呼出气体中被检测出来。有研究表明，幽门螺杆菌的感染与胃癌??的发生息息相关，所以该方法被应用于冑癌的早期筛査［２１］。??呼出气体中的ＶＯＣ由人体通过新陈代谢产生的
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合组织工程支架的三维心肌细胞传感器[J]. 魏鑫伟,高庆,苏凯麒,秦臻,潘宇祥,贺永,王平. 浙江大学学报(工学版). 2018(07)
[2]基于3D细胞水平的药物筛选模型[J]. 侯晓蓉,郭倩,杨佳佳,单伟光. 发酵科技通讯. 2018(01)
[3]人体器官芯片[J]. 秦建华,张敏,于浩,李中玉. 中国科学院院刊. 2017(12)
[4]小肠类器官培养技术的建立和优化[J]. 宋东娟,童锦禄,冉志华,郑青. 胃肠病学. 2016(02)
[5]必须重视肺癌术前病理学诊断[J]. 周源,韩开宝. 中国肿瘤. 2014(09)
[6]影像学检查技术在肺癌诊断中的应用[J]. 于红,刘士远,李惠民,肖湘生. 诊断学理论与实践. 2010(02)
[7]细胞病理学检查在原发性支气管肺癌诊断中的价值探讨[J]. 徐国亮,赖国祥,柳德灵,林庆安. 中国肺癌杂志. 2006(06)
本文编号：3365733
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２０１８年全球各种癌症发病率和死亡率统计??图Ｌ１是２０１８年全球各种癌症发病率和死亡率的数据统计
第一章绪论??肺癌包括腺癌、鳞癌和大细胞癌Ｗ。鱗癌和腺癌是目前临床上最为常见的两种肺??癌亚型，其他类型相对少见。具体的肺癌分类见图１．２。在过去几年，鱗癌在男??性中的发病率一直居于首位，有报道指出该亚型可能与吸烟有密切的关系［４］。但??是根据近几年的统计数据显示，腺癌发病率都在不断地增长并且己经超过了鱗癌，??成为ＮＳＣＬＣ中发病率最高的一种亚型［５］。??Ｌｕｎｇ?ｃａｎｃｅｒ??１５％?８５％??Ｙ?ｙ??Ｓｍａｌｌ－ｃｅｌｌ?ｌｕｎｇ?ｃａｎｃｅｒ?Ｎｏｎ－ｓｍａｌｌ－ｃｅｌｌ?ｌｕｎｇ?ｃａｎｃｅｒ??３０％?７０％??ｔ?，，??Ｓｑｕａｍｏｕｓ?Ｎｏｎ－ｓｑｕａｍｏｕｓ??１０％?９０％??Ｖ??Ａｄｅｎｏｃａｒｃｉｎｏｍａ??■?Ｍｉｘｅｄ?ｓｕｂｔｙｐｅｓ??■?Ｌｅｐｉｄｉｃ?（ｎｏｎ－ｍｕｃｉｎｏｕｓ?ｏｒ??ｖ?ｍｕｃｉｎｏｕｓ｝??????—?■Ａｃｉｎａｒ??Ｌａｒｇｅ－ｃｅｌｌ?ｃａｒｃｉｎｏｍａ?■?Ｐａｐｉｌｌａｒｙ??■?Ｌａｒｇｅ－ｃｅｌｌ?ｎｅｕｒｏｅｎｄｏｃｒｉｎｅ?■?Ｍｉｃｒｏｐａｐｉｌｌａｒｙ??ｃａｒｃｉｎｏｍａ?■?Ｓｏｌｉｄ??图１．２肺癌的分类［６］??确定肺癌的组织病理类型对于确定对应的治疗方案是非常重要的。因为临床??上针对不同的肺癌类型，用药方案也存在着较大的差异。因此，临床医生在给出??治疗方案前必须明确肺癌患者的肿瘤组织学类型。另外，相同的肺癌类型患者也??会因为个体差异对药物产生不同程度的药效差异。２０１０年，Ｍａｅｍｏｎｄｏ等人发现??大多数肺腺癌患者会发生表皮生长因子（ＥＧＦ）的突变
一个长期且繁琐的过程，而且即使训练成功，犬类自身心理或生理状态的波动会??对识别结果造成影响，所以该方法想要应到临床上还有很长一段路要走。目前只??有很少的地方在使用动物医生（图１．４）。现阶段，应用灵敏的嗅觉系统识别恶??性肿瘤主要还是处于科学研究，它的意义主要是提供了恶性肿瘤具有特异性挥发??性标志物的证据，但确切的挥发性标志物研究还需要更加精准的分析仪器的帮助。??Ｃａｎｃｅｒ??Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ??５＾＃?Ｄｏｇｓ??Ｊｏｖｅ／?＾?Ａ＼ｍ??图１．?４能识别癌症的动物医生??１．２．２呼出气体中的肿瘤标记物??目前呼吸检测技术最常见的有幽门螺杆菌的检测。该技术己被广泛应用到临??床，它的原理是：脲酶可以将尿素分解成氨和二氧化碳，而人体本身是没有脲酶??的，但幽门螺杆菌可以产生脲酶。所以当受试者可以分解口服的尿素时，说明他??体内有幽门螺杆菌。将同位素标记口服尿素的１３ｃ／１４ｃ，则分解产生的含有１３ｃ／１４ｃ??的ｃｏ２就能在呼出气体中被检测出来。有研究表明，幽门螺杆菌的感染与胃癌??的发生息息相关，所以该方法被应用于冑癌的早期筛査［２１］。??呼出气体中的ＶＯＣ由人体通过新陈代谢产生的
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合组织工程支架的三维心肌细胞传感器[J]. 魏鑫伟,高庆,苏凯麒,秦臻,潘宇祥,贺永,王平. 浙江大学学报(工学版). 2018(07)
[2]基于3D细胞水平的药物筛选模型[J]. 侯晓蓉,郭倩,杨佳佳,单伟光. 发酵科技通讯. 2018(01)
[3]人体器官芯片[J]. 秦建华,张敏,于浩,李中玉. 中国科学院院刊. 2017(12)
[4]小肠类器官培养技术的建立和优化[J]. 宋东娟,童锦禄,冉志华,郑青. 胃肠病学. 2016(02)
[5]必须重视肺癌术前病理学诊断[J]. 周源,韩开宝. 中国肿瘤. 2014(09)
[6]影像学检查技术在肺癌诊断中的应用[J]. 于红,刘士远,李惠民,肖湘生. 诊断学理论与实践. 2010(02)
[7]细胞病理学检查在原发性支气管肺癌诊断中的价值探讨[J]. 徐国亮,赖国祥,柳德灵,林庆安. 中国肺癌杂志. 2006(06)
本文编号：3365733
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