臨床實驗室質譜(mass spectrometry, MS)技術在臨床實驗室中的應用隨著MS分析儀的創新不斷拓展。最早的MS分析儀采用扇形電場及磁場實現質量分離, 體積大、價格貴。隨著四極桿MS分析儀與色譜分離、第1代氣相色譜(gas chromatography, GC)及液相色譜(liquid chromatography, LC)技術的聯用, 大大提升了MS技術的實用性。三重四極桿等多重MS技術的聯用與LC分離技術令檢測向高敏、可重復、定量方向發展, 這是目前臨床實驗室開展MS檢測的基礎。隨著MS分析儀的不斷發展及軌道阱(Orbitrap)MS分析儀的誕生, LC-MS的聯用更是如虎添翼。
1實驗室自建檢測項目標準化的不足
LDT指由臨床實驗室自行開發的檢測項目。許多臨床實驗室開展LDT檢測的方法相似, 但仍缺乏標準化的基礎。盡管供應商正在著手開發囊括所有針對特定待測物檢測所需的試劑、柱以及包括分析軟件在內的“ 試劑盒” , 但大部分臨床實驗室對流動相、校準措施、質控措施以其他檢測所需組件仍采用自行研發的方式。雖然在監管、標準化及室間比對等方面已做了一些努力, 但不同臨床實驗室間的檢測結果仍存在差異。
2缺少合適的內標
經同位素標記的“ 重” 標準品已經十分普遍, 其與待測物化學性質完全相同, 但特定元素被較重的同位素所代替, 如2H、13C、15N與18O等。被替代的元素數目各異, 但待測物分子質量的增加要求其可與標準品易于區分, 所以有必要為每個待測物都設立特定標記內標, 但在檢測多個待測物或仍缺乏標記物時, 可考慮采用替代標準品。這種情況下, 標準品的化學性質應盡可能與待測物接近, 由于待測物洗出時存在干擾物質會減弱MS信號, 采用同位素標記標準品可部分補償這類離子抑制效應。
ESI最易受到離子抑制的影響, APCI與appI則較少受離子抑制影響。如利用色譜分辨率自無活性的異構體表睪酮中分離出睪酮是較為困難的[40], 因為兩者質量相同且質量譜非常接近, 準確定量要求一定的色譜分辨率。同樣, 隨著對不同形式維生素D檢測需求的日益凸顯[, 色譜分離需進一步努力提高分辨率。當被測物質量不同時可不采用色譜分離, 色譜設備供應商已開始通過柱化學提高分辨率, 但需對儀器進行更換, 成本較高。
3LC與GC分離所需的時間
為確保GC分析的熱穩定性, 特別是需要進行衍生化處理時, 會延長樣品制備的時間。
4樣品制備過程無法實現自動化
樣品制備需基于樣品類型、待測物、分析方法、已有設備、操作人員技術水平、各批次樣品數量、樣品制備與儀器(柱)污染間的成本/時間平衡, 因此關于何為“ 最佳” 樣品制備方法的意見尚未統一。血液、血漿與血清被視為最復雜的樣品基質, 需要最煩瑣的制備處理, 常需要多次蛋白沉淀與提取, 而其他液體樣品制備則較簡單, 可能僅需“ 稀釋后直接進樣” 即可。穩定、易行的樣品制備方法是實現穩定可重復的定量分析的關鍵之一。自動化樣品制備雖然備受期待, 其在高通量檢測中的前景最為開闊, 但前期開發耗時長且設備耗材費用高昂。
5實驗室信息系統的限制
處理帶有批次樣品結果的電子數據表并進行手工輸入是數據處理的限速步驟, 即便數據分析是自動化的, 但仍需人工進行核對, 包括對檢測適應癥、校準和質控數據的回顧以及人工核對臨床樣品峰值。
6專業人員的短缺
操作者是結果重復性及實驗室穩定運行的關鍵。目前, 美國的許多臨床實驗室都存在專業人員短缺的問題。臨床化學MS實驗室對人員技術水平的要求高于自動化實驗室, 需同時具備手工樣品制備、色譜及儀器日常維護能力。美國臨床化學學會(American Association for Clinical Chemistry, AACC)質譜與分離分委會(Mass Spectrometry and Separation Sciences Division, MS3)等組織正努力在這方面提供更多的培訓機會。
7財務考量
通常, MS分析儀及其相關設備的前期成本高昂, 一旦方法建立后單個檢測成本較低, 兩方面可相互平衡, 但如果由實驗室承擔直接或間接培訓成本, 則花費較大。另外, MS實驗室的技術人員尤其是LDT開發人員需接受大量培訓來掌握豐富的經驗、最先進的技術, 這也需要大筆資金。
MS技術的應用雖尚未普及, 但將成為臨床實驗室的發展重點。三重四級桿將廣泛用于定量檢測, MALDI-TOF MS將用于成像及微生物鑒定。檢測目的、樣品及基質情況決定了MS分析儀類型及離子化方法的選擇。樣品制備是臨床MS檢測的關鍵, 方法開發過程中要對樣品制備的速度、靈敏度及成本進行考慮及優化。
目前, MS檢測所面臨的挑戰源于多方面, 挑戰同時也帶來機遇:采用新的色譜分離技術, 發明新的分析方法, 發現需要檢測的新分子, 發布影響臨床MS技術應用的新規定等。儀器的速度不斷加快, 靈敏度不斷提升, 驅動著這一最激動人心的創新領域不斷發展。新一代儀器不斷涌現, 色譜技術也進入復興中, 其他類型MS技術的改進顯著提升了TOF及軌道阱MS分析儀在定量檢測中的適用性。(世聯博研(Bioexcellence)世聯博研Bioexcellence)
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