串联质谱技术在新生儿筛查上的应用讲义
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• 半乳糖血症、糖原累积症、 Wilson病及 线粒体脑肌病等等不能筛查
测定方法
• 目前使用 LCMSMS 技术主要检测的氨基酸及酰基 肉碱，可分别作为氨基酸代谢异常、脂肪酸代谢 异常和有机酸代谢异常等疾病的判断指征
检测目标
对应代谢疾病类型
氨基酸 酰基肉碱
氨基酸代谢异常
脂肪酸代谢异常 有机酸代谢异常
串联质谱技术的优势
特异性：检测分子量，内标定量显著降低假阳 性率
敏感性：明显降低假阴性率
高通量：一次可以检测几十种小分子物质（ 30-50多种疾病），一台仪器每天检测500～600个 样品，每个标本2-3分钟
采血简单，可以寄送
串联质谱能筛查哪些疾病
• 氨基酸—氨基酸障碍疾病 • 酰基肉碱—有机酸及脂肪酸代谢障碍疾病 • 溶酶体病及脑白质营养不良 • SCID（重症联合免疫缺陷）比较成熟 • 临床应用范围不断扩大
利用MALDI-TOF-MS检测婴儿遗传疾病
• 利用飞行时间质谱检测基因是近年来的新技术， 它对某些基因突变型遗传疾病检出率较高，与传 统 常用基因检测方法相比 ，具有检测位点多 、 覆盖率高 、高通量等特点 ，能够满 足临床要求 ，为患儿未来的婚育 、用药及提早干预提供了积 极有效的遗传指导意义。
虽然该技术具有高效 、快速、判读简易和 准确性高的检测特点，有望成为一种极具 潜力 的耳聋基因诊断和筛查工具 ，但成本 相对较高 ，且不能检测到其他未知突变 ， 所以有所局限，但在其他领域有广泛应用 ，如质量检测方向的蛋白、肽链的检测， 还有DNA探针、引物的鉴定，检测。
引用文章
• 无锡地 区新生儿耳聋基 因的 M A LD I． TO F．M S筛查分 析 --------中华检验医学杂 志2015年2月
液相色谱串联质谱的检测原理
• 新生儿串联质谱筛查使用四极杆质谱，该 类串联质谱由四极杆质量分析器、碰撞室 、四极杆质量分析器组成。待测化合物离 子化后产生相应前体离子，前体离子经碰 撞室发生诱导碰撞解离产生产物离子碎片 ，导入检测器产生强度信号。
LC-MS/MS检测到的离子流图
• 经过Neonatal Solution的处理，自动得到各组分 的计算结果，根据预设的限值，自动使用各种颜 色标注超出限值的结果。
什么是MALDI-TOF-MS
MALDI-TOF-MS
Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight Mass Spectrometry
基质辅助 激光 解吸电离 飞行时间 质谱
这项技术是由是由岛 津制作所的田中耕一 先生和美国科学家约 翰·芬恩一起发明的， 二人也因此项发明赢 得了2002年的诺贝尔 化学奖
原
理
sample plate sample plate
+ +
sample plate
MALDI与其他的电离方式不同，样本在基质的保护下几 乎不受伤害。 基质在激光的照射下吸收了激光的能量，电离气化，样 本接受了基质电离放出的质子从而带电，这样样本分子 在基质气相的包裹下，进入下一步骤。
使用MALDI电离出的生物大分子是真正“活”着的生物 大分子。
• 前处理方法 • 一般 LCMSMS 新生儿筛查血片的前处理方法可根
据是否进行衍生化反应分为衍生化法和非衍生化 法两大类，两种前处理方法在各实验室或检测机 构均有使用，具体操作细节可能有所不同，其大 致流程如下
衍生化法
原材料采购与初加工部门
2
生产产品的车间
ห้องสมุดไป่ตู้
3非衍生化法
衍生化法比较精确，4但步骤繁琐动，力供且应目部标门化合物易 分解；非衍生化法步骤简单，成本低，适合检测大 量样本，但不够精确。
• 基于质谱的D NA 序列测定进展 -------化学 通报2000年2期
• 串联质谱技术在新生儿遗传代谢性疾病筛 查中的应用 --------山东省济南市妇幼保健院 新生儿疾病筛查中心 250001
• 岛津串联质谱技术在新生儿筛查中的应用 ----------0407应用文章医学检验应用文集
谢谢
串联质谱技术在新 生儿筛查上的应用
新生儿筛查的必要性
• 遗传代谢病多是罕见病，种类繁多，约4000种， 常见的500种以上，单一病种发病率低, 总体发病 率1/3000-5000 • 新生儿筛查： 及早治疗可预防疾病的发作，减 轻症状提高患儿生存质量，减少伤残 • 产前诊断： 预防残疾儿童的出生，提高出生人 口素质 • 临床筛查及诊断：明确诊断，减轻症状，挽救生 命，减少医疗纠纷
应用
因MALTI-TOF-MS具有的检测位点多 、覆盖率高 、高通量等特点 ，无锡市妇幼保健医院已经为新 生儿筛查应用此技术做出了试验。医院选择了 2796 例新生儿为研究对象 ， 采集足跟血并 提取 基 因组 D N A ，针对 中国人群特 点 ，进行 4 个 基 因( GJB2 ， C JB3 ， SLC26A 4和 12s rR N A ) 20 个 突变位点 的基 因突变检测 ，先通过PCR扩 增出目的基因片段，然后通过飞行时间质谱检测 ，检 出耳聋基 因突变新生儿 158 例 ， 携带率为 5 ． 65％ 。由此可证明M A LDI—TO F—M S 对非 综合征型耳聋患者的突变 检 出率 较高 。
测定方法
• 目前使用 LCMSMS 技术主要检测的氨基酸及酰基 肉碱，可分别作为氨基酸代谢异常、脂肪酸代谢 异常和有机酸代谢异常等疾病的判断指征
检测目标
对应代谢疾病类型
氨基酸 酰基肉碱
氨基酸代谢异常
脂肪酸代谢异常 有机酸代谢异常
串联质谱技术的优势
特异性：检测分子量，内标定量显著降低假阳 性率
敏感性：明显降低假阴性率
高通量：一次可以检测几十种小分子物质（ 30-50多种疾病），一台仪器每天检测500～600个 样品，每个标本2-3分钟
采血简单，可以寄送
串联质谱能筛查哪些疾病
• 氨基酸—氨基酸障碍疾病 • 酰基肉碱—有机酸及脂肪酸代谢障碍疾病 • 溶酶体病及脑白质营养不良 • SCID（重症联合免疫缺陷）比较成熟 • 临床应用范围不断扩大
利用MALDI-TOF-MS检测婴儿遗传疾病
• 利用飞行时间质谱检测基因是近年来的新技术， 它对某些基因突变型遗传疾病检出率较高，与传 统 常用基因检测方法相比 ，具有检测位点多 、 覆盖率高 、高通量等特点 ，能够满 足临床要求 ，为患儿未来的婚育 、用药及提早干预提供了积 极有效的遗传指导意义。
虽然该技术具有高效 、快速、判读简易和 准确性高的检测特点，有望成为一种极具 潜力 的耳聋基因诊断和筛查工具 ，但成本 相对较高 ，且不能检测到其他未知突变 ， 所以有所局限，但在其他领域有广泛应用 ，如质量检测方向的蛋白、肽链的检测， 还有DNA探针、引物的鉴定，检测。
引用文章
• 无锡地 区新生儿耳聋基 因的 M A LD I． TO F．M S筛查分 析 --------中华检验医学杂 志2015年2月
液相色谱串联质谱的检测原理
• 新生儿串联质谱筛查使用四极杆质谱，该 类串联质谱由四极杆质量分析器、碰撞室 、四极杆质量分析器组成。待测化合物离 子化后产生相应前体离子，前体离子经碰 撞室发生诱导碰撞解离产生产物离子碎片 ，导入检测器产生强度信号。
LC-MS/MS检测到的离子流图
• 经过Neonatal Solution的处理，自动得到各组分 的计算结果，根据预设的限值，自动使用各种颜 色标注超出限值的结果。
什么是MALDI-TOF-MS
MALDI-TOF-MS
Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight Mass Spectrometry
基质辅助 激光 解吸电离 飞行时间 质谱
这项技术是由是由岛 津制作所的田中耕一 先生和美国科学家约 翰·芬恩一起发明的， 二人也因此项发明赢 得了2002年的诺贝尔 化学奖
原
理
sample plate sample plate
+ +
sample plate
MALDI与其他的电离方式不同，样本在基质的保护下几 乎不受伤害。 基质在激光的照射下吸收了激光的能量，电离气化，样 本接受了基质电离放出的质子从而带电，这样样本分子 在基质气相的包裹下，进入下一步骤。
使用MALDI电离出的生物大分子是真正“活”着的生物 大分子。
• 前处理方法 • 一般 LCMSMS 新生儿筛查血片的前处理方法可根
据是否进行衍生化反应分为衍生化法和非衍生化 法两大类，两种前处理方法在各实验室或检测机 构均有使用，具体操作细节可能有所不同，其大 致流程如下
衍生化法
原材料采购与初加工部门
2
生产产品的车间
ห้องสมุดไป่ตู้
3非衍生化法
衍生化法比较精确，4但步骤繁琐动，力供且应目部标门化合物易 分解；非衍生化法步骤简单，成本低，适合检测大 量样本，但不够精确。
• 基于质谱的D NA 序列测定进展 -------化学 通报2000年2期
• 串联质谱技术在新生儿遗传代谢性疾病筛 查中的应用 --------山东省济南市妇幼保健院 新生儿疾病筛查中心 250001
• 岛津串联质谱技术在新生儿筛查中的应用 ----------0407应用文章医学检验应用文集
谢谢
串联质谱技术在新 生儿筛查上的应用
新生儿筛查的必要性
• 遗传代谢病多是罕见病，种类繁多，约4000种， 常见的500种以上，单一病种发病率低, 总体发病 率1/3000-5000 • 新生儿筛查： 及早治疗可预防疾病的发作，减 轻症状提高患儿生存质量，减少伤残 • 产前诊断： 预防残疾儿童的出生，提高出生人 口素质 • 临床筛查及诊断：明确诊断，减轻症状，挽救生 命，减少医疗纠纷
应用
因MALTI-TOF-MS具有的检测位点多 、覆盖率高 、高通量等特点 ，无锡市妇幼保健医院已经为新 生儿筛查应用此技术做出了试验。医院选择了 2796 例新生儿为研究对象 ， 采集足跟血并 提取 基 因组 D N A ，针对 中国人群特 点 ，进行 4 个 基 因( GJB2 ， C JB3 ， SLC26A 4和 12s rR N A ) 20 个 突变位点 的基 因突变检测 ，先通过PCR扩 增出目的基因片段，然后通过飞行时间质谱检测 ，检 出耳聋基 因突变新生儿 158 例 ， 携带率为 5 ． 65％ 。由此可证明M A LDI—TO F—M S 对非 综合征型耳聋患者的突变 检 出率 较高 。