導讀

質(zhì)譜技術(shù)在過去的幾十年得到迅猛的發(fā)展。與傳統(tǒng)的檢測方法相比，質(zhì)譜技術(shù)具有高靈敏度、高特異性、高準確度、線性范圍寬及高通量等優(yōu)點，因而有眾多臨床實驗室已經(jīng)開始或積極準備應(yīng)用相關(guān)質(zhì)譜技術(shù)擴展專業(yè)范圍和提升檢驗?zāi)芰Α?nbsp;

本文來源：中華檢驗醫(yī)學雜志, 2019,42(6) : 395-398.

一、常用質(zhì)譜的類型及臨床應(yīng)用

（一）液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（liquid chromatography-mass spectroscopy，LC-MS）

LC-MS因其具有靈敏度和特異度高、檢測時間短、可以實現(xiàn)多重檢測、適用范圍廣的特點，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，已成為臨床檢驗工作中重要的前沿檢驗技術(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，會對新生兒產(chǎn)生嚴重的危害，如果不能及時發(fā)現(xiàn)，甚至可能危及生命。LC-MS可以在比較短時間內(nèi)高通量分析干濾紙血片上的氨基酸圖譜和肉堿圖譜，大大提高了檢測時間和通量。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?；o酶A羧化酶缺乏癥、極長鏈酰基輔酶A脫氫酶缺乏癥等。目前，美國和歐洲大部分的國家和地區(qū)已采用LC-MS/MS進行新生兒遺傳代謝性疾病篩查，已被業(yè)界認為是新篩的"金標準"方法。

在新生兒遺傳代謝病篩查中，傳統(tǒng)的免疫學方法由于方法學的限制，小分子物質(zhì)的干擾等原因，無法得到準確的結(jié)果；而且一次僅可檢測一種生物樣品成分。質(zhì)譜的一血多檢優(yōu)勢明顯，而且檢測項目越多綜合成本越低。這種高靈敏度、高通量、低成本的特點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：

當今藥代動力學的研究對檢測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，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在血藥濃度檢測、抗生素濃度檢測以及食品中化學農(nóng)藥殘留方面的檢測中。已經(jīng)有研究者建立了應(yīng)用LC-MS定量檢測人血漿中甲硝唑、2-羥基甲硝唑、丙戊酸、萬古霉素的方法并應(yīng)用于藥代動力學研究。結(jié)果表明與免疫檢測方法比較LC-MS方法更加靈敏。

目前血藥濃度檢測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、精準和經(jīng)濟的檢測方法。

3．維生素類檢測：

機體維生素的水平與生長發(fā)育、生理活動的正常進行都有密切關(guān)系，有大量應(yīng)用LC-MS檢測血清中維生素D水平的研究報道。目前臨床實驗室應(yīng)用LC-MS技術(shù)一次可進行多種不同類型維生素檢測，從而可大大降低檢測成本，具有檢測高效、高靈敏度及高特異性的特點，已經(jīng)作為維生素臨床檢測的主流技術(shù)。近年來，隨著生物體內(nèi)不同類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)用于維生素檢測在臨床實驗室有快速普及之勢。

4．激素類檢測：

目前臨床實驗室檢測激素的方法普遍使用的是化學發(fā)光或電化學發(fā)光方法（化學免疫法），但由于激素類物質(zhì)在生物樣品中含量低、免疫學方法存在的嗜異性及自身抗體干擾等問題，常常導致化學免疫方法用于激素檢測靈敏度不夠、穩(wěn)定性差，從而大大影響了臨床實驗室檢測激素結(jié)果的可信度。隨著質(zhì)譜技術(shù)的推廣應(yīng)用，LC-MS在激素檢測中發(fā)揮了重要作用，其高靈敏度、高穩(wěn)定性優(yōu)勢非常明顯，檢測項目快速增加，受到臨床內(nèi)分泌學科的高度認可。

5．腫瘤標志物篩選：

LC-MS可以高通量分析檢測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志物。目前，LC-MS對腫瘤標志物的篩選已經(jīng)取得了很大進展。Jasbi等應(yīng)用LC-MS分析了乳腺癌患者血漿中的代謝產(chǎn)物，檢測分析了具有潛在生物學相關(guān)性的105種代謝物。LC-MS也已經(jīng)應(yīng)用在早期非小細胞肺癌、胃癌等多種腫瘤標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，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志物在腫瘤診治中的靈敏度和特異性。

（二）氣相色譜質(zhì)譜技術(shù)（gas chromatography-mass spectroscopy，GC-MS）

1．尿液中代謝產(chǎn)物的檢測：

由于尿液中常包含如氨基酸、糖類、有機酸、醇類等代謝終產(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GC-MS檢測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)。

目前國內(nèi)已有實驗室建立了常見遺傳性代謝缺陷病的特征性代謝產(chǎn)物質(zhì)譜圖譜庫，通過檢測尿液中特征性代謝產(chǎn)物得到譜圖，之后與內(nèi)標峰面積進行比對，可以開展半定量測定。這種半定量方法雖簡便、快捷，但由于缺乏每種被測物質(zhì)的標準曲線，所以不屬于真正的定量，且實驗結(jié)果易受標本肌酐值影響，重復性和準確性有待進一步優(yōu)化，測定值難以與其他實驗室進行室間比較。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)后會導致不同系統(tǒng)的急性、亞急性疾病。快速有效地確定致毒物質(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，由于樣品的復雜性、毒物種類的廣泛性、分析目標物的不確定性、各種檢驗方法的局限性，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，通過質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫的比對查詢來確認未知化合物變得相對簡單易行。GC-MS具有與之相匹配的有機質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，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準。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)、強極性、易熱解的有毒有害物質(zhì)。LC-MS技術(shù)對于難揮發(fā)、強極性、熱不穩(wěn)定毒性化合物的分析具有一定的優(yōu)勢，是未來毒物篩查技術(shù)的發(fā)展方向之一，多種檢測手段的聯(lián)合使用可提高未知毒物篩查確證的效果。

（三）電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）

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能時，需要一些微量金屬離子的參與，這些離子的過多攝入或者不足都會不同程度引起生理功能的異常，因此需要檢測一些藥物、食物、環(huán)境中各種元素的含量。但一些藥物的成分復雜、微量元素含量低；環(huán)境中各種物質(zhì)元素組成復雜，檢測時相互干擾嚴重；傳統(tǒng)檢測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，不能滿足臨床檢測要求。自20世紀80年代問世以來，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，其具有對樣本類型要求較低，檢測靈敏度高、干擾少、超痕量檢測限、檢測線性范圍寬等諸多優(yōu)點。

（四）基質(zhì)輔助激光解吸飛行時間質(zhì)譜（matrix-assisted laser desorption/ ionization time-of -flight mass spectrometry，MALDI-TOF MS）

MALDI-TOF MS可用于對核酸、蛋白質(zhì)、有機物等的快速分析，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：

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

MALDI-TOF MS的優(yōu)勢還表現(xiàn)為不僅可以對分離菌進行鑒定，近期已有較多的報道應(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題，如數(shù)據(jù)庫不全導致部分不常見菌株的鑒定困難，亞種鑒定局限；樣本直接鑒定時，標本內(nèi)菌量對鑒定結(jié)果的影響；不同實驗室操作差異，對檢測重復性的影響等。

2．核酸分析：

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

二、質(zhì)譜臨床應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

在中國，臨床質(zhì)譜技術(shù)屬于新興的檢測方法，臨床應(yīng)用尚在起步階段，僅有某些大型醫(yī)院臨床實驗室和第三方醫(yī)學檢驗機構(gòu)開展了質(zhì)譜檢測，檢測項目也比較有限，其應(yīng)用廣度和深度都遠不如歐美國家。究其原因，既有行業(yè)政策環(huán)境的制約，也有實驗室能力及質(zhì)譜技術(shù)本身局限性等因素。

（一）行業(yè)政策的制約

由于質(zhì)譜技術(shù)的高靈敏、高能量等優(yōu)勢，其在臨床實驗室應(yīng)用具有廣闊的前景。但由于目前檢驗項目準入、收費定價等方面因素的制約，目前除了微生物鑒定方面的應(yīng)用外，其他方面的應(yīng)用無法廣泛開展，嚴重制約質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展。

（二）質(zhì)譜設(shè)備價格昂貴

目前質(zhì)譜技術(shù)在臨床實驗應(yīng)用普及性不足，質(zhì)譜設(shè)備價格昂貴，儀器維護和運行成本高也進一步限制了質(zhì)譜技術(shù)臨床實驗室的開展。

（三）技術(shù)自身的局限性

由于我國醫(yī)院（特別是大型醫(yī)院）臨床實驗室普遍具有標本量大、技術(shù)人員配備不足的問題，需要高自動化、高穩(wěn)定性、配套應(yīng)用試劑的檢驗設(shè)備支撐。而目前質(zhì)譜設(shè)備在臨床實驗室應(yīng)用還需要進行樣品前處理、人工進樣等相對復雜的步驟，無論從自動化、還是穩(wěn)定性等方面與目前實驗室廣泛應(yīng)用的常規(guī)檢驗設(shè)備相比都還存在不小的差距。

（四）實驗室條件不足

質(zhì)譜技術(shù)目前還屬于檢驗前沿技術(shù)，其應(yīng)用過程及結(jié)果分析的相對復雜性對實驗室技術(shù)人員的能力要求遠高于現(xiàn)有的常規(guī)檢驗設(shè)備。由于質(zhì)譜分析過程中揮發(fā)性有機溶劑等成分可能造成實驗室人員的損害，質(zhì)譜設(shè)備運行過程中對溫度、濕度要求高。這就要求質(zhì)譜運行實驗室具備排風及溫、濕度保障系統(tǒng)。

（五）方法學標準化需要提升

為了準確定量生物樣品中不同成分，生產(chǎn)廠家研發(fā)了不同方法學原理的不同類型質(zhì)譜。由于質(zhì)譜方法應(yīng)用于臨床常規(guī)檢驗時間還比較短，特別是國內(nèi)可以說是剛剛起步，質(zhì)譜設(shè)備常規(guī)應(yīng)用中，實驗室需要根據(jù)不同品牌、型號、檢測樣品中物質(zhì)類型、含量、檢測通量等對其方法學參數(shù)及條件進行優(yōu)化。盡管目前有一些企業(yè)在開發(fā)生產(chǎn)商品化試劑盒提供實驗室使用，但在實際應(yīng)用中仍然存在一定的局限性。

（六）質(zhì)量管理有待完善

由于質(zhì)譜操作過程中需要樣品前處理、人工進樣等相對復雜的流程，對操作人員的技術(shù)能力要求高，方法標準化水平低等原因，給實驗室分析前、中、后全過程質(zhì)量管理中人、機、料、法、環(huán)的控制帶來了挑戰(zhàn)。由于國內(nèi)質(zhì)譜技術(shù)臨床應(yīng)用目前還不夠普及，很多檢測方法為實驗室自建，如果再應(yīng)用于多種成分檢測，給室內(nèi)質(zhì)量控制的質(zhì)控品制備、檢測系統(tǒng)性能驗證、實驗室間比對等方面都帶來難度，目前質(zhì)譜檢測方法的實驗室間質(zhì)量評價還沒有全面展開。

綜合以上臨床質(zhì)譜發(fā)展的現(xiàn)狀，表明我國質(zhì)譜技術(shù)的臨床應(yīng)用較歐美發(fā)達國家還有較大的差距。要加快質(zhì)譜技術(shù)在臨床實驗室應(yīng)用，必須努力做好以下方面的工作：一是充分利用相關(guān)學術(shù)組織，積極圍繞質(zhì)譜技術(shù)臨床實驗室應(yīng)用需求、存在問題和解決措施等進行研討，并將研討結(jié)果形成報告提供給相關(guān)監(jiān)管部門作為其政策決策時參考；二是積極組織相關(guān)行業(yè)學會、質(zhì)譜儀器制造商、醫(yī)院檢驗科、第三方醫(yī)學獨立實驗室開展技術(shù)宣傳、人員培訓、標準化方法推廣；三是加強質(zhì)譜實驗室構(gòu)建、技術(shù)人員上崗、操作流程的規(guī)范化管理；四是聯(lián)合大學、研究所、設(shè)備制造商、實驗室技術(shù)人員，聯(lián)合申請相關(guān)科研基金或融資開展國產(chǎn)質(zhì)譜設(shè)備、利用質(zhì)譜技術(shù)原理開展專用質(zhì)譜設(shè)備（專門用于某一類型項目檢測）、及全自動化質(zhì)譜設(shè)備、質(zhì)譜儀器流水線的開發(fā)，擴大質(zhì)譜技術(shù)臨床實驗室應(yīng)用的普及，降低質(zhì)譜設(shè)備臨床應(yīng)用成本。期待在不久的將來，臨床質(zhì)譜技術(shù)能更好、更廣泛的為醫(yī)學檢驗服務(wù)，讓檢驗結(jié)果更加準確、快速、有效，為推進健康中國服務(wù)。