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我国临床质谱技术 拥有巨大的潜在应用前景
浏览: 发布日期:2019-08-13

  质谱是一种测量离子质荷比(质量-电荷比)的分析方法,最早由英国著名物理学家J. J. Thompson于1906年发明。可以把它想象成一杆特殊的天平,称量的是离子的质量。在这100多年的发展历史中,质谱技术不断进步发展,具有快速、高分辨率、高灵敏度、高特异性等优点。从80 年代开始,质谱发展成工业产品,最早应用于化学分析,生命科学科研和制药业。

  目前国内质谱技术的发展现况如何?目前主要在哪些医学领域得到了很好的运用?

  国内的质谱应用也和北美经过了同样的历程,最早应用于科研机构,随着制药的发展,质谱技术被广泛应用于新药研发,接着是食品,环境及临床应用领域。

  精确诊断是精准医疗的重要前提,作为生物样本内小分子分析的金标准方法,质谱技术是精准诊断实现过程中不可或缺的工具,也是临床检验技术重要的发展方向。近年来,精准医疗在逐步获得国际医疗机构认可和重视的同时,质谱技术在临床检测中的需求也越来越大,目前国内越来越多的第三方及医院相继建立了质谱分析平台,质谱技术也因其自身高灵敏度、高特异性、高技术型等特点一度成为了临床检验能力的一种标志。

  相比美国QUEST、Labcorp, MAYO Clinic等大型独立医学实验室而言,目前国内临床质谱发展还处于起步阶段,和北美2009-2010年前后的情况非常相近,临床质谱主要集中在个别大型独立实验室和少数三甲医院,开展项目主要包括遗传代谢病筛查、维生素系列检测、药物浓度监测、类固醇激素检测等,涉及项目非常有限,其中以微生物检测、新生儿筛查和维生素检测等领域的应用较为广泛。目前,中国临床应用正处于高速发展的前期。

  质谱技术的灵敏度和特异度这么高,是不是所有能运用的项目都要运用质谱技术?还是质谱技术会优先运用于某些项目?相对于传统的检测方法,质谱技术分别在检验医学各个领域明显优势在哪?

  每种方法都有各自的优缺点,需要根据综合需求选择检测方法学。比如一些项目免疫生化方法成熟准确,没有必要应用质谱方法,但对于小分子化合物生化指标,质谱对精准检测有绝对的优势。因为医疗体系收费的限制,现在很多检测项目在选择方法学时无奈以价格为第一考量,但是,检测结果的准确性是精准治疗的前提,如果检测结果不准确即使再便宜的方法也是更大的浪费且耽误病人的治疗甚至生命安全。

  从检测原理上来看,质谱技术与传统免疫法比较,检测结果具有更可靠性,因为质谱技术对样本中生物标志物的分析基于化合物本身的分子量、结构等化学性质,是一种直接分析方法,而不像免疫学方法是抗体和目标化合物反应,再去进行检测。液相串联质谱联用技术可以在复杂基质如人血清和血浆中获得更高的灵敏度和特异性及同时检测多组分,日渐成为生物样品中内源性痕、微量物质检测的“金标准”。对于那些在体内含量水平低,内源干扰多的物质定量分析就需要质谱技术来实现,比如说激素。激素的前体物质和代谢物大多时候结构相似或为同分异构体,放射免疫法的灵敏度可以达到检测需求,但所用抗体特异性不足,会和其他结构类似的物质发生反应,往往使结果偏高造成假阳性。而质谱法特异性强,是在分子水平检测,即使像睾酮和DHEA这样的同分异构分子也可以准确区分和定量,从而真正反映人体中激素水平状态。同时,质谱还可以通过微量样品一次进样检测代谢通路的多个相关的生化指标,可以精准诊断疾病。比如,诊断先天性肾上腺增生通常采用免疫学方法测定17-羟孕酮、氢化可的松、雄烯二酮,假阳性率非常高,用液相色谱串联质谱, 一次检测相关代谢通路可将假阳性率降低85.15%。特别是对于特殊人群,比如性腺功能减退的男性、更年期女性或者儿童来说,激素浓度更低,采用质谱法可以做到精准定量,指导医生给出更有效的治疗方案。

  在微生物检验方面,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)能大大缩短鉴定时间,临床往往因为细菌培养的耗时较长,医生在获得实验室报告前已经采取抗菌药物治疗,一定程度上造成了抗菌药物的滥用;另外质谱检测范围也从原本数百种细菌扩大到2000+种细菌。

  开展质谱技术需要哪些条件?从您回国这一年的经验来看,目前国内的情况下质谱在基层医院能否得到进一步的推广?还是仅限在“高大上”的医疗机构?如果在基层得到应用,是否对基层的常规检测项目和方法带来一定的冲击?

  质谱技术作为一种多功能的新型的检测技术,硬件已是完全工业产品化,虽然其功能非常强大,但方法学和质量管理体系是检测结果及应用的关键。同一台仪器, 如果样品处理方法不同,达到的检测的准确性和灵敏度会有很大的差异。这对传统的医院或检验实验室或检验人员来说都是一种新的挑战,但同时也是一种新的发展机遇。在中国临床质谱应用发展过程中,主要存在几个难点:仪器属于大型仪器,投资高,医院没有经费购买仪器;对人员技术要求高, 业界缺乏相关的专业应用技术人才; 没有相关质谱检测的收费标准;没有标准化的IVD方法学;没有成熟的质量管理体系。

  在方法学开发优化的过程中,还需要在质谱检测数据的判断标准、临床范围的建立、技术方法的掌握与人员培训、质量控制体系的建立等方面严格把控,要求具备完善的实验室管理体系和质量保证体系,对每一种方法均进行严格的性能验证,包括检测结果的准确性和重现性。