拉曼光谱结合二次谐波成像技术对肾纤维化的早期诊断与定量分级研究

Renal fibrosis is a common pathological performance for most kidney disease progressed to the end-stage renal failure. It is difficult to early diagnose and evaluate the pathological process in clinical. The results of our previous studies on renal diseases showed that the micro-Raman spectroscopy and second harmonic generation imaging technologies have the potential of quantitative diagnosing the renal fibrosis. In this project, we intend to diagnose and classify the process of renal fibrosis used these two technologies. First, the Raman spectra of diseased tissues are employed to discuss the physical and chemical changes which contained molecular structure, content and hydrophilic in the process of renal fibrosis. Second, with the help of genetic algorithm and linear discriminate analysis methods, the “fingerprint” spectrum of diseased serum which is surface-enhanced by silver colloid is used to investigate the clinical early diagnostic significance. Furthermore, nonlinear optical indexes which contained wavelength sensitivity and the signal relationship of different degree of fibrosis tissues are obtained for quantitative classifying the process of fibrosis based on second harmonic generation technology. Finally, we desire to achieve the purpose of diagnosis and quantitative classification the process of renal fibrosis with a combination of these two optical techniques. This project will provide a more precise optical detection technology for renal fibrosis diagnosis and evaluation.

肾纤维化是大多数肾脏疾病发展为终末期肾衰竭的共同病理表现，目前临床上在早期诊断和纤维化定量分级方面存在困难。申请人前期研究发现拉曼技术能为肾脏疾病组织提供具有临床诊断意义的指纹光谱；二次谐波成像技术具有定量检测纤维化组织的潜力。本项目拟结合这两种技术的优势对肾纤维化疾病进行早期诊断与定量分级研究。首先运用拉曼光谱技术获取病变组织中重要分子在纤维化过程中结构、含量、亲水性等物理和化学性质的变化情况；其次是运用银胶表面增强拉曼光谱技术探讨病变血清的指纹光谱，结合遗传算法和线性判别分析其临床早期诊断意义；再者使用二次谐波成像技术探讨纤维化组织的信号关系、波长效应等光学参数，得到定量评价纤维化程度的非线性光学指标；最后综合利用这两种光学技术实现肾纤维化的诊断与分级。本项目能为肾纤维化的诊断与定量分级评价提供一套比传统临床方法更精确的光学检测技术。

慢性肾脏病的防治是全球性的公共卫生问题。国际肾脏病学会发布显示全世界有超过5亿人患有不同程度的肾脏疾病，每年超过百万人死于慢性肾脏疾病及其并发的心脑血管疾病，在中国有近1亿人患有不同程度的肾脏疾病。肾纤维化 (renal fibrosis) 是大多数肾脏疾病进展为终末期肾衰竭的共同病理表现。及时、准确地判断是否存在肾纤维化，有助于临床医生合理制定治疗方案与准确判断预后。寻求一种能够精确诊断肾脏纤维化疾病、定量评价纤维化病变程度的新方法是目前肾病临床医师的迫切需要。.显微拉曼光谱和多光子成像技术在原理上可以解决肾纤维化的检测问题。拉曼光谱能够对样品进行无损分析，谱线信息丰富，拉曼峰强与被分析物的浓度呈线性关系，可以用于定性或定量分析组织的蛋白、核酸等分子的变化情况。多光子信号与二阶非线性系数这些反应组织信号源分子结构的参数密切相关，具有定量分析不同纤维化程度组织的潜力。结合拉曼光谱与多光子成像技术的优势，可以将其发展成为肾纤维化疾病诊断、病变分级的有效工具。本项目运用拉曼光谱和多光子技术，通过理论研究、动物实验和临床实验，系统分析了现代光学技术在肾纤维化上的诊断和评估价值，得到了胶原纤维变化与多光子信号产生的关系，肾纤维化过程中主要分子的拉曼变化规律等，为临床医生将现代光学技术应用于肾纤维化疾病带来了必要的理论基础和实验数据，为广大肾病患者带来福音。.在国家青年基金项目的支持下，课题组共计完成署名基金号的SCI收录论文11篇，其中SCI一区论文1篇，二区论文5篇，三区论文3篇，核心期刊论文1篇，项目负责人以通讯作者或第一作者发表基金署名论文6篇。