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医学检验,岛津助力同行

2019年01月10日 09:45   来源:岛津企业管理(中国)有限公司
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    随着科学技术的发展,现代医学理论与医学技术不断进步,人们对健康状况与疾病诊疗的关注程度逐日提高。医学检验作为临床医学中的一门新兴学科,为人类疾病的诊断、治疗监测、预后判断提供大量新型技术与实验室监测指标。

一、医学检验发展状况

    近些年,医学检验发展日新月异,世界各国各地区医院的临床检验在很多检测项目上都已实现,所能测定的项目种类日渐丰富,为临床提供了大量有意义的检测结果。尤其是近30年,独立医学检验公司蓬勃兴起,实现了医学检验领域的专业化分工,保证检验结果更具有准确性与权威性。

    目前,美国医学检验行业发展已经相当成熟,可提供医学检测的实验室主要有独立医学实验室、医院内部实验室与诊所附设实验室三类。美国疾病控制与预防中心估计美国实验室一年大约实施98亿次检测,行业规模约750亿美元,而以Quest和LabCorp为代表的独立医学检验公司呈寡头垄断竞争格局,占据35 %以上的市场份额,其余大约60 %在医院的附属检验室、高校实验室和其他实验室完成。而在欧洲、日本等成熟市场,独立医学实验室也已是成熟产业。据研究统计,目前欧洲、日本独立医学实验室的市场份额占医学检验市场的份额分别为50%和67%。

    在我国,医学检验市场收入主要来源于公立医院检验科、病理科。受行业发展较晚和医疗制度等的影响,我国独立医学检验机构起步较晚,第三方医学检验行业只占据医学检验行业不到3%的市场份额。随着社会经济和检验技术的不断发展,检验服务需求不断上升,检验项目日益增多,医院作为医学检验业务的唯一实现主体已无法满足检验及诊断业务发展的实际需求,从而,我国独立医学检验公司起步并逐年蓬勃发展,相继成立110家医学独立实验室。目前第三方医学检测服务市场呈全国连锁化经营的综合性诊断服务模式,市场份额与行业年增长率逐年不断提升,且利润水平较好。基于国家政策以及医疗改革的进展,预计2018-2020年第三方医学检验市场规模将保持35%-40%的快速增长,潜在市场空间巨大,医学检验将迎来行业发展黄金时期。
 

图1 独立医学检验机构来源于医疗体系专业化分工(资料来源:医学检验行业发展历程)


二、医学检验项目与临床质谱的应用

    目前美国独立医学实验室检测项目超过4000项,其中包括临床病理、解剖病理与细胞学、药物滥用检测以及基因检测等。我国三级甲等医院一般可提供300-500种检验项目,大型独立医学实验室可提供检测服务共有2000余项。按照临床应用频率与应用范围,可将现有检验项目划分常规检验与高端检验。常规检验应用较广,大型三甲医院与基层医疗机构均可完成。随着医疗需求的提升,偏重于个性化设计与精准诊断的高端检验,使用需求逐日上升。医学检验技术从传统的生化检验、免疫学检验、微生物检验等常规手段,提升为分子检验、基因检验等精准性高、个体化强的检测方法,在灵敏度与特异性上大幅提高,为临床诊断提供更为及时、准确的判断依据。

图2 国内外各类型检测机构检验数量对比图(资料来源:公开资料)

    质谱由于其具有独特的高特异性、高灵敏度、单次分析的快速性、检测信息的丰富性以及对复杂生物基质分析的高耐受性等特点,在精准医疗、临床医学检验中发挥着越来越大的作用。目前,在美国等发达国家,质谱技术已广泛应用于医学检验,基于该技术开展的临床检测项目已有数百项。我国质谱检测的应用虽处发展阶段,但检测项目也已有70多项,涵盖了罕见和高难度分析,包括微生物鉴定、生化检验(内分泌激素检测、药物浓度监测、新生儿遗传代谢病筛查、营养元素检测等)和分子生物诊断(蛋白质组学、核苷酸多态性、代谢组学),应用范围从生化检验、微生物鉴定,到代谢组学、脂质组学、蛋白组学,再到参考测量程序的建立和标准品赋值,乃至术中应用及床旁检测。质谱技术高特异性的特点可有效避免结构类似物对检测结果的影响,为临床提供更准确的结果,提高患者的依从性。其高灵敏度的特点可在很大程度上弥补医学检测中、低浓度化合物检测困难和测不准的难题,为疾病的预测和诊疗分型提供准确结果。随着分析技术的变革与精准医疗的需求,临床研究与诊断工作将逐步倚重于液相色谱质谱、气相色谱质谱、电感耦合等离子体质谱、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱等高端检测技术,而质谱技术也会在医学检验领域中成为非常有效的分析工具,具有广泛而重要的应用前景。

图3 医学检验技术发展趋势(资料来源:公开资料)


三、岛津推出医学检验行业全面解决方案

    岛津公司作为全球著名的分析仪器综合生产厂商,进入中国已经30多年,始终秉承创业宗旨“以科学技术向社会做贡献”,不断钻研领先时代、满足社会需求的科学技术。

    为科学积极地推进临床质谱技术的应用,岛津公司在医学检测应用领域中开发出多种质谱检测方法。

1遗传代谢病筛查

    使用独特的Shimadzu NBS系统,建立应用衍生化或非衍生化样本处理的液质联用技术对新生儿足跟血干血斑中的氨基酸及肉碱浓度的检测方法。采用气质联用技术开发有机酸遗传代谢病分析方法和辅助诊断软件,可对40种有机酸代谢病进行分析。多种检测手段对新生儿遗传代谢病筛查提供更为精准、快捷的技术手段。

图4 11种氨基酸、31种肉碱及其19种同位素内标的MRM色谱图

2诊断标志物分析

    针对医学检验中热门的诊断标志物分析,岛津开发了采用LC-MS/MS方法测定血浆中总同型半胱氨酸的含量、血清中甲基丙二酸、血液中糖化血红蛋白及血清中1,5-脱水葡萄糖醇的含量等应用,并对有关项目中所用替代基质测定方法进行验证,所建方法均操作简捷、特异性好、灵敏度高、分析速度快,适用大规模临床检测的需要。

图5 替代基质中甲基丙二酸(20 nM)及其内标物(100 nM)的MRM色谱图

 

图6 甲基丙二酸检测中替代基质标曲和血清标曲的比较

3激素检测

    通过替代基质配制标曲,使用LC-MS/MS建立血清中25-羟基维生素D2/D3、类固醇类、儿茶酚胺类物质的定量检测方法,灵敏度高、特异性高、准确度高,并结合临床检验有关指导原则,完成方法学全验证,解决传统检测方法基质干扰大、检测限高等问题。

 

图7 结合SLE(固相支撑液液萃取)前处理方法所得11种类固醇激素(1.0 ng/mL, 替代基质)的MRM色谱图

4维生素与氨基酸检测

    岛津充分利用质谱高选择性与高灵敏度的特点,解决常规方法灵敏度不足、样品量大、分析时间长等问题,开发维生素K1、维生素A、维生素E以及氨基酸的检测方法,快速、简单、高效地完成多种维生素与氨基酸的定量分析。

 

图8 20种氨基酸标准品分析色谱图(1.0 nmol/mL)

5治疗药物监测

    治疗药物监测对治疗效果、用药安全性评价与指导临床用药剂量等方面具有重要作用。文集对使用岛津LC-MS/MS仪器检测血浆/血清中替比夫定、八种抗精神病药等项目的含量方法进行介绍,所建方法具有分析速度快、灵敏度高、重现性好的特点,适合用于含量的快速检测与人体药代动力学研究,为临床个性化给药方案的确定提供有力保障。更多关于治疗药物监测领域的应用开发,请关注岛津专刊《治疗药物检测(TDM)解决方案》。

 

图9 人血清中八种精神病类药物典型色谱图(1.0 ng/mL)

6基因检测

    针对医学检测基因检测领域,岛津推出普通PCR和全自动微芯片电泳仪MultiNA联用高效的检测方法。应用此方法,可对微生物进行鉴定、实现宫颈癌人乳头瘤病毒(HPV)生物标志物的检测、结合Smear Analysis软件完成对二代测序文库样品的质控分析并同时得到文库的尺寸分布及浓度。

 

图10 10种样品中食物中毒相关的目标基因区域MCE-202 MultiNA检测结果

7元素分析

    在检测人体内元素含量方面,原子光谱可以发挥重要作用。岛津使用原子吸收光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪在元素检测方面开发多种检测方法,为检测多种元素含量提供更为灵敏、高效的技术手段。 

 

图11 ICPMS-2030所得Cu的谱峰轮廓图

 

图12 ICPMS-2030所得Fe的谱峰轮廓图

8功能医学

    作为临床医学检验的补充,岛津同样关注功能医学的发展。岛津利用GCMS-QP2010 Ultra,建立一种分析血液中脂肪酸的方法。该方法简单方便,能够有效地测定血清中脂肪酸的含量,为功能医学评估人体营养状况提供有力的支持。

 

图13. GCMS-QP2010 Ultra检测血清中5种脂肪酸甲酯及内标的TIC图

9精准医疗

    在精准医疗方面,岛津推出多种先进技术手段,用于疾病精准诊断治疗。利用高分辨质谱仪MALDI-TOF测定血浆中β-淀粉样蛋白生物标记物,实现对阿尔兹海默疾病的诊断。利用三重四极杆气质联用仪的代谢组学分析技术,发现多种生物标记物,开发出了可在大肠癌早期阶段及时诊断的最新筛查方法。结合精准治疗的血药浓度监测要求,岛津具有针对抗体药物浓度检测的nSMOL酶解技术,并结合三重四极杆液质谱联用仪开发对单克隆抗体药物的定量分析方法,可供有关人员参考。

 

图14 基于nSMOL酶解技术对利妥昔单抗的LC/MS生物分析及方法验证SCI文章标题

    岛津公司推出的《医学检验应用文集(第三版)》详细介绍岛津LC-MS/MS、GC-MS、ICP-MS、Microchip electro-phoresis等分析仪器在各个检验项目中的应用,适用于以上九大类临床检测项目的应用,为广大医学检验行业从业人员提供全面解决方案,以期促进质谱等相关先进技术在医学检验中更大的发展与应用。

 

 


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