基因和蛋白质研究 开放获取

抽象的

生物檢測驗證診斷指標在輔助生殖技術的應用

Nicolas Nafati1*、Ounissa Ait-Ahmed1 與 Samir Hamamah1、

在醫學生殖研究領域，選擇最具植入潛力的胚胎是生物學家面臨的主要挑戰。多項研究表明，參與卵母細胞-卵丘細胞串擾的基因可以代表候選基因生物標記物，用於選擇具有最高著床潛力的胚胎。生物標記基因的轉錄組實驗數據（對 102 個來自體外受精患者的胚胎/卵丘細胞樣本進行即時定量聚合酶鏈反應。由於觀察到來自不同來源（生物、技術等）的變異性（噪音），因此對這些轉錄組數據提供可靠且穩健的懷孕預測模型的能力存在合理的懷疑。因此，我們的目標是驗證基因組特徵是否可以用作生物標記。如果是這樣，就可以規定轉錄組是可預測的，並且可以產生可靠的數學模型。隨機建模基於多重 Logistic 回歸 (MLR)，它是雙峰的，因此是二元的，似乎足以給出有關此基因組特徵預測懷孕 (Pr) 事件是否存在的能力的結論。在這項工作中，觀察到的事件將由相關隨機向量 Y 表示，如果懷孕則取值為 1，如果沒有則取值為 0。此向量的預測值也取決於上述變數所引起的雜訊 (ε)。生物隨機工具，例如 ROC（接受者操作特徵測量）曲線及其 AUC（ROC 曲線下面積）、機率似然指標、優勢比 (OR) 以及最後的約登指數 (YI)，顯示為一種簡單有效的生物決策工具，可驗證此基因組特徵作為預測妊娠(Pr) 生物標記的有效性。生物統計指標結果的分析表明，所獲得的預測模型是非判別性的，表明轉錄組數據存在偏差。
生物標記可用於疾病的早期診斷、識別個體以預防疾病、作為潛在的藥物標靶或作為藥物反應的潛在標記。生物標記還可以限制藥物的使用（並因此限製成本）到藥物安全有效的患者群體。生殖中的生物標記可用於改善暴露評估、識別對治療敏感的亞群、預測結果和/或區分具有潛在不同疾病病因的亞群。儘管有許多潛在用途，但在生殖生物學中開發分子生物標記的參與度較低，這可能與進入臨床試驗的新分子實體數量較少直接相關。隨著生殖醫學中候選標記物數量的不斷增加，了解從發現到臨床應用的發展路徑並認識到絕大多數潛在標記物由於各種缺陷而不會在臨床上發揮作用非常重要。在證明生物標記具有臨床實用性之前，需要進行廣泛的測試、驗​​證和修改。新的機會和夥伴關係的存在應該會加速生殖生物標記的開發。隨著越來越多的生物標誌物投入實踐，受過更好教育的生物標記消費者將提高生物標誌物實現其巨大潛力的可能性。
隨著生物標記發現的增加，必須教育如何在臨床醫學中使用標記物。不幸的是，沒有普遍適用於生物標記臨床使用的範式。每種生物標誌物的使用都需要個體化。生物標誌物與潛在生物過程的連結並不是標誌物具有臨床實用性的必要條件。然而，將標記的機械點與病症聯繫起來可能會增加臨床應用。另外，沿著假定的病因路線開發的生物標記也有缺點。錯誤地假設存在疾病病因或進展的普遍機制，將不可避免地導致在複雜疾病（例如生育力低下）或不同人群中的效用不佳。生物標誌物可能對某個亞群非常有用，但並非對所有人都有用。例如，衣原體抗體的檢測並不是所有形式的輸卵管疾病的良好生物標記。卵子品質不僅取決於顆粒細胞的旁分泌和內分泌功能，還取決於顆粒細胞的旁分泌和內分泌功能。女性可能“卵巢儲備功能下降”，但 AMH 值仍正常。
生物標記失敗的常見原因是它可能與疾病的某一方面相關，但與臨床重要性方面無關。如果疼痛與全身性發炎無關（而是與其他過程相關），那麼基於發炎的子宮內膜異位症生物標記的價值可能有限。另一個例子是體外胚胎發育的假定生物標記。細胞分裂的速度或體外胚胎的新陳代謝確實早於植入，因此可以作為生物標記提供資訊。然而，著床和早期懷孕的發展也與母體因素密切相關，但目前尚不完全清楚。因此，細胞分裂和植入之間的關聯可能很強，但不足以納入影響胚胎移植後受孕的無數臨床因素。至少任何生物標誌物的預測（預期用途）的局限性必須明確確定並被潛在用戶理解。
關鍵字：繁殖；卵母細胞-卵丘細胞；基因生物標記；定量PCR；變化性；懷孕;預測模型；生物隨機；一視同仁；非資訊性