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冯仁丰 | 临床化学检测方法学的发展 1

更新时间:2022/9/24 10:46:28 浏览次数:10958

次我对Dati和Metzmann“蛋白质 实验室检测项目临床应用指南”著作再次认真阅读。体会到,他们为我们详细介绍了许多临床实验室检验的发展历史,非常有意义。这篇微信,我将向大家说些在这本著作中,说到的一些检验历史发展的内容。供大家参考。不要忘记,他们这本书的重点,讲的是蛋白质的检测和临床应用。因此,在以下说到的检验历史,也一定主要是蛋白质检测。


1.从早期发展到人类蛋白质蛋白质组

Hippocrates首先发现血液在诊断方面的作用,他认为疾病的产生源于四种体液失调,即血液、粘液、黄疸汁和黑胆汁。一千多年以来的这个观点一直作为人类疾病内在成因的基础。Friedrich Woehler在1828年合成了第一种生物物质-- 尿素,从此产生了活性物质和化学纯品间的差异。随后,Matthias Schleiden和Theodor Schwann创立了细胞理论,重新研究了疾病起源的问题。


血浆虽然不是一种重要的体液,但在那个时期仍然是人们研究的热点。1830年Justus Von Liebig和Gerrit Jan Mulder分析了“白蛋白”这种物质,并将其与“纤维蛋白”区分开来。由此Jons Jacob Berzelius在1838年使用了“蛋白质”这个词(来源于希腊词“proteios”,意为第一等级)。他认为在包括植物和动物的所有活性物质中,只存在一种蛋白质。1862年Anton Schmidt将不溶于纯水的蛋白质称为“球蛋白”,1894年Max von Gruber结晶出了马血清白蛋白。


随着现代分离技术的应用,许多新型蛋白质被识别。Gerhard Schwick和Heinz Haupt在1980年发表了综述,对约100种人血浆蛋白质进行的特性的描述。1988年,Heinz Haupt和Sigfried Baudner说明了其中几个蛋白质的晶体结构。到2004年,以高效层析和双向电泳技术,为约1000种蛋白质确定了它们的特性,对蛋白质的了解有了指数级的增加。


由于首先被确定的都是血浆中含量最多的蛋白质,现在要求更复杂的分离程序去确认所有其他需要的血浆蛋白质,以及在常规实验室中更灵敏的的检测方法去量化这些含量较低的蛋白。技术问题、以及缺乏了解许多这些蛋白质的功能、它们与特定疾病的关系等,是为什么近期用于临床实验室医学不超过40个不同的蛋白的原因。


2、临床实验室检验的历史

最早报告分析程序和医学诊断,可能是印度医师Sushruta(图1),他在公元前600年注意到糖尿病病人尿液有甜味。希腊医师Hippocrates(图1)已经应用了至今在临床实验室还在应用的实验室技术,并教他的学生以尿液的颜色、粘稠度和外观作为诊断的基础。由于希腊古代主要的医学概念,特别是希腊-罗马医师Galen[Claudios Galenos]的理论和发现,已经影响凝血生理学和病理学的发现。

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图1:重要的检验医学的重要前辈forefather


启蒙哲学巨大地影响了健康和疾病的新概念。特别是科学家如Robert Boyle(1627-1691)开始以蒸馏方法分析血液和尿液。许多基础实验室技术在以后的150年里形成了。随着1828年Friedrich Woehler合成了尿素,生命物质成了自然科学的一个重要部分。1842年 Justus von Liebig在德国出版了“Die Thierchemie动物化学”,他应用了化学的原理到动物和人的生理学,并建立了第一个分析实验室(图2)。Already in 1842, Johann Scherer, a scholar of Justus von Liebig, had named his laboratory at the hospital in Wuerburg "Das Klinsch Chemische Laboratorium".早在 1842 年,Justus von Liebig 的学者(学生) Johann Scherer 就将他在维尔堡医院的实验室命名为“Das Klinisch Chemische Laboratorium临床化学实验室”。

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图2 1840年Justus von Liebig在吉森大学的分析实验室


“临床化学”词语从此为世界接受。1848年Hermann von Fehling这位Liebig的学生,发表了葡萄糖检测,命名该项目检测时,将他的名字列在他老师的后面。1870年Jules Duboscq引入了它的比色计后,临床实验室广泛使用了比色检测方法;1886年Max Jaffe发表了苦味酸试剂方法检测肌酐。19世纪的下半叶,Paul Ehrlich叙述了免疫系统中细胞的功能,依据免疫学建立了他的理论。蛋白质被结晶,经历了化学分析。Rudolf Kraus观察到对动物注射完整细菌免疫后产生的血清,可凝聚引入的细菌。1900年,Jules Bordet观察到来自这些动物的免疫血清,特异地结合动物已经接触过的相同细菌。这是第一次定性免疫化学特性的观察。


20世纪真实地揭示了基础研究工作,在医学科学所有分支都有灿烂的成就,如,在活体细胞中所有的化学反应是酶催化的,酶是蛋白;确认了众多的蛋白质结构,并发现所有蛋白质的免疫机制由特定基因确定。新发展的技术,如层析、超离心、和电泳,被应用到临床研究,也应用在临床实验室。


1953年开始了“基因搜寻”,James Watson和Francies Crick叙述了DNA复制的机理;1958年Mathew Meselson和Franklin Stahl证实了两条DNA子双螺旋中的每一个都由一个母链和一个新合成的链组成。1959年Arthur Kornberg指出,新合成的DNA链与母链的碱基系列为互补的。这些发现打开了分子生物技术和通过重组技术合成蛋白新纪元。


免疫学领域的所有发现不仅应用在临床医学,而且还应用到临床化学和检验医学,它现在拥有命名为 “免疫化学”非常强大的工具。


这些技术的可用性和引入了计算机支持的分析仪,从上世纪80年代起,已经推动形成为检测特定蛋白的现代免疫化学方法。

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