新技探秘 | 走进“核酸质谱技术”，检验人关心的都在这里

当下国内各医疗机构大批量建设的PCR实验室（除三甲医院外，还有大量的基层区县级医院）可能面临着“无事可做”，入不敷出，亏本运营”的尴尬局面，也面临着巨大的资源浪费。因此，在当下阶段如何让PCR实验室生存发展起来成了考验医院决策者、检验科管理者的一个问题。我们的PCR实验室该如何更好的发展呢？当前我们基于的核酸检测技术，更多的是基于实时荧光定量PCR（qPCR）技术，具有高灵敏度、准确性和操作便捷的优势，但是由于qPCR仪荧光通道数量的局限性，所以大多只能对1-3个靶标进行检测分析，无法满足一些复杂的疾病诊断，如肿瘤防治、出生缺陷防控、安全用药指导等方向，通常需要涉及到更多基因变异检测情况，需要具备更广泛的检测能力的技术。

『新技探秘』系列，旨在为给各医疗机构实验室提供一些新技术、新项目、新平台开展的思路和方向。

一、核酸质谱技术简介

核酸质谱，是基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）发展起来的一种多重PCR分析检测系统，通过多重PCR+高通量芯片+飞行时间质谱来实现核酸检测。核酸质谱技术可实现单个样本同时进行几十甚至几百种靶标检测，每日处理的样本数可达千例以上，且结果分析简单，无需专业人士进行报告解读。

2018 年 3 月27日，中国核酸质谱应用专家共识协作组在中华医学杂志刊登了我国首篇核酸质谱类应用共识---《中国核酸质谱应用专家共识》，该共识系统地介绍了 MALDI-TOF MS 的原理、基因检测原理及应用等方面内容，以期提高核酸质谱平台在中国临床实验室中的认知程度，推动该技术在临床中的转化应用。

1. 原理

质谱技术的基本原理就是通过样品离子化，产生不同质荷比的离子，然后再经过质量分析器测定该样品中不同种类离子的分子量，并按照从小到大的顺序依次排列从而得到一幅质量图谱。MALDI-TOF MS采用的是样品与基质混合进样，激光解吸方式电离以及飞行时间方法进行质量分析。

MALDI-TOF MS工作流程及原理示意图

质谱就是对“质量”进行精确检测的精密设备，也是临床诊断领域快速发展的未来平台之一。生命的遗传物质DNA分子是由4种碱基——ATCG所构成的，每种碱基的分子质量不同。当核酸发生变异的时候，不论是碱基的替换还是修饰，都会改变DNA的分子质量，核酸质谱通过对这种质量变化的精确分析，就能够对其进行精准的识别。核酸质谱是一种将多重PCR反应与质谱结合的复合技术，通过区分单个碱基的质量差异(G>A>T>C)，实现对不同核酸分子及其SNP位点的精确鉴定。

2. 特点

核酸质谱技术完美整合了PCR技术的高灵敏度、芯片技术的高样本通量和质谱技术的高精确度，具备：

●高精确度：分型准确性>99.5%，是SNP检测的金标准；突变检测灵敏度高达1%-5%。

●高灵活性：PCR反应条件均一、检测试剂通用；提供标准的96，384制式的芯片，能够满足不同检测量的需求。

●高性价比：单个反应实现10~60重检测，只需简单的多重PCR，无需荧光探针，多重检测成本低。

●全自动化：全程8小时，无数据分析门槛，全自动结果分析。

●样本兼容：可检查SNP/Indel基因分型、基因融合、染色体结构变异、DNA甲基化分析、CNV基因拷贝数变异、基因定量表达等多样化基因变异类型。

●应用广泛：可应用于药物基因组学（PGx）精准用药指导、肿瘤基因突变检测、靶向药用药指导、肿瘤液体活检、甲基化肿瘤早期筛查、遗传病筛查、病原体多重检测及耐药分析、病毒分子分型等。

二、实验室搭建核酸质谱平台

1. 实验室分区要求

按照核酸质谱检测工作流程：准备试剂体系→核酸提取→多重PCR扩增，去dNTPs反应，单碱基延伸→解吸电离质谱飞行，数据分析及报告

进行分区设置，应分为4个实验区，分别为：试剂准备区、样本制备区、扩增区和产物分析区。

核酸质谱检测工作流程

2. 仪器设备选择

应首先考虑具备医疗器械注册证的仪器设备。

国内MALDI-TOF MS仪器设备获批情况：截止到目前，国内具备医疗器械注册证的有迪谱诊断、融智生物、先声医疗、华大基因、东西分析、毅新博创、美康盛德、天瑞仪器、固容生物等厂家。

数据来源：国家药品监督管理局（NMPA）

3. 开展项目选择

实验室选择拟开展相关检测项目时，应根据各自医疗机构特色学科建设情况、临床诊疗需求情况、患者资源情况等进行考虑，按需依次开展。

核酸质谱可广泛应用于药物基因组学、肿瘤分析、肿瘤液态活检、病原体检测、遗传性疾病、甲基化研究、嵌合体和血型鉴定等领域。例如，像药物基因组学中在心脑血管类药物、精神类药物、抗肿瘤类药物等基因检测在临床应用较为广泛。

参考资料：

【1】中国核酸质谱应用专家共识协作组.中国核酸质谱应用专家共识[J].中华医学杂志, 2018, 98(12):6.DOI:10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2018.12.004.

【2】Front Microbiol. 2015; 6: 791.

【3】张阳东,宋秀军,高峥,等.核酸质谱仪检测单核苷酸多态性的临床应用[J].医疗卫生装备, 2023, 44(1):87-92.

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