质谱技术在医学检验中的应用

”
总结与展望
Summary and Prospect
1.缺乏自动化 2.设备的高昂的资本成本 3.要求熟练劳动力
4.监管不确定
1.更具灵敏性、特异性和准 确性 2.具有高通量、高效率的优 势 3.国外发展较成熟，国内发 展潜力大
THANKS
ICP-MS分析过程
气溶胶
液体样品
雾化过程
固体样品
ห้องสมุดไป่ตู้
吸收过程 去溶过程 原子化 粒子 离子 分子 原子 电离过程 蒸发过程
+
发射过程
Mass analyzer
样品蒸发、解离、原 子化、电离等过程
质谱在临床检验中应用
1.微生物检验方面
Microbiological test
3.临床生物化学检验的 应用
MALDI-TOF 微生物特 征蛋白指纹图谱分析
微生物检验
以MALDI-TOF为例，演示工作流程
微生物检验
步骤一：样品制备
单一菌种 (Pure culture)
加上 1 μl 基质溶液 (Overlay with 1 μl HCCA Matrix)
涂抹单一菌落于样品 盘上
(Single colony on MALDI)Target
领域：化学、生物学、医学、药学、环境
物理、地质、能源等
质谱技术与质谱仪
质谱分析是先将物质离子化，再按离子的质荷比将其分离，
然后测量各种离子的谱峰强度而实现分析目的的一种分析方法。
质量是物质的固有特性之一，不同的物质有不同的质量谱--
质谱，利用这一特性，可以进行定性分析；谱峰强度又与它代表
的化合物含量有关，利用这一点，可以进行定量分析。
质谱技术与质谱仪
Ms spectrometry and ms spectrometer
质谱技术与质谱仪
Ms spectrometry and ms spectrometer
质 谱 的 基 本 概 念
• 质谱是什么？
特殊的天平：称量离子的质量
• 质谱能做什么？
定性：化学物的结构 定量：混合物的组成
5.高敏感性
微生物检验
应用
1.可用于多种微生物样本，如痰液、血 液、尿液、脑脊液和胸腹腔积液等 2.可用于几乎所有类型的病原体鉴定和 分类检测，如细菌、真菌及其孢子、病 毒、寄生虫等 3.可对病原的多种成分进行分析，包括 蛋白质、脂质、脂多糖、脂寡糖、 DNA、 多肽及其他可被离子化的分子
质谱在临床检验中应用
1.微生物检验方面 3.临床生物化学检验的 应用
4.分子生物诊断中 的应用 2.临床免疫学检验 的应用
Application of clinical immunological test
5.在参考方法建立和研 制标准物质方面的应用
临床免疫学检验的应用
Application of clinical immunological test
application of clinical biochemical test
• 与原吸技术比较
• • • • • • • • • 指标 检出限 线性范围 干扰 速度 元素覆盖范围 多元素同时分析 样品需求量 仪器成本 运行成本 AAS ppm 2-3 较多 慢 窄 NO uL $ $$$ ICP-MS ppb-ppt 9* 较少 快 广 YES uL $$ $
application of clinical biochemical test 1． 在体内激素检测方面的应用 2． 在血药浓度监测和药物代谢研究中的应用 3． 在遗传性疾病检测中的应用 4． 痕量元素/微量营养素检测中的应用 5． 糖化血红蛋白的检测应用
临床生物化学检验的应用
application of clinical biochemical test
人的某些部件出现异常时必然会伴随着某些代谢小分子的水平异常，其反应一
个细胞当 前的功能状态。质谱技术可检测到这些代谢小分子的变化，为多种疾 病及肿瘤的更早期诊断和指导治疗提供依据。
质谱在临床检验中应用
1.微生物检验方面
Microbiological test
3.临床生物化学检验的 应用
4.分子生物诊断中 的应用 2.临床免疫学检验 的应用
以分析人体痕量元素为例
ICP-MS是目前发 展最快的痕量元 素分析技术 可进行同位素 分析 分析元素覆盖 面广（可达73 种元素） 分析速度快 （样品停留时 间仅几毫秒） 检出限低（多数 元素检出限为 ppb-ppt级）
谱图干扰少 （原子量相差1 可以分离）
线性范围宽（可 达9个数量级）
临床生物化学检验的应用
质谱能找出种间和株间特异保守峰作为生物标记从而将其区分开
微生物检验
Microbiological test
检验优势
1.检测速度快，例如一个病原微生物 的质谱检定实验，包括样本的采集和 制备， 整个过程不到 10 min 2.样本用量少
3.样本前处理简单
4.特异性和准确性高，例如金黄色葡 萄球菌的表型鉴定
在癌症方面，如前列腺癌及前列腺增生、卵巢 癌、胰腺癌、膀胱癌、乳腺癌、肺癌、肝癌、 肾癌、结肠癌、喉癌、鼻咽癌、食道癌等，都 发现了特异的蛋白或某些蛋白的增加或者减少
临床免疫学检验的应用
Application of clinical immunological test
尤其质谱检测技术在泌尿系统中的应用发展迅速。 由于其检测的样本为尿液，对患者身体不造成伤 害，不仅可以早期诊断肾脏疾病，而且避免或减 轻了传统侵入性方法如肾脏活检等给患者带来 的 痛苦，提高患者治疗的依从性和存活率。
临床免疫学检验的应用
Application of clinical immunological test
采用液相色谱-多重反应检测-质谱(LC-MRM/MS) 方法通过同时定量测定血浆样本中载脂蛋白 A-Ⅰ 和载脂蛋白 B 来推进质谱方 法同时定量多种血浆 /血清中蛋白质在临床前期的生物标志物大规模筛 选以及取代价格昂贵的免疫测定方法作为实验室 检查的常规方法的应用。
5.在参考方法建立和研 制标准物质方面的应用
微生物检验
绝 大 多 数 微 生 物 显 示 很 少 的 形 态 学 特 征
微生物检验
现有微生物鉴定方法
• Selective media plating/biochemical tests 生 化测试 • Pulsed field gel electrophoresis (PFGE)脉冲 场凝胶电泳 • PCR based detection (several) 基于聚合酶技 术的检测方法 • Microarrays/FISH hybridization/fluorescence microscopy 核酸探针 • RiboPrinter DNA杂交 • FT-IR 红外光谱 • FAME (fatty acid methyl ester) GC-MS细胞脂 肪酸甲基酯
蛋白组学和核苷酸多态性的研究
• • • • 检测蛋白质的氨基酸组成、分子量、多肽或二硫键的数目和位置及蛋白质 的空间构象等。 还用于检测核酸的分子量和单核苷酸多态性( 即基因位点的突变) 研究。 胞内定位、相互作用研究等，最终揭示蛋白质功能，因此是基因组DNA序列与基因功能 之间的桥梁 通过蛋白质组学的研究，找到更多具有医学实际意义的蛋白标志物，用以帮助疾病的诊 断、分期、危险性预测以及药物作用靶点 因此，蛋白质组学研究的数据与基因组学数据的整合，将会在基因组研究中发挥重要作 用。同时，该研究也促进了分子诊断的发展，如寻找药物的靶分子。
质谱技术与质谱仪
高基体进样 系统(HMI) 稀 释气入口 离轴偏转透 镜 池气体入口 第3代八极杆 反应池系统 (ORS3) 快速同时双 模式检测器 (9 个数量级 线性动态范 围) 高频率 (3MHz) 双曲 面四极杆
低流速进样
半导体冷却控温 雾室
高性能真空 系统 高速频率匹配的 27MHz 射频发生器 高离子传输效率、耐高 盐接口
分子生物诊断中的应用
Application of molecular biological diagnosis
代谢组学研究的应用
• 代谢组学的研究就是运用一系列分析化学手段，如色谱、质谱、核磁共振、光 谱等，通过分析生物体液、组织中的内源性代谢产物谱的变化来研究整体的生 物学状况和基因功能调节；
•
以 Agilent 7900 ICPMS 为例
质谱在临床检验中应用
The application of Ms in clinical test
质谱在临床检验中应用
1.微生物检验方面
Microbiological test
3.临床生物化学检验的 应用
4.分子生物诊断中 的应用 2.临床免疫学检验 的应用
微生物检验
步骤二：采集图谱
质 谱 图 --多 数 为 核 糖 体 蛋 白 信 号
微生物检验
步骤三：数据库比对
• 绿色线条代表完全吻合的峰 • 黄色线条表示在较宽边缘吻合 • 红色线条表示在范围内没有吻 合 • 表格给出了评估和排序的结果。
微生物检验
微生物鉴定得分及含义
微生物检验
质谱谱图-不同菌种谱图不同
4.分子生物诊断中 的应用 2.临床免疫学检验 的应用
Application of molecular biological diagnosis
5.在参考方法建立和研 制标准物质方面的应用
分子生物诊断中的应用
Application of molecular biological diagnosis
质谱在临床检验中应用
1.微生物检验方面
Microbiological test
3.临床生物化学检验的 应用
application of clinical biochemical test
4.分子生物诊断中 的应用 2.临床免疫学检验 的应用
5.在参考方法建立和研 制标准物质方面的应用
临床生物化学检验的应用
质谱技术在医学检验中的应用
Application of mass spectrometry in medical examination
曾经，我们偏爱这样的...
难辨别
易误判
花费高
所以，后来我们钟情这样的...
更低的检出限值
灵敏度 特异度 准确度 精确度
更高的
不受抗体和特殊生化反应限制
目录
质 谱 技 术 及 质 谱 仪 质谱仪在临床检验中应用 总 结 与 展 望
5.在参考方法建立和研 制标准物质方面的应用
其他应用
“
1997 年国际物质量咨询委员会 ( CCQM) 将同位素稀释质谱( EDID-MS) 原理定为一 级( 基准) 测量原理之一，其同时具有质谱分析的高度特异性和同位素稀释的高 度精密性，且测量的动态范围宽，样本制备不需严格定量操作， 测量值能够直 接溯源到国际单位制的物质量基本单位“摩尔”。 因此基于同位素稀释质谱原理的方法在生物和临床化学溯源研究中受到越来越 多的重视，为临床检验中标准物质的研制提供了技术保障，是临床检验参考方 法的最佳选择。