2008年,PUBMED數據庫中以"mass spectrometry"為關鍵詞的文章量已超過1萬篇/年,近十年來明顯呈逐年攀升的趨勢。目前常用于臨床診斷領域的質譜技術包括液相色譜-串聯質譜(LC-MS/MS)、基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜(MALDI-TOF)、四極桿液相色譜-質譜和電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)等。
早期質譜技術主要用于同位素測定和無機元素分析。隨著技術的進步,其應用涵蓋了石油工業、化學工業以及有機物分析等領域。
20世紀60年代,氣相色譜聯合質譜模式的出現使得質譜技術首次進入生物醫學領域。20世紀70年代末,隨著大氣壓電離技術的成功研發和日趨成熟,液相色譜-質譜(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)模式以高靈敏度、高分辨率和高準確性等特點,深受科研人員和臨床檢測的青睞。
20世紀80年代,快原子轟擊、電噴霧和激光輔助解吸等"軟電離"技術的發展,使生物大分子轉變成氣相離子成為可能,更適合蛋白質、酶、核酸和糖類等生物大分子聚合物的檢測,大大拓寬了質譜技術在生物醫學領域中的應用。
1994年美國《分析化學》雜志登載的相關綜述中宣布"生物質譜學的時代已經到來"。
質譜檢測技術在國外醫學檢驗領域的應用概況
歐美發達國家最早將質譜技術引入醫學檢驗部門,發展相對成熟。目前,服務于臨床診療的質譜檢測項目已達400余項,主要涉及臨床化學、臨床免疫學以及臨床微生物鑒定等領域,亦被用于建立臨床化學檢測項目的參考測量程序和研制參考物質。隨著臨床對個體化和精準化醫療需求的增加,基于質譜技術的基因組學、蛋白組學、代謝組學等研究成果正不斷轉化至臨床實踐。最近全自動化的LC-MS/MS分析儀器問世,這將大大推動質譜分析技術在醫學檢驗領域更廣泛應用。
1、質譜技術在臨床微生物中的應用
臨床微生物檢驗在感染性疾病診斷、用藥指導、醫院感染控制、抗菌藥物管理等多方面均扮演著不可或缺的角色?;诒硇偷膫鹘y微生物鑒定方法,包括革蘭染色、微生物培養和生化試驗等,因檢測同轉時間較長、方法敏感性欠佳,影響病原微生物鑒定的速度和準確性,一定程度上影響了感染性疾病早期的診療。
得益于快速、準確、靈敏、自動化及高通量等優勢,質譜技術在微生物領域的應用范圍越來越廣,已用于多類型樣本中細菌和真菌的直接鑒定,并在微生物耐藥性分析、分型和毒力研究等方面也已顯現成效。在歐美等發達國家,質譜技術已在臨床微生物實驗室逐漸得到普及,在很大程度上取代傳統微生物鑒定方法服務于臨床診療。
質譜技術對微生物的精準鑒定和分析基于已建立的微生物胞膜蛋白質、脂多糖、核酸等的指紋數據庫。根據數據庫的不同,微生物鑒定結果有所差異。近年來,歐美發達國家致力于完善商業化的鑒定數據庫,如Mayo Clinic Custom MALDI-TOF MS數據庫目前已經囊括1 599個質譜詞目,包括了商業數據庫中未入庫的微生物數據。
2、質譜技術在檢測標準化中的應用
質譜技術常作為參考方法,用于建立參考測量程序和為校準品賦值。1974年,Siekmann等最早建立了采用氣相色譜-質譜技術的檢測醛固酮的參考方法,此后采用質譜技術的參考方法的擴展至檢測非肽類激素、代謝物和某些底物等方面。
1997年,國際物質量咨詢委員會(CCQM)將同位素稀釋質譜原理定為一級(基準)測量原理之一,自此基于同位素稀釋質譜原理的方法在生物和臨床化學溯源性和標準化研究中受到重視。截止2015年,JCTLM公布的79個分析項目中,有近一半的參考測量程序采用的是液質聯用或氣質聯用技術,主要用于藥物、代謝物和底物、非肽激素、蛋白質和維生素和微量營養物項目檢測。質譜技術為醫學檢驗標準物質的研制提供了技術保障,是目前臨床檢驗參考方法的最佳選擇。
3、質譜技術臨床應用的規范化
2007年CLSI首先發布C50A Mass Spectrometry in the Clinical Laboratory文件,內容主要涉及質譜技術在臨床檢驗部門開展的總體原則,但未提供方法開發、確認和質量評估等方面的參考。
2014年CLSI出臺C62-A Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Methods指導文件,闡述儀器常規使用和方法開發前所需考慮的要點,提出了方法研發、性能預確認、性能確認、質量評估和實施后監測的最佳方案,旨在為臨床檢驗部門提供全面、普適的方法開發和確認路徑框架,使質譜的檢測性能符合臨床應用需求。標準化指南文件引導美國質譜分析技術的臨床應用步入科學規范的發展之路。
質譜檢測技術在我國醫學檢驗領域的應用現狀和未來發展
1、我國質譜檢測技術的應用現狀
我國臨床醫學檢驗部門的質譜技術應用處于起步階段,無論是數量還是種類都與歐美等發達國家相距甚遠。僅有少量第三方醫學檢驗機構和三甲醫院開展質譜技術相關的臨床檢測項目,且大多僅作為臨床研究,無法滿足臨床個體化和精準化診療日趨增長的需求。專業人才的稀缺,方法建立和性能評價經驗的匱乏,臨床應用指南和管理政策的缺失,以及臨床轉化研究的欠缺,這些都嚴重阻礙質譜技術轉化至臨床實踐。
對于我國臨床檢驗部門現狀而言,質譜技術臨床應用的發展需求遠重于監管需求。如何滿足日益增長的臨床需求,鼓勵質譜技術在醫學檢驗中得到科學普及和規范應用是我們需要考慮的問題。
2、我國質譜檢測技術的發展
專業人才培養是醫學檢驗部門迎接質譜檢測時代來臨的基礎。不同于臨床常規檢測,質譜技術專業人才需經過長期培訓、臨床實踐和經驗積累,醫學檢驗部門應在引入質譜技術前充分重視專業人員的培養工作。目前國內臨床醫學檢驗部門缺乏大量有經驗的質譜技術專業人才,這嚴重制約了質譜技術快速轉化至臨床實踐。
我國醫學檢驗部門對質譜檢測新項目建立和方法性能評價的經驗相對不足,大多參照國外文獻和少部分國內經驗進行方法學建立、性能評價、設立評估標準和質量管理。這種自我管理模式為內部質量管理和外部標準化帶來巨大挑戰,因此亟待我國相關部門出臺針對質譜相關的臨床實踐指南以規范質譜臨床檢測。
國內不同醫學檢驗部門間技術水平與服務能力參差不齊,人員素質和檢測系統存在顯著差異,若放松對質譜技術臨床應用的監督和管理,任其恣意發展,最終帶來的只能是"亂象"。而直接參照美國FDA的監管設想則將可能極大阻礙我國質譜技術在醫學檢驗領域的發展。
在商品化檢測方法正式投入臨床使用前,廠商會招募正常人群、疾病對照組以及疾病組以建立和驗證檢測方法的正常人參考范圍,設立適當人群的醫學決定水平。
3、質譜檢測技術的應用前景
個體化和精準醫療的發展在很大程度上依靠準確可靠的檢測結果,尤其高新檢測技術(例如質譜技術)。質譜技術的臨床應用成果在臨床生化檢驗、臨床免疫學檢驗、臨床微生物檢驗以及臨床分子生物診斷等領域中已開始顯現成果,成為臨床常用檢測技術的一種重要技術。質譜技術的臨床應用前景廣闊。我們應該滿懷熱情地歡迎質譜技術進入醫學檢驗領域,科學積極地推進質譜技術的臨床應用,為臨床醫療決策提供更加精確可靠的結果和信息。(生物谷世聯博研Bioexcellence)
小編推薦會議 2019臨床質譜與高端醫學檢驗發展論壇
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