尿液中包含了丰富的疾病标志物信息，在临床诊断中一直具有重要的价值。尿液的颜色、性状、pH值常被用于辅助某些疾病的诊断与鉴别诊断。早在公元前5世纪，Hermogenes就指出尿液的颜色以及其他性质可能与某些特定的疾病相关。近年来，随着生物组学技术的兴起与发展，使用生物组学的方式在尿液寻找疾病标志物的研究逐渐受到重视。

目前在尿液中寻找标志物的研究主要集中在泌尿系统疾病，如急性肾损伤，急性肾移植排斥反应，肾癌，膀胱癌，前列腺癌等。在2003年，有研究者用表面增强激光解吸电离-飞行时间质谱（surface enhanced laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometer，SELDITOF-MS）的方式比较了正常人和肾细胞癌患者的尿液，发现了一些潜在的具有鉴别意义的蛋白信号。在2004年，也有学者使用二维凝胶电泳的方式比较了前列腺按摩之后的前列腺癌患者和良性前列腺增生患者的尿液蛋白质组，发现钙粒蛋白B（Calgranulin B），也叫迁移抑制因子相关蛋白-14（migration inhibitory factor-related protein 14，MRP-14）可能作为前列腺癌的潜在标志物等。尿液蛋白质组学不仅在泌尿系统疾病标志物的研究中发挥了重要的意义，在其他疾病的研究中也逐渐受到关注。在2008年，另外一位学者采用毛细管电泳-质谱（capillary electrophoresis-mass spectrum，CE-MS）联用的方式比较了冠心病患者和正常人的尿液蛋白质组，发现多种尿液多肽组合可以鉴别冠心病，灵敏度和特异性分别为98%和83%。2009年的一项研究，用二维凝胶电泳分别分析急性戊型肝炎与正常人的尿液蛋白质组，发现α1微球蛋白（α1-microglobulin）可能是潜在的疾病标志物。尿液蛋白的翻译后修饰信息（post-translational modification，PTMs），如糖基化和磷酸化亦是潜在的疾病标志物信息。

此外，已有一些报道指出对于某些疾病而言，特定的标志物在尿液比在血液中有更好的诊断意义。如尿液中的解整合素金属蛋白酶12和基质金属蛋白酶9水平可能与女性患乳腺癌的风险相关；尿液中锁链素（desmosine，DES）的升高可能与慢性阻塞性肺疾病的恶化相关。这些研究提示在尿液中寻找疾病标志物有着较好的应用前景。

作为体液重要组成部分之一的尿液，在寻找疾病标志物的方面具有很大的理论优势。尿液能反映泌尿系统及整个机体的生理和病理生理状态。与常用的研究样本血液相比，尿液具有以下优势：①尿液可以完全无创、连续、大量收集。而血液收集是有创的，一般只在某个时间点采集，并且采血量有限制。这样在尿中就更容易监测随时间改变的生物标志物的量的变化。②血液有严格的稳态调节，理论上血液中发生的变化会通过各种各样的机制，如肝脏降解，肾脏或者其他器官排出被清除，大部分的变化信息在血液中存在时间不长。而变化的信息正是疾病标志物的本质。尿液则没有稳态的调节，它可以累积更多种类、更大幅度的变化，机体的很多变化在尿中很可能得到体现，这样更容易在尿中找到疾病标志物。③尿液生物组信息含量丰富。尿液是最接近泌尿系统的体液，尿液生物组一部分来源于泌尿系统，一部分来源于血浆经肾小球滤过的产物。所以尿液生物组不仅能直接反映泌尿系统的功能状态，还能够保留血浆的一些信息，并在一定程度上反映血液和整个机体的状态。④尿液蛋白质组的组成复杂度相对较低，高丰度抑制效应不受高含量血浆白蛋白的影响，因此其中的低丰度蛋白（很有可能是潜在的疾病标志物）更容易得到鉴定。⑤有一些激素和细胞因子等分子量相对较小的蛋白在入血之后，会很快排泄进入尿液，这些蛋白在尿液中检测到的概率比在血中要大很多。⑥与血液不同，尿蛋白可以在较长时间内保持稳定。在尿液收集之前，尿中可能的蛋白降解过程已经完成。尿液在室温存放6小时或4℃存放3天后，其蛋白组成没有明显变化。而血液收集过程常伴随着蛋白酶的激活，对血液的取样操作要求更为严格。在大规模处理血液样本时，操作因素带来的样本差异不容忽视。尿液则因其相对稳定、容易处理，操作因素导致的样本差异较小，实验数据较易分析，也更能反映样本的真实信息。

生物标志物的研究没有像很多人预想的那样很快地取得很多成果。人们主要关注的还是血液中的标志物，毕竟血液和所有的器官都联系得那么直接和紧密。寻找标志物的地方可能不合适吗?可能有更好的生物标志物金矿吗?

稳定的内环境是高等生物的生存优势。血液更倾向稳定，而尿液是血液经过肾脏而生成，尿液完全没有稳定的必要性和机制。一个被引入到血液的变化，会被肝肾等器官利用各种机制把血液中的这个变化缩小，所以尿液有可能比血液更能体现这个引入的变化，当然这也决定了影响尿液的因素有很多。除了所研究的疾病的标志物，还有很多可能的干扰因素。影响尿液的因素越多，在生物标志物验证时就越需要大量的样本。由于尿液取得具有完全无创的特点，技术上、伦理上取得样本并不应该是瓶颈。尿蛋白质组样品能吸附在膜上，干燥真空的保存，这使得样品的保存不仅简便而且经济，像记录和保存病历一样，为全面系统地保存患者的生物学样品提供了可能性。非常有利于提高后续标志物大规模验证的效率和产出标志物的质量。由于尿液和泌尿系统天然的直接关系，从尿液中寻找泌尿系统疾病的生物标志物可能是生物标志物领域最容易取得突破的地方。

除此之外，亦有尿液生物化学相关交叉学科的研究，已经突破人们的常规思维而扩展出来。例如，2013年时布里斯托实验室和英国巴斯大学的研究人员可以从尿液中获得能量，他们开发出了一种新的燃料电池，可以将尿液转化成电能。这种靠尿液充电的电池是一种“价格低廉，可再生，可保持碳平衡”的产品，它几乎不会造成任何浪费，而且其生产成本只有2英镑（约合人民币18.5元）左右。此外，专家表示现有型号的燃料电池能充满手机，不过与太阳能、风能和氢能相比，它还比较弱。但是，这些研究人员并没有放弃，正集中精力致力于尿液电池的改进中。2016年7月，比利时根特大学科学家研究发明了一种用太阳能把尿液变饮用水和肥料的机器，相关技术可用在农村和发展中国家。

记录病历为分析病历，提高医疗水平奠定了基础，曾经改变了20世纪医学的面貌。全面大规模的保存尿液蛋白质组为深入解读患者的尿液信息提供了基础。现在的分析技术水平正在快速提高，如果能有更多的研究人员参加这个潜在金矿的挖掘，也许会极大地加快个体医学的发展，改变下一个世纪医学研究和医学实践的面貌。