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临床检验

质谱技术具有的高灵敏度和专属性以及高通量分析性能,使其已经成为临床检验的重要工具。在欧美国家,大量临床检验实验室已广泛配备质谱分析平台,如Mayo Clinic、Quest Diagnostics、ARUP、LabCorp等,其中上述临检机构可开展的基于质谱的检测项目已超过200类。在我国,截止到2016年4月,CFDA总共批准了与质谱技术相关的进口器械12项,国产器械8项。目前,质谱在临床检验的主要应用领域包括:内源性代谢物、蛋白与多肽、药物监测,以及微生物鉴定等。

质谱临检的技术方法

目前,应用于临检的质谱技术主要以三重四级杆串联质谱和MALDI-TOF质谱为主,前者主要用于检测小分子物质和蛋白、多肽,后者主要用于微生物鉴定与基因突变位点分析。

现有的常规临检技术在临床应用中仍然存在一些弊端,如特异性、专属性不足,易受内源性结合蛋白、基质等因素干扰等。而质谱检测则可以很好地弥补上述问题。从检测原理来说,以目前临床最常用的三重四级杆串联质谱为例,质谱检测的主要过程与原理如下:

首先,在一级质谱中根据不同物质的质量数特征,特异性选择目标指标进行检测;然后将目标物质进行碎裂;最后,在二级质谱中再次根据质量数特征,对目标指标的特征性碎片进行选择性检测。质谱还可以通过结合色谱等预分离体系,实现更进一步的目标物质分离和特异性检测。

因此,相比上述常规临检方法,质谱法具有的优势包括:

  • •特异性:质谱具有绝对的特异性,例如质谱能够有效区分25羟基维生素D2和25羟基维生素D3;能够区分Parathyroid hormone的不同剪切片段。
  • •准确性:不存在自身抗体、内源性结合蛋白干扰,所导致检测假阴性的问题,例如被应用于Thyroglobulin检测。
  • •高通量:质谱可同时检测多个指标,例如串联质谱法一次上机可同时检测超过30种遗传代谢病相关指标。
  • •快速:可在几分钟到二十分钟内完成检测分析

质谱临检的应用:

目前,质谱在临床检验的主要应用领域包括:小分子内源性代谢物,蛋白与多肽、药物监测与微生物鉴定:

  • •小分子内源性代谢物检测,包括:新生儿遗传代谢病筛查(肉碱类、氨基酸类等)、25羟基维生素D、类固醇激素、胆汁酸等。质谱法已成为小分子代谢物检测的金标准。其中,串联质谱法进行新生儿遗传代谢病筛查是目前国内外开展最广的质谱临检应用。质谱法已超过其他检测方法,成为新生儿筛查最主流的临检技术,且增长速度最快。在我国,已有超过10多个省份的40多家医院和医疗服务机构已开展基于质谱的新生儿代谢病筛查(在英国、德国、澳大利亚、韩国、日本和台湾等国家和地区也已将串联质谱新生儿筛查列为法定筛查项目,筛查覆盖率基本达到90%以上),检测种类已逐步达到40多种,2015年我国筛查量已达170万人份。部分地区将新生儿代谢病质谱筛查纳入政府财政补贴。
  • •蛋白、多肽检测:相比于小分子代谢物检测,质谱用于蛋白、多肽的临床检测尚不多。在美国,采用LC-MS技术进行检测的蛋白/多肽项目如下(来自FDA网站):

其中,Expresys lungTM是一个标志物panel,含有11个标志物,用于肺结节良恶性判断(http://www.indidx.com/)的LDT产品。其采用了串联质谱的检测方案,体现了该技术能够同时定量多个指标的优势。

  • •药物监测:串联质谱法是免疫抑制类、精神类、抗菌类等药物进行药物浓度监测的金标准技术。此外,Mayo Clinic还提供基于LC-MS/MS的方法,监测抗体药物浓度的检测服务。
  • •微生物鉴定:传统的致病微生物检测大多采用微生物培养、生物化学和分子生物学的方法检测,不仅分析周期长而且没有明确的种群分型标准,往往造成分析结果的滞后和种类分型的误判。MALDI-TOF MS已经进入临床微生物实验室用于病原菌鉴定, 与传统的表型鉴定及分子生物学技术相比, 质谱更加快速、准确、成本低廉。

展望:

质谱在临检领域的应用,除了其技术方法本身在特异性、灵敏度、分析通量上的优势,还依赖于临检机构对质谱检测的观念更新,以及政府政策的支持。美国对临床质谱技术采用了兼顾监管和鼓励创新的LDT (Laboratory Developed Test)模式。在此模式下,只要是有CLIA执照的实验室,其研发的产品和技术服务就可以合法进入临床,合理收费,其检测结果可用于指导临床诊疗。2014年3月7日,上海医学会举行了“部分基因和质谱检测的实验室自建项目(LDT)的研讨会”。上海市卫计委医政处、规财处和发改委均对LDT 开展表示支持,鼓励医院在保证质量的前提下,开展LDT项目试运行。2016年3月3日,国家卫生计生委官方网站发布《国家卫生计生委办公厅关于临床检验项目管理有关问题的通知》,为临床实验室自建项目(LDT)开启绿色通道。可以预见,随着国家对LDT模式的开放和推广,临床质谱技术将会得到很好的发展,甚至在某些检测领域中替代放免等技术。

上海中科新生命拥有超过10年的质谱方法开发经验,已经建立了多种代谢物、蛋白质的特异性分析方法,通过基于三重四级杆质谱平台(经CFDA批准用于体外诊断(IVD)),我们为质谱的临床检测应用服务提供支持。

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