检验医学的前沿技术及发展趋势

检验医学的前沿技术及发展趋势检验科概述质谱技术简介质谱技术的临床应用现状质谱技术的未来发展趋势 ‘EffectiveJanuary1,2015,manuscriptsreportingsexsteroidassaysasimportantendpointsmustuseMS-basedassaysincludingreportingorcitingtheirmethodswithsufficientdetailtoallowthemtobereproducedtogetherwithstandardqualitycontrol,specificityandreproducibilitymetrics’-JournalofClinicalEndocrinologyandMetabolism

《临床内分泌和代谢杂志》要求从2015年1月1日开始，投稿中类固醇性激素的检测必须使用质谱法。猜一个数字都比用免疫学方法检测女性睾酮的结果更准确Taiebetal.ClinChem2003;49:1381-95.最好的结果最差的结果睾酮的免疫学分析

利用同位素稀释气相色谱串联质谱（ID/GS-MS）评估10种常用的检测睾酮的商品化免疫分析试剂盒。

睾酮的质谱分析精准什么是质谱？测定分子／原子重量的仪器。将被测量的成分转化为气态的带电粒子，再按其质量／电荷比（m/z)分离并测量。质谱的关键组成和分析步骤进样系统（Inlet）：将样品转化为气态，送入离子源；离子源（Ion

Source）：将样品分子电离，形成带电荷的粒子－离子；质量分析器（Mass

Analyzer）：利用电磁场将来自离子源的不同质荷比离子按空间位置，时间先后或运动轨道稳定与否等形式进行分离；离子检测器

(Ion

Detector）：接受、检测和记录离子信号。离子化（Ionization）

将液态／固态分析成分转换为气态带电粒子类型：电子轰击电离electrosprayionization(ESI)大气压化学电离

（atmosphericpressurechemicalionization，APCI）基质附助激光解吸电离（matrixassistedlaserdesorptionionization，MALDI）电子轰击电离

Electrospray大气压化学电离

AtmosphericPressureChemicalIonization

基质附助激光解吸电离

MALDI质量分析器

Mass

Analyzer单一四级杆（singlequadrupole，MS）

三重四级杆（triplequadrupole，MS/MS）

四级杆粒子阱（quadrupoleiontrap，QIT）飞行质谱（timeofflight，TOF）傅里叶变换离子回旋共振（fouriertransformioncyclotronresonance，FTIC）四级杆（Quadrupole）由四根平行排列的棒状电极组成。一个直流固定电压（DC）和一个射频电压（RF）作用在棒状电极上，两对电极之间的电位相反。在特定电压条件只有特定m/z的离子可以通过四级杆达到检测器。其他的离子则与电极碰撞湮灭。四级杆质谱

SinglequadrupoleMS

类固醇激素谱-LC-MS/MS三重四级杆串联质谱

TriplequadrupoleMS（MS/MS）

由两个MS经碰撞室(CID)串联而成：Q1.一级MS，让目标离子(母离子)选择性通过，功能类似于分选器

Q2.碰撞室，母离子碰撞解离为子离子

Q3.二级MS，根据m/z，子离子被分离进入检测器通过不同扫描的方式记录即可得到串联质谱图谱,实现对待测物的定性通过样品中加入定量同位素内标，实现待测物定量检测睾酮特征峰飞行质谱

Time-of-FlightMS

质谱销售的快速增长～8%复合年均增长率$Millions2013201420152016质谱相关研究的快速增长质谱技术的临床应用应用领域新生儿疾病筛查内分泌激素检测治疗药物监测毒理学／镇痛药物管理蛋白／多肽生物标志物微生物组织病理学检测物质主要小分子：氨基酸有机酸类固醇生物胺药物………少量蛋白／多肽：甲状腺球蛋白甲状旁腺激素………内分泌激素的检测

Endocrinology激素相关疾病：儿科遗传性激素相关疾病、先天性肾上腺增生症、家族性高醛甾酮过多症、多囊卵巢病成人生殖系统和第二性征的维持前列腺增生和前列腺癌原发性醛固酮增多症、肾上腺机能减退、肾上腺功能异常(如Cushing‘s综合症)雌激素缺乏及抗雌激素药治疗

vandenOuweland

et

al.

JournalofChromatographyB,Volumes883–884,2012,18–32睾酮（女）雌二醇（男）去甲肾上腺素醛固酮25羟维生素D同型半胱氨酸人体激素的浓度范围浓度低范围宽结构相似性质多样FT4FT3类固醇激素检测的方法学演变气相色谱串联质谱（GC-MS）检测尿类固醇激素（衍生化）－1960s

常规放射免疫分析（RIAs）检测血清类固醇激素

（包括有机提取和色谱分离）－1970s直接免疫分析（自动分析平台）－thelate1970s质谱检测

－since

19872013.10 ——杂志社发布性激素检测要求

2014.04 ——杂志社发布声明，组成“专家行动队”（SSARTF）进行科学审查2014.12 ——杂志社根据调研结果发布新的规定1.将要求扩展到所有类固醇激素。2.不再指定方法，但检测方法要求满足一定性能标准（精密度、准确度、特异性、灵敏度、重复性、和稳定性）。3.建议作者投稿时上交一个满足确认试验要求的列表。处理程序：新生儿疾病筛查

是指对每个出生的婴儿，通过实验室检测发现某些危害严重的先天性遗传代谢病,从而早期诊断、早期治疗，避免因脑、肝、肾等不可逆损害所导致的智力、生长发育障碍甚至死亡。

中间或旁路代谢产物蓄积,或终末代谢产物缺乏引起疾病。先天性遗传代谢病先天性遗传代谢病的特点单基因遗传病，大多数是常染色体隐性遗传,少数性遗传。

近千种，常见的有500-600种，总体发病率为0.5%。主要类型：氨基酸代谢障碍、有机酸血症、脂肪酸代谢障碍、核酸代谢异常症、金属代谢障碍、线粒体病。多在新生儿期、幼儿或儿童期发病，某些可至成人期开始发病。临床症状和体征缺乏特异性，常规检测缺乏特异标志物，极易造成误诊。串联质谱用于新筛

一个血样可检测30多种氨基酸、酰基肉碱等代谢产物,可对40多种代谢病进行筛查和诊断。氨基酸代谢病患者血中氨基酸水平异常；有机酸血症及脂肪酸代谢障碍病患者血中游离肉碱／酰基肉碱水平异常。检测体内氨基酸、游离肉碱及酰基肉碱的水平，综合判断多种遗传代谢病。串联质谱在新筛的应用

新生儿代谢病筛查谱

美国医学遗传学会(ACMG)建议将54种疾病纳入到新生儿筛查项目中，在29种首要疾病中代谢病占了16种。苯丙酮尿症（PKU)主要由于肝细胞内缺乏苯丙氨酸羟化酶或相关辅酶,导致苯丙氨酸(Phe)代谢障碍,苯丙氨酸及酮酸在体内蓄积。常染色体隐性遗传，为少数可治性遗传代谢病之一；低苯丙氨酸饮食治疗特异性精确度灵敏度操作简易自动化通量检测范围一次检测多个指标所需样本量经济收益✔✔✔✗✗✗✔✔✔✔质谱的方法学特点实现从进样到结果报告的全自动化趋势一：自动化数据审核10-20分钟质谱分析<1秒色谱分离数分钟样本前处理10-30分钟样本收集&转运数小时样本接收10-30分钟样本报告20-30分钟样本接收在线样本前处理多个色谱并连LIS-LIMS信息传递自动审核自动报告在线样本前处理8个通道／8个分析入口速度：>2000个样本／24小时LabCorp趋势二：使用更简易的样品类型干片斑点血、尿、唾液干片斑点样本的全自动处理流程已应用：新筛、氨基酸、药物、脂肪酸吹气采样采样膜样本的自动化处理趋势三：简化检测流程色谱不用于筛查试验，而只用在确诊阶段。改进电离方式：Paperspray、环境电离/BioMS/ionization.htm#LeafSpray研究“组学”标志物，并转化为常规检测高分辨质谱用于代谢组学研究监测肾移植糖尿病肾病的早期生物标志物糖尿病肾病的筛查蛋白组学多种蛋白蛋白翻译后修饰：磷酸化、甲基化趋势四：向大分子检测转化应用于更广泛的领域核酸检测：微生物鉴定基因突变检测SNP检测细胞鉴定肿瘤组织鉴定趋势五：临床应用范围的超越细胞学-单细胞鉴定组织学-鉴定肿瘤组织Alchler

and

Walch,Laboratory

inverstigation

(2015)95,422-