质谱分析对检验医学成长的作用范文

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作者：沈立松马妍慧单位：上海交通大学医学院附属新华医院检验科

新生儿疾病筛查

质谱技术在该领域的发展已十分成熟。我国很多地区和医院都已采用LC-MS，利用衍生化法检测氨基酸、肉碱等化合物，可同时筛查十几种新生儿疾病（疾病种类可增加）（见表1）。质谱技术能够做到筛查效率高、结果可靠，费用相对低廉，这是常用分析方法例如细菌抑制法、放射免疫分析法、酶联免疫吸附试验、时间分辨荧光免疫分析法、荧光酶免疫分析法等不可企及的。可以预测，随着临床对于疾病的认识和方法的建立，筛查项目的数量将会逐渐增加。以我国每年2200万新生儿中有苯丙酮尿症患儿1700例和先天性甲状腺功能减低症患儿5000例计算，及时诊断和治疗有着十分重要的社会意义和经济效益。

具有临床意义的内源性和（或）外源性化合物的监测

内分泌激素和营养素的监测对个体的疾病诊断、预测和评价健康状态都是非常有帮助的。以维生素D及其代谢产物为例，国内外最新研究认为，维生素D与心血管疾病、代谢性疾病[5]和肿瘤等疾病的发生间具有一定相关性。目前，临床以检测25(OH)-D总量来表示维生素D状况，虽然25(OH)-D水平在体内波动小，相对而言，浓度较高易于测量，半减期较长(~3周)，但LC-MS检测法比放免法、酶免疫法等快速且灵敏，更耐用。1,25(OH)2-D3是维生素D状态最好的监测指标，但其在体内含量极低且不稳定，目前已开发出可用以检测1,25(OH)2-D3的LC-MS法，比放射免疫分析法有更高的特异度和灵敏度，且安全。另外，临床要求监测儿童体内极低量性激素变化情况，但免疫法检测低于试剂盒检测下限的数据波动很可能不能反映体内真实水平。质谱技术可为我们提供pg甚至是fg级的检测限，但需注意高分辨带来的高背景噪音问题，应综合考虑。

治疗药物监测

作为临床个体化治疗重要组成部分，对于一些血药浓度与疗效关系密切、有明确的有效浓度范围、治疗窗较窄、体内代谢个体差异大、药物中毒症状与疾病症状难以鉴别、用于长期治疗和抢救的药物等情况下，临床需测定体液中药物的浓度，指导临床个体化治疗，让患者利益最大化而风险最小化。美国病理学家学会研究表明，采用LC-MS法检测结果更具有真实性和实验可信度，已成为治疗药物监测必备的分析方法。目前，临床实验室仍以免疫分析为主要方法，质谱分析法由于自动化程度不足和缺少认证试剂在近期内难以取代前者，但依旧是实验室非常好的参考方法。

微生物鉴定

感染性疾病的病原学诊断仍以微生物的分离培养作为“金标准”，但能培养成功的仅为少数，且病原体（尤其是真菌）的培养周期较长，费用颇高，因此微生物非培养技术正是为满足难培养或者感染早期诊断需要所建立的方法，包括蛋白质组学、基因组学、宏基因组技术、DNA指纹技术、分子杂交及生物芯片技术等。此处介绍应用MALDIBiotyper高通量微生物鉴定系统，通过鉴定病原体自身独特的蛋白质组成，在MALDI-TOF质谱仪中得到指纹图。该系统另一个重要的组成部分是已包含3千多种微生物蛋白特征指纹图谱数据库，通过特征模式峰的匹配值作鉴定。质谱技术鉴定微生物的优点在于其操作简单（微生物单个菌落前处理简单）、快速且高通量（每1.5h可检测100个样本），灵敏度高（100ng蛋白即可检出），准确率高(<5u，m/z：~10000u)，成本经济（<1欧元），稳定性及重现性好（微生物蛋白指纹谱峰主要集中在2～20ku质量范围内，这些持续高表达的蛋白质受微生物生长环境和状态影响很小），以上优点使得质谱技术在病原体临床诊断方面具有广阔的应用前景。同时，我们也需要认识到质谱技术的限制性，虽然其在微生物检定中可快速、准确、早期地诊断感染性病原体，但仍不能替代药敏实验。合理、正确、综合地将有限的实验数据变为高效的诊断信息才是检验的目的，质谱技术的加入不仅没有妨碍反而极大程度地推进了检验医学的发展。

生物标志物研究

由于质谱技术的高灵敏度、高准确率及易于自动化等特点，毫无疑问地成为解决蛋白质组学关键手段之一，在生物标志物研究中是必不可少的一种手段。生物质谱技术在其中扮演了重要角色，其测定生物大分子的相对分子质量高达400ku，准确率高达0.100%～0.001%，远高于目前常规应用的十二烷基硫酸钠电泳和高效凝胶色谱技术。利用肽质量指纹谱技术，结合蛋白质数据库检索，可实现对蛋白质的快速鉴别和高通量筛选，寻找新的生物标志物。同时，利用生物质谱的准确相对分子质量测定，可实现对二硫键和自由巯基及蛋白质翻译后修饰如糖基化等的快速定位与确定，包括SNPs在内，生物质谱已实现对数十个碱基寡核苷酸的分子量和序列进行测定，应用浸入分裂法结合MALDI-TOF质谱可对基因组SNPs进行分析，该法既节省时间，又适于高通量分析，有利于特异性基因的定位、鉴定和功能表征。

质谱分析技术在检验医学中的应用前景新药物（尤其是靶向药物）和生物制品的不断涌现、基因治疗的重大突破、蛋白质组学和代谢组学的重要发现都是检验医学利用高新技术新一轮发展的重要契机。我国质谱技术在实验室中的使用多为研究型应用，质谱分析技术是否能够整合到检验医学常规实验室，是否可取代常规实验室检测，如何作为常规检查方法开展检测等，以上在世界范围内均属于热点问题。

质谱技术以其高准确率和特异度的特点，在某些领域如新生儿筛查中已有前瞻性研究证实，如质谱技术对9例中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（MCDA）患儿的诊断准确率达100%，对降低患儿智力损害和致残率、病死率方面具有不可替代的作用。在某些领域，如治疗药物、肿瘤标志物、激素或半胱氨酸等免疫生化项目检测，液相串联质谱和免疫分析方法目前都是临床检测的常用方法。就现阶段而言，传统免疫分析仍是实验室主要检测方法，质谱分析则为实验室参考方法，主要因质谱检测平台的建立需大量的资金投入和服务成本；其结果受到基体效应和离子抑制的影响，来自不同实验室的结果不一定具有可比性；自动化程度不如免疫分析方法；SFDA准入等因素使得质谱技术的应用在医院常规实验室会受到一定制约。但质谱分析拥有更高的灵敏度和特异度（相较于免疫分析的交叉反应具有绝对优势）；成本经济且高通量（可实现一次实验检测多个指标）；部分检测已获得美国食品药品监督管理局和欧洲共同体认可，这些都是质谱技术在检验医学应用的主要优势。

在西方国家，质谱已在临床实验室应用了20年，临床实验室标准化研究所已了临床质谱的使用指南，从临床质谱定量检测方法评估、准确率、精确度评估、线性关系和范围评估到方法比较和偏差评估等。这些经验是否能够使得我们获得事半功倍的效果，有赖于我们自己的努力。目前，还没这样一组临床数据的公布，表明质谱分析技术比免疫分析技术或者其他检测提供的数据使患者得到更好治疗效果。我们十分期待这样的研究成果，这些数据的公布定会推动临床优先技术的发展，也将推动检验医学的发展。