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临床检测中LC-MS/MS应用——访复旦大学附属中山医院检验科副主任郭玮

快三网上购买来源:仪器信息网 2019-09-03 13:11

 

临床检验由临床实验室将患者的血液、体液、分泌物、排泄物等标本进行定性或定量分析,为临床医学提供的一系列实验室检测工作和项目的结果,用于疾病的诊断。近几十年来,有关基础科学飞速发展,新的分析检测的方法和仪器不断涌现,大大推动了临床检验的发展,使临床检验在疾病的预防、诊断和治疗中发挥着越来越大的作用。上海中山医院临床检验在国内始终走在前沿,也是首批采用LC-MS/MS技术的国内医院之一。我们特别请到检验科郭玮老师来谈谈这项技术在临床检测中的应用和意义。

我们此次就临床检测中的LC-MS/MS应用采访复旦大学附属中山医院检验科副主任郭玮。

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复旦大学附属中山医院检验科副主任  郭玮

面对检验医学领域新技术、新方法的迅猛发展,作为主流临床实验室的检验科面临哪些机遇和挑战?

郭玮:随着高新技术的日新月异,新的检测方法和新的项目不断涌现,对我们检验科也提出了更高的要求同时也是巨大的发展机遇。包括质谱分析技术、聚合酶链扩增技术、基因测序等新技术平台与检测手段的出现使我们的检测方法发生了翻天地覆的变化,临床检验不再是简单的三大常规,更多高灵敏度和特异性的检测方法在临床上得以推广运用,甚至使我们能够在分子层面对疾病的本质进行认知,也催生了大量对疾病的分层诊断、预后评估及疗效判断更有价值的新项目。应对此类发展趋势,我们科室以国家重点临床检验专科为契机,相继引进了CellSearch循环肿瘤细胞检测系统、高效液相色谱串联质谱分析仪、基因测序仪、荧光原位杂交仪、高效毛细管电泳仪等先进检测系统,使我们检验科的检测结果与报告在临床诊疗工作中扮演了愈发重要的角色,能够为临床医生提供更全面,更有帮助的临床信息。

中山医院为什么会考虑引进LC-MS/MS检测平台?该方法在临床上的推广应用到底有什么意义?

郭玮:LC-MS/MS方法作为一种新兴的检测平台,已广泛应用于生物医学研究领域。随着技术的不断革新,LC-MS/MS逐渐转向临床实验室检测,为临床内分泌相关疾病诊疗监测提供更具可靠的检测结果。

相比目前市场上广泛使用的商品化免疫学方法,这一方法具有多种目标分析物共检测、抗干扰能力强(嗜异性抗体、自身抗体、交叉反应)、高特异性和灵敏度等优点。参考国外的临床应用,随着质谱技术的发展和管理的完善,LC-MS/MS将会成为未来检测小分子激素的趋势。

LC-MS技术相比之前传统检测方法有什么不同或改变?能否举例说明?

郭玮:从技术上讲,LC-MS相比于传统免疫方法,更加准确可靠,特异性和灵敏度更高。质谱检测技术的检测灵敏度能够达到pg/mL的水平,传统方法受制于标准曲线检测限的原因远达不到该水平。同时质谱法是通过被检测物的荷质比进行精确定量的,与传统的免疫学检测方法相比,特异性更好,准确性更高。例如在进行一些激素水平检测时,由于该类物质在人体内浓度都相对较低,且结构相似的物质较多,传统免疫方法和HPLC方法的敏感性和特异性均无法达到检测要求。而相关激素检测在肾上腺肿瘤的鉴别诊断、前列腺癌患者的激素抑制治疗的效果评价、甲状腺肿瘤的根治治疗中的预后判断方面均具有重要价值。比如说临床上诊断嗜铬细胞瘤,传统方法检测的诊断指标包括血和尿儿茶酚胺(CA)、尿香草扁桃酸等,但均缺乏足够的敏感性和特异性,受多种物质及疾病状态的干扰。而近年来研究发现CA在嗜铬细胞内的儿茶酚-O-甲基转移酶的作用下生成变肾上腺素类物质(MNs),血浆MNs的半衰期较CA长,因此血浆游离MNs的诊断性能更加稳定且直接反应肿瘤细胞状态。血浆游离变肾上腺素类物质对嗜铬细胞瘤因其较高的特异性和敏感性,已成为嗜铬细胞瘤诊治导则中的推荐标志物。

目前中山医院检验科使用LC-MS/MS方法主要有哪些方面的检测?他们分别具有怎样的临床应用价值?

郭玮:目前,我们主要使用LC-MS/MS进行激素类物质的检测,包括血浆间甲肾上腺素类物质、甲氧酪胺、尿儿茶酚胺、17羟α孕酮、25羟基维生素D及治疗药物浓度等的相关检测。我们开展的间甲肾上腺素类激素(MNs)包括间甲肾上腺素(MN)和去甲变肾上腺素(NMN),已有临床研究表明多种内分泌代谢性疾病及精神类疾病都会表现出变肾上腺素类激素异常,如嗜铬细胞瘤、神经母细胞瘤、脑梗死、重症肌无力、进行性肌营养不良、心肌梗死、躁狂性精神病,帕金森病、癫痫等疾病等。北美神经内分泌肿瘤协会2010年就嗜铬细胞瘤,副神经细胞瘤,甲状腺髓样瘤在内的三类肿瘤的诊断和治疗发布导则指出,对于不同检测物质在不同样本中的诊断价值方面,血液中MN和NMN水平在所有组合中具有很好的敏感度和特异性。而维生素D是一种类固醇激素,维生素D家族中最重要的是维生素D2和维生素D3。研究表明,佝偻病、骨质疏松、肿瘤、心血管疾病、糖尿病高血压等疾病都与维生素D缺乏有关。传统免疫学方法检测不能区分维生素D2和维生素D3,会影响结果准确性。当使用LC-MS/MS检测时,首先使用有机溶剂提取血液中的维生素D,之后使用LC-MS/MS系统对复杂的血样进行色谱分离,根据维生素D2和维生素D3不同的分子量进行特异性质谱检测,从而得到血液中维生素D的含量。

LC-MS/MS应用于治疗药物检测,不同检测指标通常应用方法存在一定差异,如何保证在不同时间、不同仪器上的重现性?换句话说,如何保证检测质量?

郭玮:我们有着严格的实验室管理流程,作为实验室自建项目(LDT),我们科室也制定了相应的LDT规范及质量保证体系。我们对LC-MS/MS的每一种新的方法都进行了相应的性能验证,包括回收率、技术验证等。很多方法都有对应的应用方法和标准品、试剂盒,不同时间、不同仪器上的重现性是有保证的。除此之外,我们也得到厂家工程师专业维护和技术支持,以保证良好运行的检测状态。

您如何看待LC-MS/MS技术的今后发展前景,中山检验在这方面有何相应举措?

郭玮:LC-MS/MS的迅速发展已受到医药、制剂、科研等多个领域的广泛关注。内分泌领域涉及有关LC-MS/MS方法的文献每年增加超过100篇,随着研究数据的积累,相对于免疫学方法和GC-MS,LC-MS/MS优势显露无疑。目前国际上已经先后将许多激素及小分子的质谱检测方法定义为参考测量程序,并作为检测“金标准”应用于临床。我们科室内部近年来也快速建立起了一支基于质谱检测技术平台的高素质人才队伍,注重硬件与软件并进,转化先进的研究和技术成果,为临床提供更加灵敏、准确及可靠的检验信息,提高肾上腺肿瘤、乳腺癌、前列腺癌以及甲状腺肿瘤的诊疗水平。

中山医院检验科率先在国内检验领域采用质谱等先进检验技术,请问有什么体会?

郭玮:我们一直致力于推进包括质谱技术在内的一些新技术新方法在临床检测工作中的良性发展,将国际上最先进的临床检验技术与中国实际的临床需求相结合,满足临床对于各类内分泌激素、新生儿代谢性疾病、小分子物质等检测诊断的需求,使临床检验更好地支撑临床诊断与治疗,实现疾病的早期发现,早期诊断,以获得更好的治疗效果,节约医疗资源,真正使患者得到更优质的临床诊疗服务。

LC-MS/MS技术在激素检测中的应用

目前,中山医院开展的醛固酮检测项目主要针对哪些疾病的临床诊断

郭玮:醛 固酮是由肾上腺皮质合成的一种甾体激素,作为肾素-血管紧张素系统的主要效应分子,它可以调节离子及水在肾脏的重吸收,对人体血容量和钠钾代谢有着重要影 响。血浆醛固酮检测是诊断原发性醛固酮增多症(简称原醛症)的主要参考指标,对鉴别肾上腺皮质增生、肿瘤等相关疾病引起的继发性高血压具有重要价值。

研究表明高血压人群中原醛症患病率大于 5%,这类患者接受常规降压药物治疗的效果往往不理想或难以持续,原醛症在难治性高血压人群中的患病率甚至可高达 17~23%,为他们鉴明病因并采取具有针对性的治疗,可以有效改善预后。美国内分泌协会近年在更新原醛症管理指南时,除建议扩大筛查人群外,不断强调血浆醛固酮/肾素比值在诊断中的地位,也指出了串联质谱技术应用对改进醛固酮检测标准化及准确性的重要价值。

在引入 LC-MS 系统进行醛固酮检测之前,中山医院(或业界)主要采用哪种检测方法?在使用之前检验方法的过程中,遇到了哪些困难?

引入 LC-MS 系统进行检测之前,醛固酮的检测主要采用放射免疫法,这一方法也是以往认为用于甾体激素测定灵敏而有效的理想方法。但由于甾体激素代谢物在结构上具有很高的相似性,放射免疫法难以避免标本中结构类似物的干扰。

美国内分泌协会的新版原醛症管理指南中也指出:「放射免疫法在检测实际浓度低于 200pmol/L 的血浆醛固酮样本时,结果易产生 50%~100% 不等的高估,主要源自其可溶性代谢产物所引起的交叉反应」。在开展放射免疫法醛固酮检测的过程中,我们也确实遇到过临床表现与检测结果不符的个例,其中可能受到交叉反应的影响。

LC-MS 系统在醛固酮检测方面具有哪些传统方法所不具有的优势?LC-MS 系统又是如何解决传统醛固酮检测方法所面临的挑战?

郭玮:中山医院采用的 LC-MS/MS 方法,采用高效液相色谱将待测样本准确分离,再通过串联四极杆质谱进行多反应监测扫描,根据醛固酮特有的离子对对物质含量进行准确的定量,有效提高了检测的灵敏度和特异性,同时准确性显着提升,解决了放射免疫法中无法避免的抗体交叉反应的问题。

并且,应用 LC-MS/MS 技术还可以同时检测多种物质,克服了传统方法一次实验只能检测一种特定物质的局限性。醛固酮的检测前处理经过固相萃取,应用配套的前处理装置,操作简单,重现性与稳定性良好,检测方法的灵敏度和特异性能更好满足临床需求。

截至今年年底,中山医院开展了多少例醛固酮检测?LC-MS 系统为中山医院开展醛固酮检测带来了哪些受益?

郭玮:截至 2016 年底,中山医院检验科采用 LC-MS/MS 方法进行了数千例次的醛固酮检测,在协助临床诊疗方面取得了不错的反响。随着新指南对放宽原醛症筛查适应征的建议,来自临床科室的送检数量未来还会逐步提高。LC-MS/MS 方法开展至今,其优异的性能表现帮助临床相关科室提升了相关疾病的检测效率与准确性,获得了临床相关科室的广泛认可。

除了醛固酮检测,中山医院是否已经开展了别的激素检测项目?

郭 玮:除了醛固酮检测,中山检验目前还开展了基于 LC-MS/MS 平台的甲氧基肾上腺素类物质、尿儿茶酚胺类物质、维生素 D 检测等项目,年样本检测例次逾千。

最近临床实验室自建项目(Laboratory Developed Tests, LDTs)受到了广泛的关注,您对这种方式有哪些理解和看法?LC-MS/MS 技术在 LDTs 的应用前景如何?

郭 玮:所谓「工欲善其事,必先利其器」,精准医疗的实现离不开新技术手段、新检测项目的发展应用,我们对 LDTs 应持有鼓励态度,注重以临床需求为中心的开发与拓展。但所有医疗决策都需要准确的实验室检测性能作为基础,LDTs 的监管应跟上其发展的步伐。LC-MS/MS 技术无疑是 LDTs 中一个重要的板块,临床应用前景广阔。

一直以来,您对于使用 LC-MS/MS 技术开展临床检验项目非常的重视,这点对于临床实验室建设和医院实力提升有哪些帮助?

郭 玮:中 山检验以「不断提升检测质量、不断改善服务态度」作为质量方针,LC-MS/MS 平台的建设与应用也体现了这一点。结合 LC-MS/MS 技术开展的现有检测项目不仅性能优势明显,也正契合临床科室急需。检验科在不断提升与填补空缺的过程中,开拓了一批「人无我有」、「人有我优」的实验室检 测项目,也为相关临床科室提升诊疗水平创造了技术先决;临床学科形成了专业特色病种,加强了学科乃至医院的影响力,吸引了更多患者慕名而来,为我们科室未 来的开拓与发展也提供了更多的资源积累与经验总结。检验科与临床科室间是能够形成这种良性互动的,在同步提升、共同发展的同时,也令更多患者切实受益。

LC-MS/MS技术在治疗药物检测中的应用

什么是治疗药物监测?

郭玮:顾名思义,“治疗药物监测”是监测用于治疗某些疾病的药物浓度,具体是指在使用一些容易产生不良反应的治疗药物时,临床实验室需要检测血液或体液中的药物浓度,临床医生根据检测结果调整给药方案,从而使患者获得最佳的治疗效果,避免不良反应

治疗药物监测的目的是什么?

郭玮:目 前,精准医疗的概念受到广泛关注。利用治疗药物监测,采用量体裁衣式的治疗方案,指导临床合理用药,则是精准医疗的一种有效的实现形式。首先,由于个体间 存在差异,不同个体接受同等剂量的药物治疗而疗效却不一定相同。比如成人,无论性别,身高,体重,说明书一般都推荐服用相同的剂量。那么如果一个身高 180 cm,体重 100 公斤的男性和一个身高 160 cm,体重 50 公斤的女性服用相同剂量的药物,获得的治疗效果却并不相同,这是由于药物体内代谢过程中存在差异,这将直接影响药物的治疗效果,或者产生不良反应。其次, 某些药物的有效治疗窗口较“窄”,由于治疗效果与药物在体内的有效浓度密切相关,浓度过高或者过低,均有可能会引起不良反应的发生。

哪些药物推荐进行治疗药物监测?

郭玮:并 非所有的药物或者所有的患者均需要进行治疗药物监测,有下列情况者需进行监测:1、易成瘾性的药物,如免疫抑制剂,精神类药物,抗抑郁药物及抗肿瘤药物。 2、应用治疗指数低、安全范围小、不良反应强、无明确判断指标的药物,如地高辛。3、应用具有非线性药代动力学特征的药物和药代动力学个体差异大的药物, 如阿司匹林、双香豆素、保泰松等。4、多种药物联合用药时。

综合以上几点,就免疫抑制剂而言,是一类需要定期进行监测的药物,主要用于 预防器官移植术后的排斥反应,也可用于治疗自身免疫性疾病。临床常用的免疫抑制剂有环孢霉素、他克莫司、西罗莫司、依维莫司等,剂量不足或者血药浓度过低 可能会导致移植物的排斥反应;浓度过高常会引起肝、肾、神经系统、生殖系统的毒性反应,这些药物长期服用会损害胰腺,导致高血糖等危害。

临床治疗药物监测的主要方法有哪些?

郭玮: 主要方法包括传统免疫学方法,光谱法和色谱法。色谱法又包括液相色谱紫外检测法和液相色谱串联质谱检测法(LC-MS/MS)。目前,免疫学方法和 LC-MS/MS 方法是主流的检测手段,但从技术上而言,LC-MS/MS 技术相比于免疫学方法,更加准确可靠,特异性和灵敏度也更高。此外,LC-MS/MS 方法能够同时检测多种化合物且不会产生相互干扰。而传统的免疫学方法一次检测只能针对一种药物,且可能存在交叉反应,影响检测结果的准确性。目前,国内外越来越多的实验室已采用 LC-MS/MS 方法替代免疫学方法开展临床治疗药物监测。

为什么 LC-MS/MS 技术相比免疫检测方法具有以上的这些优势?

郭 玮:这要从两种技术的原理上说起。传统免疫学方法是基于抗原与抗体在体外特异性结合,对样品中的待测物定量的检测。当待测物的分子量很 大的时候,如>10kDa,免疫学方法具有极好的特异性。但当待测物分子量<1kDa时,免疫学方法的特异性就会变差,主要原因是交叉反应。 由于小分子药物和药物代谢物结构相似,抗体很难区分原型药物和代谢物,会同时与原型和代谢物相结合,造成检测结果偏高。此外,在临床上还有一些联合用药的 情况,也就是我们俗称的“鸡尾酒疗法”。免疫学方法一次实验只能检测一种化合物,如果联合用药,一个样本则需要进行多次实验。

相比之 下,LC-MS/MS 技术从原理上就突破了这两个限制。在 LC-MS 技术中 LC 主要是分离作用,MS/MS 负责检测部分。样本进样后首先经过液相色谱柱的分离进入到质谱中,在离子源内气化,并发生离子化进入到四级杆质量分析器中,根据被测物的质荷比(m/z) 分析,第一个四级杆只允许具有特定质荷比的母离子通过,之后被测物在碰撞室内在碰撞气的作用下发生碎裂,进入到第三个四级杆。第三个四级杆只允许特定质荷 比的子离子通过,最后被测物到达检测器进行检测。这一过程具有极高的特异性,能够根据化合物的极性、母离子和子离子的不同进行分析检测。无论待测物分子量 大小 LC-MS/MS 方法能够实现特异性检测,解决免疫学方法交叉反应的问题。另外,LC-MS/MS 技术检测速度极快,一个化合物检测通道仅需几个毫秒, 可以同时设置上千个检测通道检测不同化合物,因此一次实验可以同时检测多种药物,没有相互干扰,提高了检测效率。

国外药物浓度监测发展的新趋势有哪些?

郭 玮:欧 美国家采用质谱进行药物浓度监测早于国内大约 10 多年时间。在美国,临床质谱检测技术的快速发展,得益于临床实验室和与质谱公司的大力合作,不仅从技术层面进行创新,而且不断更新升级软硬件设备,完善应 用支持服务等。除此以外,美国对于临床质谱管理采用实验室自建方法体系(Labortaory Developed Test,LDT),美国鼓励技术创新,并遵守管理严谨的风格,不断研发临床所需的药物浓度监测项目,通过对其进行严格的方法学验证,保证该技术能够可控 地进入临床诊疗工作中,而这种应用模式极大地促进了美国国内质谱技术的快速发展,得到了患者、医院、第三方实验室、保险公司的广泛认可。这几年,质谱在国 内临床检验领域也发展很快,我们正在努力推动实验室自建方法体系相关指南的修订,以促进质谱更好地用于临床。

中山医院是如何开展治疗药物监测的?

郭 玮:中山医院作为上海地区规模最大的临床检验实验室之一,一直致力于推进质谱技术在临床检测工作中的发展。积极开展 LC-MS/MS 进行免疫抑制剂的监测。中山医院应用 LC-MS/MS 质谱系统开发了人体血液中环孢霉素、他克莫司和西罗莫司的体内药物浓度监测的方法,采用极少的血液样本,通过简单的样本前处理即可在 3 分钟同时实现多种免疫抑制剂的检测。我们正在开发和验证精神类药物,抗抑郁药物和抗肿瘤药物的检测项目,服务于临床,并使更多的患者受益。

LC-MS/MS技术在新生儿筛查与代谢性疾病检测方面的应用

作为卫生部部属的综合性医院,目前贵医院采用液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)开展了哪些临床检验项目?

郭玮:目前,我们医院主要使用LC-MS/MS进行激素类物质的检测,包括血浆间甲肾上腺素类物质、尿儿茶酚胺、25羟基维生素D及治疗药物浓度等的相关检测。

与传统的免疫学方法相比,LC-MS/MS在哪些项目上的应用突显了其价值?

郭玮:人 体内某些激素、小分子药物含量十分稀少,甚至仅为pmol/L这样低浓度的数量级,通过LC-MS/MS的检测,能准确地得到结果,并且能避免化学结构类 似物的干扰。因此,在儿茶酚胺或者类固醇激素的检测上,LC-MS/MS方法发挥了重要作用。传统的免疫学方法因方法学的限制,无法得到准确的结果。此 外,LC-MS/MS技术可以一次进样得到多个结果。例如,遗传代谢性疾病筛查或者治疗药物浓度监测。

据您的了解,目前LC-MS/MS在国内医疗机构的应用覆盖范围是怎样的?应用前景如何?

郭玮:目 前,国内大部分的省级妇幼保健院,甚至市级妇幼保健院都在使用LC-MS/MS对新生儿遗传代谢性疾病进行筛查。北京、上海等一线城市的三甲医院,其检验 科、药剂科也已经开始逐渐关注LC-MS/MS在临床中的应用。我相信拥有IVD认证的LC-MS/MS会在临床诊疗领域中发挥越来越重要的作用。

临床应用上使用LC-MS/MS,医院检验科的人员能够短时间内就掌握这项检测技术?

郭玮:我 觉得任何一个新技术的出现都会带来一些挑战,医院检验科会对人员进行系统性的培训,操作人员也需要通过专业认真的学习和经验的积累,才能正确掌握LC- MS/MS这项技术。我们使用的是Waters的LC-MS/MS系统,厂家也会派应用专家也会对我们的操作人员进行培训,协助方法开发。

LC-MS/MS用于遗传代谢性疾病检测,对所得的结果具体怎样进行分析,以及对检测出阳性的指标要如何进行后续的干预呢?此项技术是否真的能很好的应用于临床研究呢?

郭玮:目 前,美国和欧洲大部分的国家和地区已采用LC-MS/MS进行新生儿遗传代谢性疾病筛查,并且已经有十余年的历史了,覆盖率达到90%以上。在国内,北 京、上海、浙江等地区也早已开展此类检测项目。在进行遗传代谢性疾病筛查时一般会通过专门的应用软件,分析新生儿(或儿童)血液中氨基酸或者酰基肉碱的含 量,确定是否有阳性结果。对于阳性样本会再进行一次复检,之后通过电话通知家长或者就诊医生,及时进行后续的确诊检查,并采取有针对性的治疗措施。

LC-MS/MS对不同检测,其结果要如何确认?临床如何对LC-MS/MS所提供的数据进行疾病分析?

郭玮:目前,LC-MS/MS在临床中主要用于新生儿遗传代谢性疾病、小分子药物、体内较微量类固醇激素等物质的检测。该技术具有灵敏度高,准确度好的特点。LC-MS/MS方法检测得到的数据仍需要临床医生结合患者相应的临床表现,综合进行判断。(生物谷miaobaku.com)

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