串联质谱技术在新生儿代谢疾病检测中的应用

作者:未知

  摘 要:串联质谱技术具有灵敏度高、特异性高、选择性高等多种优良性能,在新生儿代谢疾病检测领域具有突出的优势。本文综述了串联质谱技术的工作原理以及检测方法,讨论了串联质谱技术在新生儿代谢疾病检测领域的优越性,并展望了串联质谱技术在该领域的发展前景。
  关键词:串联质谱;新生儿代谢疾病;检测
  中图分类号:O657.63 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)15-0202-02
  0 引言
  新生儿代谢疾病在新生儿疾病的检测中十分特殊,这一类疾病大多没有特异性的临床表现,且部分患儿在确诊患该疾病之前就已经发病,新生儿代谢疾病不仅给患儿身体及家长的心灵带来莫大的痛苦,此外也极大地增加了家庭负担和社会损失,因此新生儿代谢疾病的有效诊断越早越好。根据目前的临床医学诊断结果来看,当前新生儿代谢疾病的主要类型有三类,分别是氨基酸代谢疾病、脂肪酸代谢疾病以及有机酸代谢疾病,现在医学领域已发现了多达1000余种新生儿代谢疾病,提早诊断和预防新生儿代谢疾病对家庭和社会具有重要意义。目前医疗上主要以串联质谱技术来检测新生儿代谢疾病,该技术只需通过一次实验检测过程,便能快速高效地筛查出新生儿是否存在氨基酸代谢异常、有机酸代谢紊乱等疾病,因此广泛应用于临床检测中,成为新生儿代谢疾病检测的有效技术手段。
  1 串联质谱技术工作原理及检测方法
  1.1 串联质谱技术工作原理及检测仪器组成
  1.1.1 串联质谱技术工作原理
  质谱技术的工作原理是,通过将被测的化合物分子离子化,使其变成具有不同质荷比(m/z)的带电离子,利用电磁场将具有不同的质荷比的带电粒子分离,进而完成对化合物的成分和结构的分析。
  1.1.2 质谱检测仪器组成
  质谱仪的主要结构包含离子源、分析器、检测器三部分。其中,离子源的功能是将分子实现离子化形成带电粒子,而分析器的作用则是将离子化后的分子在合适的电场或磁场中在空间或时间上按照质荷比的大小进行有效的分离,再由检测器接收并检测出离子的相关信息。
  1.2 检测流程
  新生儿出生后48~72h内,采集达到临床检测条件的新生患儿的足跟内侧或外侧血,用血斑试纸收集血滴并等待其干燥[1]。
  1.2.1 同位素内标及浓度
  使用15N,2-13C-甘氨酸(12.5μmol/L)、2H4-丙氨酸(2.5 μmol/L)、2H8-缬氨酸(2.5μmol/L)、2H3-亮氨酸(2.5μmol/L)、2H3-蛋氨酸(2.5μmol/L)、2H5-苯丙氨酸(2.5μmol/L)、13C6-酪氨酸(2.5μmol/L)、2H3-天冬氨酸(2.5μmol/L)、2H3-谷氨酸(2.5μmol/L)、2H2-鸟氨酸(2.5μmol/L)、2H2-瓜氨酸(2.5μmol/L)、2H4,13C-精氨酸(2.5μmol/L)12种氨基酸内标,以及2H9-游离肉碱(0.76μmol/L)、2H3-乙酰肉碱(0.19μmol/L)、2H3-丙酰肉碱(0.04μmol/L)、2H3-丁酰肉碱(0.04μmol/L)、2H9-异戊酰肉碱(0.04μmol/L)、2H3-辛酰肉碱(0.19μmol/L)、2H9-肉豆蔻酰肉碱(0.04μmol/L)、2H3-棕榈酰肉碱(0.08μmol/L)8种酰基肉碱同位素内标,并将上述12种氨基酸内标和8种酰基肉碱内标用甲醇稀释成工作液[2]。
  1.2.2 仪器设定
  使用组合三台质量分析器的串联质谱仪来进行检测,第一个四级杆质量分析器对目标分析物进行检测,第二个四极杆质量分析器对目标分析物中的分子进行碎裂处理形成碎片离子,第三个四极杆质量分析器则用于对目标分析物的碎片离子进行合理的分类和排列,这个过程被反复执行,从采样到完成检测的整个分析过程总时间一般不超过到2min[3-4]。其中,仪器参数设置为:流动相为80%乙腈,设置流速为30μL/min,设置自动进样器为每次进样20μL[2]。
  1.2.3 方法准确性和重复性测定
  采用美国疾病控制和预防中心新生儿筛查质量保证部门提供的氨基酸和酰基肉碱串联质谱质控血滤纸片测试该技术的准确性,同时还需要將一个健康人的血制备成干血滤纸片作为参比,分别对样品和参比进行批内和批间变异系数的测定[2]。
  2 结果
  2.1 方法准确性及重复性测定结果
  经测定,该方法中氨基酸的准确性为102%~107%,酰基肉碱的准确性为104%~109%[2]。且该方法具有可重复性。
  2.2 检测结果
  在杨应松等人的研究中,3475例经筛查后检出高度怀有遗传代谢性疾病病例有53例,最终确诊16例,确诊率高达30.18%,其中这16 例遗传代谢性疾病中包括1例高瓜氨酸血症,4例甲基丙二酸血症,3例脂肪酸代谢异常,3例高苯丙氨酸血症,2例异戊酸血症,2例原发性肉碱缺乏症以及1例尿素循环障碍[5]。
  而在钟婉秀等人的研究报告中,在对123231例患儿经过筛查后发现,阳性患儿有1022例之多,最后确诊的患儿有24例,包括14例氨基酸代谢异常和7例有机酸代谢异常以及3例脂肪酸代谢异常,确诊率为2.34%,其中氨基酸代谢异常中,有8例高苯丙氨酸血症患儿,1例枫糖尿症,1例瓜氨酸血症,1例瓜氨酸血症II型,1例鸟氨酸氨甲酰磷酸,2例精氨酸血症;在有机酸代谢异常种,有2例3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症,1例甲基丙二酸血症,1例甲基丙二酸并同型半胱氨酸血症,1例甲基丙二酸并丙酸血症,2例戊二酸血症I型;而脂肪酸代谢异常的患儿均为原发性肉碱吸收障碍[6]。
  在曹小英等人的研究结论中,在对24260例新生儿中代谢疾病检测中筛查出的阳性新生儿共203例,其中有9例确诊,确诊率为4.43%,包括5例氨基酸代谢异常,3例有机酸代谢异常以及2例脂肪酸代谢异常。其中在氨基酸代谢异常中,BH4缺乏症有2例,同型半胱氨酸缺乏症有2例;在有机酸代谢异常苯丙酮尿症、异戊酸血症、甲基丙二酸血症各1例;脂肪酸代谢异常则分别是中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症和原发性肉碱吸收障碍[7]。   在大部分的研究中,确诊率为2.34%~30.18%。在钟婉秀等人的研究中,串联质谱技术的特异性为99.21%,敏感性能达到为100%[6]。
  3 讨论
  目前新生儿代谢病的确诊主要是通过根据具体疾病的特异性生化改变状况、特异性酶的活性或致病基因是否发生突变来进行检测的;由于许多代谢性疾病无特异性临床表现,仅仅是依赖临床表现和常规的实验室医疗检查手段难以做出诊断;由于缺乏针对代谢性疾病的特异性实验室检查,往往使大部分该病患儿得不到及时的诊断和治疗,给患儿及其家庭带来沉重的负担[2]。而串联质谱技术相比较其他常规手段,在新生儿代谢疾病检测领域具有显著的优越性。串联质谱技术具有高效性、高准确性以及高特异性等优势,一次检测即能快速的检测出数十种氨基酸代谢、有机酸代谢、脂肪酸代谢类疾病,在临床实际应用中,对疑似患有代谢疾病的新生儿患者的筛查工作具有重要作用。特别是在对有机酸代谢紊乱疾病的诊断中,气相色谱质谱联用技术具有更强大的优势[2]。其最为显著的优点即是使用极少量的样品,就能够准确的检测出结果,对新生儿的身体损害小。且该技术在世界多个国家的广泛应用,使氨基酸代谢、脂肪酸代谢、有机酸代谢疾病的早期发现率得到有效提高[6]。
  尽管串联质谱检测技术具有上述突出的优势,但其在新生儿代谢疾病的检测中尚存在仍需改进的地方。例如在对少数有机酸代谢疾病进行检测时,单靠串联质谱技术并不能准确区分开两种差别不显著的疾病,此时则需结合使用气相色谱质谱仪,通过两者互补,使诊断更为可靠[2]。
  随着人们对自身及家人健康的关注逐步地增强,以及科学研究领域串联质谱相关技术的不断发展和完善,在临床筛查工作中,串联质谱技术将会发挥着越来越重要的作用,使医疗检测水平得到有效的提升[8,9,10],从而使新生儿代谢性疾病得到更早的诊断与更及时的治疗。
  参考文献
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