上海儿童医院

质谱的基本原理


将分析物离子化为各种质荷比(m/z)不同的带电粒子 应用电磁学原理, 带电粒子按m/z在空间或时间上产生分 离排列成的图谱 根据它们所形成的谱图、离子峰强度对分析物进行鉴定 若同时加入被检测物质对应的内标或外标，既可以进行定 量检测。
MS/MS的基本原理





Microfluidics):用于溶酶体贮积
病的筛查
串联质谱筛查的优势
传统筛查 串联质谱
VS.
一种疾病——一种测试 多种疾病——多种测试 新生儿筛查方案的扩展 将非常昂贵
一份血样同时检测超过30多种物质，近40种 代谢疾病。 高灵敏性、高选择性 快速检测，达到早诊断、早治疗的效果 降低了筛查诊断的假阳性和假阴性

ห้องสมุดไป่ตู้
是当今国际上早期发现遗传代谢病患儿的有效措施
新生儿遗传代谢病筛查

是集筛查、早期诊断、及时治疗、预防再发等措施为一体
减少出生缺陷，提高人口素质
是当今国际上早期发现遗传代谢病患儿的有效措施 预防效果显著，成本效益最好
新生儿遗传代谢病筛查技术

细菌抑制法:BIA 荧光法：FIA, EFIA 免疫法：ELISA, DELFIA 串联质谱仪：一次检测，多种疾 病。检测氨基酸代谢异常，脂肪 酸代谢异常和有机酸代谢异常。 Microarray platform：分子基因 的研究，将DNA点在玻璃芯片上， 然后与荧光标记的诊断探针反应， 检测响应荧光信号 数字微流体(Digital
串联质谱仪
一级质谱
扫描特定范围离子或允 许特定离子进入碰撞器 分离器
碰撞室
二级质谱
分子离子碰撞解离形 扫描一定范围子离子选择 特定子离子进入检测器 成子离子 分析仪
串联质谱技术设备
仪器控制及数据处理 系统 高效液相泵 串联四级杆质谱仪 进样器
串联质谱新生儿筛查的基本原理






遗传代谢病：由于遗传因素体内正常代谢途径受阻 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或不同 种类的酰基肉碱水平异常 利用串联质谱仪通过检测检测滤纸干血片中氨基酸、游离 肉碱及酰基肉碱的水平 通过一系列规则来评估结果将化合物浓度和代谢疾病关联 起来，综合判断多种遗传代谢病 一个测试平台上同时检测多个疾病
串联质谱技术 新生儿遗传代谢病筛查
上海市儿童医院 田国力
遗传代谢病

遗传性代谢病（Inborn Errors of Metabolism, IEM）
是由于基因改变导致某些酶或蛋白质功能发生质/量的 改变，引起某些代谢途径上的生化物质发生改变引起 一系列疾病。 大多数为单基因遗传病

遗传方式以常染色体隐性遗传或X连锁隐性遗传为主
MS/MS是一种在同一样本中同时测量多种待测物的方法 在同个测试平台上检测多个疾病就变得可能
质谱仪组成

MS仪主要由离子源、真空接口、质量分析器、检测器等 四部分组成 样品中被测物质在离子源内电离形成各种质荷比不同带 电离子（离子化），经真空接口进入由电场或磁场形成 的质量分析器，利用电磁学原理，根据m/z不同将带电 离子分开，最后到达检测器被检测，得到样品的质谱图 及离子强度
遗传代谢病发病机制
酶
正常 代谢 途径
代谢物(A)↑ ↑
辅酶（C）
代谢物(B)↓ ↓
异 常 代 谢 途 径
代谢物 （A1）↑
代谢物 (C1) ↓
代谢物 (B1) ↓ 代谢物 (B2) ↓
代谢物 （A2）↑
代谢物 (C2) ↓
疾病特点

目前已发现500余种疾病

主要类型有氨基酸代谢障碍、有机酸血症、脂肪酸代谢障碍、核酸代谢异常
新生儿期、幼儿或儿童期发病,某些可至成人期开始发病。
临床特征

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。 新生儿期发病：呕吐、喂奶困难、反应力低下、呼吸暂停、急促等 儿童期发病：可表现为全身多器官受累 以神经肌肉系统、呼吸系统、消化系统等症状为主

乏力、智力发育迟缓、肌张力增高或降低、癫痫、黄疸、肝脾肿大、


诊断技术的进步
生化检测、基因芯片、全基因组测序等


治疗方法的提高
替代治疗、系谱分析、遗传咨询、器官移植、基因治疗

国内外对出生缺陷的重视
新生儿遗传代谢病筛查

对新生儿遗传代谢缺陷、先天性内分泌异常以及某些严重
的遗传性疾病进行筛查的总称

患病新生儿在临床症状出现前能给予治疗，防止或减轻体 格和智力发育障碍，避免痴呆或死亡的发生
呼吸困难

代谢性酸中毒、容貌异常、毛发皮肤色素改变、特殊体味 饮食、应激反应、体能消耗等为疾病急性发作诱因。
遗传代谢病诊断困难


临床症状和体征：缺乏特异性 常规检测：缺乏特异标志物 特殊试验检测
氨基酸分析：氨基酸自动分析仪，高效液相色谱 酰基肉碱分析 串联质谱技术 气相质谱技术 酶学分析 基因诊断 组织活检、成纤维细胞组织培养、脑脊液培养、其他神经病学检查
PKU历史






体内高Phe引起患儿 智力低下 1930提出低苯丙氨酸 饮食治疗 1950应用饮食治疗 仅对PKU同胞有益 大多患儿出现不可逆 症状后才确诊 1963年美国新生儿 PKU筛查
Pediatrics, 105:89, 2000.
重视遗传代谢病筛查与诊断


疾病谱的改变
感染性疾病、重度营养不良、肿瘤、先天畸形、遗传代谢性疾病


两个MS经碰撞室(CID)串联而成 最常应用于NBS的是三重四极杆，由两个MS经碰撞室 (CID)串联而成 一级MS是功能类似于气相和液相色谱的分离器，只允许 选择的离子(母离子)通过 母离子进人CID产生碎片(子离子) 子离子经二级MS选择最终进入检测器 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
症、金属代谢障碍、线粒体病

80%属常染色体隐性遗传
单病发生率低，群体患病率高
单基因缺陷所致代谢通路阻,大多为单基因遗传病，少数为线粒体基因遗传病 表现非特异性，有赖遗传学或生化方法确诊，代谢物、酶学和分子检测
常规试验检测：缺乏特异标志物
儿科、血液科、神经科、骨科等不同诊室就诊 早期症状多无特异性，累及部位和病情轻重差异很大，极易造成误诊