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作者：芽譜
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常用質(zhì)譜的類(lèi)型及臨床應(yīng)用

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LC-MS因其具有靈敏度和特異度高、檢測(cè)時(shí)間短、可以實(shí)現(xiàn)多重檢測(cè)、適用范圍廣的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于血液、尿液等樣品中的各種代謝產(chǎn)物以及蛋白質(zhì)、多肽、維生素、激素等分析，已成為臨床檢驗(yàn)工作中重要的前沿檢驗(yàn)技術(shù)。

1．新生兒遺傳代謝病篩查

遺傳代謝病又叫做先天代謝缺陷，會(huì)對(duì)新生兒產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，甚至可能危及生命。LC-MS可以在比較短時(shí)間內(nèi)高通量分析干濾紙血片上的氨基酸圖譜和肉堿圖譜，大大提高了檢測(cè)時(shí)間和通量。目前已有研究表明LC-MS可以篩查出的遺傳代謝病包括高苯丙酮酸血癥、高胱氨酸尿癥、瓜氨酸血癥、甲基丙二酸血癥、3-甲基巴豆酰基輔酶A羧化酶缺乏癥、極長(zhǎng)鏈酰基輔酶A脫氫酶缺乏癥等。目前，美國(guó)和歐洲大部分的國(guó)家和地區(qū)已采用LC-MS/MS進(jìn)行新生兒遺傳代謝性疾病篩查，已被業(yè)界認(rèn)為是新篩的"金標(biāo)準(zhǔn)"方法。

在新生兒遺傳代謝病篩查中，傳統(tǒng)的免疫學(xué)方法由于方法學(xué)的限制，小分子物質(zhì)的干擾等原因，無(wú)法得到準(zhǔn)確的結(jié)果；而且一次僅可檢測(cè)一種生物樣品成分。質(zhì)譜的一血多檢優(yōu)勢(shì)明顯，檢測(cè)項(xiàng)目越多綜合成本越低。這種高靈敏度、高通量、低成本的特點(diǎn)使其成為臨床新生兒代謝病篩查常用的技術(shù)手段之一。

2．藥物濃度檢測(cè)

當(dāng)今藥代動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)檢測(cè)通量和靈敏度都有較高的要求，LC-MS在這方面具有突出優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在血藥濃度檢測(cè)、抗生素濃度檢測(cè)以及食品中化學(xué)農(nóng)藥殘留方面的檢測(cè)中。已經(jīng)有研究者建立了應(yīng)用LC-MS定量檢測(cè)人血漿中甲硝唑、2-羥基甲硝唑、丙戊酸、萬(wàn)古霉素的方法并應(yīng)用于藥代動(dòng)力學(xué)研究。結(jié)果表明與免疫檢測(cè)方法比較，LC-MS方法更加靈敏。

目前血藥濃度檢測(cè)的主要方法有光譜法、免疫法、色譜法、質(zhì)譜法等。相比于傳統(tǒng)方法，質(zhì)譜法是更為靈敏、精準(zhǔn)的檢測(cè)方法。

3．維生素類(lèi)檢測(cè)

人體維生素的水平與生長(zhǎng)發(fā)育、生理活動(dòng)的正常進(jìn)行都有密切關(guān)系，有大量應(yīng)用LC-MS檢測(cè)血清中維生素D水平的研究報(bào)道。目前臨床實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用LC-MS技術(shù)一次可進(jìn)行多種不同類(lèi)型維生素檢測(cè)，從而可大大降低檢測(cè)成本，具有檢測(cè)高效、高靈敏度及高特異性的特點(diǎn)，已經(jīng)作為維生素臨床檢測(cè)的主流技術(shù)。近年來(lái)，隨著生物體內(nèi)不同類(lèi)型維生素含量變化與疾病關(guān)系研究的不斷深入，LC-MS方法應(yīng)用于維生素檢測(cè)在臨床實(shí)驗(yàn)室有快速普及之勢(shì)。

4．激素類(lèi)檢測(cè)

目前臨床實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)激素的方法普遍使用的是化學(xué)發(fā)光或電化學(xué)發(fā)光方法（化學(xué)免疫法），但由于激素類(lèi)物質(zhì)在生物樣品中含量低、免疫學(xué)方法存在的嗜異性及自身抗體干擾等問(wèn)題，常常導(dǎo)致化學(xué)免疫方法用于激素檢測(cè)靈敏度不夠、穩(wěn)定性差，從而大大影響了臨床實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)激素結(jié)果的可信度。隨著質(zhì)譜技術(shù)的推廣應(yīng)用，LC-MS在激素檢測(cè)中發(fā)揮了重要作用，其高靈敏度、高穩(wěn)定性?xún)?yōu)勢(shì)非常明顯，檢測(cè)項(xiàng)目快速增加，受到臨床內(nèi)分泌學(xué)科的高度認(rèn)可。

5．腫瘤標(biāo)志物篩選

LC-MS可以高通量分析檢測(cè)腫瘤患者與健康人體液中代謝成分的差異，從而篩選出潛在的腫瘤標(biāo)志物。目前，LC-MS對(duì)腫瘤標(biāo)志物的篩選已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。Jasbi等應(yīng)用LC-MS分析了乳腺癌患者血漿中的代謝產(chǎn)物，檢測(cè)分析了具有潛在生物學(xué)相關(guān)性的105種代謝物。LC-MS也已經(jīng)應(yīng)用在早期非小細(xì)胞肺癌、胃癌等多種腫瘤標(biāo)志物的篩選與鑒定中。充分利用質(zhì)譜技術(shù)的高通量特點(diǎn)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)的綜合分析能力，必將大幅提升生物標(biāo)志物在腫瘤診治中的靈敏度和特異性。

Reference：Jasbi P, Wang D, Cheng SL, Fei Q, Cui JY, Liu L, Wei Y, Raftery D, Gu H. Breast cancer detection using targeted plasma metabolomics. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2019 Jan 15;1105:26-37.

doi: 10.1016/j.jchromb.2018.11.029. Epub 2018 Dec 3. PMID: 30562627.

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1．尿液中代謝產(chǎn)物的檢測(cè)

由于尿液中常包含如氨基酸、糖類(lèi)、有機(jī)酸、醇類(lèi)等代謝終產(chǎn)物，其濃度高于血清，易于收集，而且大部分代謝產(chǎn)物易揮發(fā)，所以可通過(guò)GC-MS檢測(cè)尿液的特征性代謝產(chǎn)物，為診斷遺傳代謝缺陷病提供可靠的依據(jù)。

目前國(guó)內(nèi)已有實(shí)驗(yàn)室建立了常見(jiàn)遺傳性代謝缺陷病的特征性代謝產(chǎn)物質(zhì)譜圖譜庫(kù)，通過(guò)檢測(cè)尿液中特征性代謝產(chǎn)物得到譜圖，之后與內(nèi)標(biāo)峰面積進(jìn)行比對(duì)，可以開(kāi)展半定量測(cè)定。這種半定量方法雖簡(jiǎn)便、快捷，但由于缺乏每種被測(cè)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，所以不屬于真正的定量，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果易受標(biāo)本肌酐值影響，重復(fù)性和準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步優(yōu)化，測(cè)定值難以與其他實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行室間比較。隨著GC-MS分析技術(shù)的發(fā)展普及，它已經(jīng)成為遺傳代謝缺陷病早期篩查與診斷的可靠手段。

2．在毒物篩查中的應(yīng)用

臨床上誤食有毒有害物質(zhì)后會(huì)導(dǎo)致不同系統(tǒng)的急性、亞急性疾病?？焖儆行У卮_定致毒物質(zhì)是后續(xù)臨床治療的關(guān)鍵。在臨床毒物分析診斷工作中，由于樣品的復(fù)雜性、毒物種類(lèi)的廣泛性、分析目標(biāo)物的不確定性、各種檢驗(yàn)方法的局限性，使得毒物篩查技術(shù)一直備受毒物分析工作者的重視。隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)的比對(duì)查詢(xún)來(lái)確認(rèn)未知化合物變得相對(duì)簡(jiǎn)單易行。GC-MS具有與之相匹配的有機(jī)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)，該技術(shù)也是到目前為止最為成熟的技術(shù)，是未知毒物篩查確證的金標(biāo)準(zhǔn)。GC-MS在毒物篩查中，可以快速、高效、方便地為臨床診斷、治療提供依據(jù)。GC-MS不適于難揮發(fā)、強(qiáng)極性、易熱解的有毒有害物質(zhì)。LC-MS技術(shù)對(duì)于難揮發(fā)、強(qiáng)極性、熱不穩(wěn)定毒性化合物的分析具有一定的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)毒物篩查技術(shù)的發(fā)展方向之一，多種檢測(cè)手段的聯(lián)合使用可提高未知毒物篩查確證的效果。

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人體內(nèi)許多生物大分子如蛋白質(zhì)、核酸、激素、酶等在維持正常的生理機(jī)能時(shí)，需要一些微量金屬離子的參與，這些離子的過(guò)多攝入或者不足都會(huì)不同程度引起生理功能的異常，因此需要檢測(cè)一些藥物、食物、環(huán)境中各種元素的含量。但一些藥物的成分復(fù)雜、微量元素含量低；環(huán)境中各種物質(zhì)元素組成復(fù)雜，檢測(cè)時(shí)相互干擾嚴(yán)重；傳統(tǒng)檢測(cè)生物體微量元素的方法如原子吸收法、原子熒光法等操作繁瑣、穩(wěn)定性較差，不能滿足臨床檢測(cè)要求。

自20世紀(jì)80年代問(wèn)世以來(lái)，ICP-MS質(zhì)譜儀的應(yīng)用得到迅速的發(fā)展。除C、H、O以外，元素周期表中幾乎所有的元素都可以使用ICP-MS完成定量分析。而且，其具有對(duì)樣本類(lèi)型要求較低，檢測(cè)靈敏度高、干擾少、超痕量檢測(cè)限、檢測(cè)線性范圍寬等諸多優(yōu)點(diǎn)。

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MALDI-TOF MS可用于對(duì)核酸、蛋白質(zhì)、有機(jī)物等的快速分析，包括目前臨床應(yīng)用最為廣泛的微生物鑒定、核酸分析等。

1．微生物鑒定

臨床微生物實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣本中細(xì)菌的鑒定主要依賴(lài)于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法如形態(tài)學(xué)、生化反應(yīng)、免疫學(xué)等，檢測(cè)周期長(zhǎng)且部分疑難菌種不易鑒定，不能滿足臨床診斷時(shí)效的需要，尤其是應(yīng)對(duì)菌血癥、敗血癥等重癥感染的情況。MALDI-TOF MS在這方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)對(duì)樣品純度要求不高，可以直接使用臨床樣本，或者經(jīng)過(guò)分離培養(yǎng)挑選單菌落進(jìn)行檢測(cè)，獲得其蛋白質(zhì)譜圖，與更新的微生物數(shù)據(jù)庫(kù)參考圖譜進(jìn)行比對(duì)，從而鑒定至屬、種、乃至亞種的水平，縮短了鑒定的時(shí)間。對(duì)臨床常見(jiàn)的隱球菌鑒定，MALDI-TOF MS也表現(xiàn)了極好的鑒定能力。

MALDI-TOF MS的優(yōu)勢(shì)還表現(xiàn)為不僅可以對(duì)分離菌進(jìn)行鑒定，近期已有較多的報(bào)道應(yīng)用其鑒定血培養(yǎng)瓶增菌后的微生物。但MALDI-TOF MS臨床微生物鑒定應(yīng)用中仍然存在一些問(wèn)題，如數(shù)據(jù)庫(kù)不全導(dǎo)致部分不常見(jiàn)菌株的鑒定困難，亞種鑒定局限；樣本直接鑒定時(shí)，標(biāo)本內(nèi)菌量對(duì)鑒定結(jié)果的影響；不同實(shí)驗(yàn)室操作差異，對(duì)檢測(cè)重復(fù)性的影響等。

2．核酸分析

相比與傳統(tǒng)PCR技術(shù)，MALDI-TOF MS在基因SNP檢測(cè)方面具有一次檢查多個(gè)位點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)?；趩螇A基延伸基礎(chǔ)上的MALD-TOF MS核酸檢測(cè)技術(shù)，能夠快速、可靠、高通量開(kāi)展SNP位點(diǎn)分析。目前MALDI-TOF MS技術(shù)已較為廣泛的應(yīng)用于個(gè)體識(shí)別和親權(quán)鑒定、胎兒RHD基因型鑒定、軟骨發(fā)育不全基因篩查、耳聾基因熱點(diǎn)突變檢測(cè)等方面。

據(jù)說(shuō)，如今普通醫(yī)院與世界頂尖醫(yī)院的距離，就是一臺(tái)臺(tái)質(zhì)譜檢測(cè)儀。這話有夸張成分，卻在某種程度上反映了質(zhì)譜檢測(cè)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域“正當(dāng)紅”的地位。有投資人將質(zhì)譜檢測(cè)市場(chǎng)譽(yù)為“基因檢測(cè)后的下一個(gè)百億藍(lán)?！?，畢竟精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展很大程度上得依靠準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)結(jié)果，而這，正是質(zhì)譜技術(shù)的一大本領(lǐng)。