本文將介紹三種臨床檢測中應(yīng)用最多的質(zhì)譜:
1.基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜在微生物鑒定中的應(yīng)用
基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜(matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)是一種軟電離質(zhì)譜技術(shù), 特別適用于分析蛋白質(zhì)、多肽等生物大分子物質(zhì)。正是這一特點(diǎn)使其在分析完整微生物的蛋白質(zhì)譜方面具有很大的優(yōu)勢。由于所得到的蛋白質(zhì)圖譜中主要的分子離子峰為菌體內(nèi)高豐度、表達(dá)穩(wěn)定且進(jìn)化保守的核糖體蛋白,因此,其鑒定結(jié)果穩(wěn)定、可靠,可直接用于原始的臨床樣本的檢測,甚至可以不經(jīng)任何前處理直接用于檢測。相較于一些傳統(tǒng)的細(xì)菌鑒定手段,如革蘭氏染色、氧化酶等生化反應(yīng)動輒6-8小時的鑒定時間,MALDI-TOF MS的鑒定時間只需幾分鐘,聽起來就令人感到興奮。在歐洲,MALDI-TOF MS作為一項高效的微生物快速鑒定技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于臨床微生物鑒定。目前,在國內(nèi)已有很多家醫(yī)院使用MALDI-TOF MS做臨床微生物鑒定,并且已經(jīng)有兩三家企業(yè)獲得相關(guān)資質(zhì)。不久前,國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布了《基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜鑒別微生物方法通則》,該標(biāo)準(zhǔn)將于2017年12月1日開始實(shí)施,相信隨著越來越多的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)出臺,MALDI-TOF MS在臨床檢測中的應(yīng)用會越來越快速、規(guī)范。
2.LC-MS/MS在新生兒遺傳代謝病篩查、維生素檢測、內(nèi)分泌激素檢測、藥物血藥濃度監(jiān)測中的應(yīng)用
微生物鑒定的主要目的在于定性,而在臨床檢測中對于質(zhì)譜的應(yīng)用目的更多在于定量,如利用LC-MS/MS進(jìn)行新生兒遺傳代謝病篩查、維生素檢測、內(nèi)分泌激素檢測、藥物血藥濃度監(jiān)測等。在這類檢測中,離子源通常采用電噴霧源(Electron spray Ionization,ESI),有時也用到大氣壓化學(xué)電離源(atmospheric-pressure chemical ionization,APCI),質(zhì)量分析器通常采用三重四級桿(QQQ),以獲得更出色的定量能力。三重四級桿是定量重現(xiàn)性最好,同時又兼具高靈敏度的儀器。
用傳統(tǒng)免疫學(xué)方法做新生兒遺傳代謝病篩查,需針對每一種遺傳病準(zhǔn)備不同的試劑盒,過程復(fù)雜、費(fèi)時,結(jié)果準(zhǔn)確性差。利用LC-MS/MS對新生兒遺傳代謝病進(jìn)行篩查,可在一針進(jìn)樣中對一個標(biāo)本的23種以上氨基酸、有機(jī)酸和脂肪酸氧化代謝產(chǎn)物進(jìn)行快速的篩查和診斷,能檢測30種以上的遺傳代謝病。LC-MS/MS法新生兒遺傳代謝病篩查已經(jīng)成為國際上成熟而且流行的檢測技術(shù),在美國、德國、英國、日本等發(fā)達(dá)國家均被列為臨床檢驗(yàn)項目;在我國,該項目主要在婦幼保健院、婦產(chǎn)醫(yī)院和第三方醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展。
傳統(tǒng)免疫學(xué)方法檢測維生素含量效果較差,一是維生素分子量通常都很小;二是在體內(nèi)含量低,一般在ppm甚至ppb數(shù)量級;三是很難分別定量結(jié)構(gòu)相似物質(zhì),以維生素D為例,維生素D主要由D2、D3兩種活性成分組成,二者化學(xué)結(jié)構(gòu)相似、分子量相近,很難分別定量。而市面上LC-MS/MS的分辨率普遍在0.01amu,甚至更高,能分別精確定量維生素D2、D3。用LC-MS/MS可以檢測多種維生素,如脂溶性維生素A、D、E、K,水溶性維生素B、C,具有時間短、速度快、靈敏度高,定量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn),解決了傳統(tǒng)免疫學(xué)方法的諸多痛點(diǎn)。
一些激素在體內(nèi)通常與蛋白結(jié)合,用傳統(tǒng)免疫學(xué)方法檢測激素時,與激素結(jié)合的蛋白會干擾免疫分析,LC-MS/MS法前處理過程中去除了干擾蛋白,解決了免疫法內(nèi)在的問題,大大提升了特異性和準(zhǔn)確度。
LC-MS/MS可以快速、準(zhǔn)確定量一些藥物的血藥濃度,實(shí)現(xiàn)對治療藥物的高頻次監(jiān)測,如免疫抑制劑環(huán)孢素、他克莫司、西羅莫司,抗癲癇藥奧卡西平及其代謝產(chǎn)物、卡馬西平,疼痛藥物嗎啡、可待因,抗生素伏立康唑、替考拉寧等。LC-MS/MS已經(jīng)成為國外一些藥物檢測的金標(biāo)準(zhǔn)。
3.電感耦合等離子體質(zhì)譜在人體微量元素檢測方面的應(yīng)用
傳統(tǒng)的檢測人體微量元素的方法主要有生化法、電化學(xué)分析法和原子吸收光譜法,三種方法均有不足之處:生化法標(biāo)本用血量較大,需要前處理,操作復(fù)雜,澄清血清耗時長,試劑成本較高,檢測元素種類有限;電化學(xué)分析法可用于痕量檢測,但誤差較大,測定多種元素時,重復(fù)性差,污染嚴(yán)重,前處理極其繁雜耗時,結(jié)果不穩(wěn)定;原子吸收光譜法雖然具有成本低的優(yōu)勢,但每次分析只能檢測一種元素。
電感耦合等離子體質(zhì)譜(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)可以檢測多種人體微量元素,與傳統(tǒng)方法相比,其靈敏度高、線性范圍寬、干擾少、穩(wěn)定性好、分析通量高、樣本前處理簡單,是最準(zhǔn)確的無機(jī)元素分析方法之一。ICP-MS可檢測多種生物樣本,如血液、尿液、毛發(fā)等,用于輔助臨床疾病和職業(yè)病的診斷。
此外,最新的質(zhì)譜臨床應(yīng)用還有腫瘤的早期診斷、基因測序、代謝組學(xué)的研究等。
綜上,質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用于臨床檢測的優(yōu)點(diǎn)在于其高特異性、高靈敏度、多通道檢測、受限少、和單次費(fèi)用低等。然而目前質(zhì)譜應(yīng)用于臨床檢測也存在一些問題,如質(zhì)譜儀器售價高昂,一次性儀器投入大,對技術(shù)人員要求高,自動化程度低,缺乏統(tǒng)一明確的標(biāo)準(zhǔn),缺乏已有的方法學(xué)驗(yàn)證等。因此,在開發(fā)質(zhì)譜臨床檢測項目時,要明確其臨床需求和判讀標(biāo)準(zhǔn),以制定合理、成熟的技術(shù)方案和質(zhì)量規(guī)范。(世聯(lián)博研(Bioexcellence)世聯(lián)博研Bioexcellence)
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2019臨床質(zhì)譜與高端醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)發(fā)展論壇
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