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近日,我国国产仪器研发取得重要进展——由融智生物科技有限公司研发的宽谱定量基质辅助激光解吸飞行时间质谱平台“QuanTOF”近日在北京通过技术鉴定。由中国工程院院士金国藩、中国科学院院士陈洪渊等专家组成的委员会在技术鉴定中认为,该质谱仪整体性能达到国际先进水平。

近日,融智生物宣布正式推出MALDI-TOF
MS法定量分析糖化/非糖化血红蛋白解决方案。空腹血糖和餐后血糖是反映某一具体时间的血糖水平,容易受到进食和糖代谢等相关因素的影响。而由于人体红细胞的寿命一般在120天,在红细胞死亡前,血液中HBA1c含量也会保持相对不变,因此HBA1c水平反映的是在检测前120天内的平均血糖水平。

7月12日,记者了解到,北京大学深圳医院检验科纪玲博士团队使用融智生物科技有限公司的QuanTOF发现了一种新的Hb变种,即Hb辽宁,这是国内首次由MALDI-TOF
MS鉴定出来的血红蛋白变异体。相关研究结果已经发表在Clin Chem Lab Med
2019上,论文题为“Detection of a novel hemoglobin variant Hb Liaoning by
matrix assisted laser desorption/ionization-time of flight mass
spectrometry”。

那么,什么是基质辅助激光解吸飞行时间质谱技术?此次通过技术鉴定的新技术有何过人之处?又将应用在哪些领域?科技日报记者就此采访了相关专家。

所以说空腹和餐后两小时血糖只是诊断糖尿病的标准,而衡量糖尿病控制水平的标准是糖化血红蛋白。目前欧美等发达国家以糖化血红蛋白率诊断糖尿病。糖化/非糖化血红蛋白定量分析已在欧美发达国家取代传统的血糖测试。在中国,越来越多的诊断也开始使用糖化/非糖化血红蛋白定量分析。

血红蛋白变异,是一组由珠蛋白基因突变引起的常见遗传性变异,其特征是血红蛋白分子结构发生变化。迄今为止,已鉴定出1300多个变异体,其中,超过150个不稳定的Hb变异体被记录为引起不同严重程度的溶血性贫血的原因。对Hb变异体进一步的研究,可用于新生儿筛查、产前筛查̷̷此外,许多研究表明Hb变异可能会对糖化血红蛋白的测量产生干扰,因此,临床相关Hb变异体的鉴定和表征对于做出正确诊断至关重要。目前,高效液相色谱法和毛细管电泳是HbA1c测量和Hb分析的一线方法。

飞行时间质谱技术发展多年仍存痛点

传统上,糖化/非糖化血红蛋白分析的主流技术是免疫法和高效液相色谱法。相较而言,高效液相色谱法精度更高,方法亦相对简单,目前,高效液相色谱法正快速取代免疫法。

先证者是来自中国辽宁省的一名36岁汉族男子,被送往北京大学深圳医院进行例行健康检查。首先使用毛细管电泳分析仪测量HbA1c水平,该分析仪没有产生HbA1c值,非典型电生理图显示无明显异常峰值。电泳软件将配置文件识别为“非典型”,主要是由于存在额外的峰值。因此,研究人员假设Hb变异可能会干扰HbA1c分析。随后,使用高效液相色谱法、硼酸亲和力高效液相色谱法、免疫分析法和MALDI-TOF分析仪分别进一步定量HbA1c。其中,MALDI-TOF分析仪为融智生物科技有限公司的新一代宽谱定量飞行时间质谱QuanTOF。

国家“千人计划”专家、融智生物董事长周晓光介绍,质谱仪是根据带电粒子在电磁场中按物质分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测样本中分子组成的一类仪器。如今被广泛采用的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术(MALDI-TOF
MS)(以下简称飞行时间质谱)实际上是两个核心技术的组合,即基质辅助激光解吸电离与飞行时间离子分离技术。

与目前的传统技术相比,融智生物基于新一代全谱可定量飞行时间质谱平台QuanTOF推出的质谱法,具有更高灵敏度、更高效率、更低成本、更简单操作以及更高通量等诸多优势。

融智生物新一代宽谱定量飞行时间质谱平台QuanTOF

相比其他质谱技术,飞行时间质谱仪操作简便,即使没有接受过分析化学专业培训的人员也可以使用。特别是近年来病原微生物鉴定、基因分型分析、生物标志物鉴定、质谱成像等应用的发展,使得它越来越被临床检测领域所青睐。例如,以前微生物鉴定通过生化培养的方式完成,耗时、检测准确性低,而现在用飞行时间质谱仪从蛋白组层次进行鉴定,速度快、通量高、准确度更佳。还有,传统蛋白分子的检测分析用的多是免疫检测法,需要第三方抗体来辅助完成,先由抗体与被检物进行免疫化学反应,然后再通过仪器进行检测,方法复杂且容易造成假阳性,而飞行时间质谱仪可以直接对被检物的分子进行检测。

融智生物新一代全谱可定量飞行时间质谱平台QuanTOF

HbA1c测试结果分别为:5.2%,5.1%,4.9%和4.9%。与从硼酸亲和力高效液相色谱法获得的结果比较,观察到高效液相色谱法,免疫分析法和QuanTOF的可接受偏差。高效液相色谱法的色谱图未显示变异体。然而,QuanTOF的质谱图显示出异常的Hb链,相对强度占总αHb的26.0%。在谱图中还发现了正常的Hb链,包括αHb亚基,βHb亚基和糖化-βHb。

经过多年发展,飞行时间质谱技术已成为广泛应用的生物大分子检测手段。不过,由于离子激发、离子传输控制和探测环节的技术瓶颈,这一技术仍然处于定性分析阶段,定量重现性仅70%左右。而无法精确定量,使得飞行时间质谱仪的应用大受限制。

所需要的设备除了QuanTOF主机外,只需一台离心机,要求最简化,在试剂方面,也仅需要纯水和基质。

对照血红蛋白和Hb辽宁的MALDI-TOF质谱。

新技术检测范围更广且可定量

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