激素检测的未来会是临床质谱吗?

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本期文章引用格式:郭玮,李小英,蒋黎,等. 激素检测的未来会是临床质谱吗?[J]. 中华检验医学杂志,2024,47(07):717-721.


本文在《中华检验医学杂志》和检验医学新媒体共同发布。


人体内大部分激素水平非常低,且因缺少高灵敏度的检测方法,因此临床上主要通过激素的生物功能来确定体液中激素水平,而无法准确定量。


免疫学方法检测准确性仍受诸多因素影响,如易受蛋白结合、放射性物质非特异性结合、嗜异性抗体和自身抗体的干扰等。尤其是小分子激素,不仅在体内种类繁多、结构类似,且大多含量较低,容易产生交叉干扰。


液相色谱-串联质谱技术(LC-MS/MS)因其高特异度和高灵敏度的性能特点,促进了内分泌疾病实验室诊断的发展。近几年,质谱技术在蛋白质标志物、肽类激素的定量检测方面也取得了突破性进展。


中华检验医学杂志邀请5位临床及检验专家探讨LC-MS/MS在激素检测中的应用价值,并讨论了目前我国在该领域内面对的挑战以及对未来的展望。



关于激素检测

最关注的性能特征有哪些方面?



王传新教授



目前医院专业人才对质谱技术的系统学习和操作仍存在困难,这也是导致临床质谱技术难以得到推广使用的关键因素之一。同时,质谱设备目前价格普遍较高,如何在提高检测效率的同时降低检测成本,以及改进检测方法也需进一步研究和完善。



李小英教授



在临床方面,我们更关注以下几点:


  1. 以患者利益为核心的检测价值。除关注技术本身的性能特点,还需与临床需求结合,例如质谱检测的性价比。

  2. 认识的局限性。现阶段大多数医生即使了解质谱检测可更准确地检测低浓度激素,但对质谱的应用认识还停留在科研方面,除常规检测项目外,质谱技术还需要进一步拓展使用空间。

  3. 检测方法的规范性。质谱检测如可实现试剂商品化,则该技术将会更好地被推广应用。



郭玮教授



激素检测技术有以下几点值得关注:


  1. 方法性能是否满足临床需求,临床对肾上腺髓质激素(比如甲氧基肾上腺素类物质)有检测需求,但自动化检测设备灵敏度低,检测不准确,而质谱技术可实现精准定量。

  2. 检测项目的定量限,体内某些激素具有重要的生物学效能,但含量很低,因此对低浓度激素检测的准确度和灵敏度尤为重要。例如对醛固酮的检测,应用放射免疫法可检测较高浓度(100~300 pg/ml)样本,但由于方法学的限制,对低浓度样本,无法准确定量检测。

  3. 参考范围的确定,实验室可参考权威医学检验机构应用或文献报道的参考范围,并经小样本验证通过后方可使用,有条件的实验室可自行建立参考范围。需注意的是激素生理水平受较多因素影响,包括性别、年龄、生理周期(如孕酮)、昼夜节律(如糖皮质激素)、体位(如盐皮质激素)等,其参考范围的建立和验证均需根据不同情况进行分组,并需检验实验室与临床医生紧密合作。



蒋黎教授



人体内的激素水平在不同病理、生理状态下差别较大,最低可达pg/ml级。此外,激素的中间代谢产物多,其分子组成和结构相似。因此检测方法必须具有高灵敏度和特异度。


目前广泛应用于生物标志物检测的化学发光标记的免疫学方法,虽具有全自动化和高通量的特点,但其灵敏度只能达到μg/ml级,且特异性易受中间代谢产物和自身抗体的影响,因此其分析性能不能满足临床需求。



吴卫甲教授



从实验室质量管理的角度,检验报告的准确性是实验室最为关注的问题。应用六西格玛管理方法以实现检验报告出错率最低的目标。


在激素检测方面,放射免疫技术、酶联免疫吸附技术、化学发光法以及质谱检测,都对临床诊断的发展起到了非常重要的推动作用。检验服务于临床,任何检测方法都需提供准确测定值,为临床诊疗提供帮助,即检测报告需具备临床有效性,这不仅要求实验室在检测激素时选择灵敏度及特异度高的技术,还需具备完善的质量管理体系。



LC-MS/MS的激素检测与免疫学方法比较

具有哪些优点和局限性?



李小英教授



  1. 质谱技术在一些疾病比如肾上腺相关疾病诊疗中起到了不可替代的作用,与现有的免疫学检测技术形成了良好的互补关系,但行业内对质谱的临床应用和接受度有很多不同看法。

  2. 目前化学发光检测技术已非常成熟,质谱检测替代化学发光法的可能性较小。

  3. 质谱检测只有实现了自动化,才可能在临床上广泛应用。



郭玮教授



质谱技术的优缺点较为明确,公认的优势有高灵敏度、高特异度、可同时检测多指标、可区分结构类似物以及同分异构体等,其不足之处包括需手动前处理、缺少标准化操作规范、方法开发验证难度高、对技术人员要求高等。


质谱技术是一把双刃剑,一方面,质谱检测具有开发灵活的特点,能及时满足临床需求。另一方面,质谱检测在规范化管理和实验室间结果一致性上存在挑战,质谱技术的临床应用应与免疫学方法优势互补。综上,面对不同的临床需求,实验室需选择合适的检测方法。



蒋黎教授



免疫学检测很难区分激素的组成和结构差异,存在交叉反应的干扰。与免疫学方法比较,LC-MS/MS用于激素检测具有明显优势,包括高灵敏度、高特异度、检测浓度范围广,多指标联检等,可为临床诊疗提供重要的实验室依据。


然而,目前质谱技术应用于临床实验室的激素检测还存在一些局限性,如激素检测前处理流程繁琐、手工操作步骤多、检测通量低、仪器价格昂贵,此外仍缺乏标准化检测程序,实验室间结果一致性差,缺乏适宜的参考区间等。


LC-MS/MS技术应用于临床实验室中的激素检测

存在哪些限制条件?



王传新教授



操作标准化、收费标准和人才储备是限制其应用普及的3个重要方面。


  1. 管理体系,由于现阶段质谱检测的自动化程度低、技术人员水平参差不齐,即使质谱技术具有高准确度,但如果没有完善的管理体系支撑,则无法保证各实验室间结果的一致性。若患者在不同医院转诊,检查项目重复开单,不仅造成资源浪费甚至加深医患矛盾。

  2. 收费标准,质谱检测设备成本较高,且需配置高水平的专业人员对质谱实验室进行管理,这会造成医院的整体运营成本较高,如果参考现有项目的收费标准,则可能导致科室亏损。

  3. 人才培养,目前检验的学科体系未设立针对质谱检验人才培养的课程,其与基因测序的生信分析相似,同属于交叉学科,需专门人才培养实施方案。因此,人才短缺也是临床质谱发展面临的很大挑战。



李小英教授



临床医生对质谱技术认可度不一,更关心检测结果是否与疾病的发生发展一致。多数临床医生对中间代谢物变化情况的解读存在困难,检验人员不仅要做好检验工作,也应与临床医生进行多渠道、多维度的沟通。



郭玮教授



质谱检测与常规方法相比,有以下几个方面的不同:


  1. 从分析前角度来说,质谱检测自动化程度较低、设备价格较高、人员要求更高,这是限制质谱普及的重要因素。

  2. 从分析中角度,质谱检测可灵活开发新的检测方法,这为科学研究向临床应用转化提供了更多机会。

  3. 从分析后环节,所有质谱检测的临床报告均需专业技术人员审核以及必要时与临床沟通,这促使检验与临床人员要有更多的合作和探索。



蒋黎教授



目前,质谱激素检测在临床的普及和推广存在以下3个限制条件:


  1. 临床实验室缺乏接受质谱相关专业培训的高级技术人员,在质谱仪的日常运行和维护、方法学建立和性能评价方面均需加强管理。

  2. 缺乏针对质谱检测专项技术项目的合理收费标准,公立医院临床实验室以常规收费标准开展质谱检测,存在成本亏损问题。

  3. 质谱检测项目虽然研发速度快,但商品化试剂上市周期长,不能满足临床需求,亟待提升实验室自建检测能力。



吴卫甲教授



合理的收费标准是促进质谱技术在实验室常规应用的重要因素。现有条件下,合理、合规的质谱收费标准对于一些临床刚需项目的开展会有极大的推动作用,也可更好地发挥质谱的临床价值。


LC-MS/MS分析多肽类激素的

挑战是什么?



郭玮教授



目前临床质谱检测主要聚焦于小分子化合物的检测与应用,对具有明确临床应用价值的多肽类或蛋白质类大分子的检测则需进一步研究与应用。


质谱检测大分子化合物时涉及蛋白质酶切,因此受限于酶的选择、批次差异、酶解效率等不确定性因素影响,LC-MS/MS检测多肽类及蛋白质类的方法开发相较于小分子化合物难度更大,很难实现实验室间结果的一致性。



吴卫甲教授



一些分子量大的化合物(例如胰岛素、类胰岛素生长样因子Ⅰ)超过LC-MS/MS的分析范围,则可选择高分辨质谱技术。对于浓度较低的蛋白或多肽,直接定量测定困难较大,多数应选择抗体富集或去除干扰蛋白这两种处理方法。


对于酶切方法,除酶切效率、批次间的稳定性外,不同患者的个体差异也是影响结果准确性的因素之一。因此,需选择3个特异性比较高的肽段确保检测方法的特异性,但由于很难获得商品化的标准品和内标物质,因此需与专业生产标准品和内标物质的厂商一起合作。


最后,多肽类激素的检测也存在基质效应,其检测标准化的规范将比小分子检测更具有挑战。



蒋黎教授



目前,国内绝大多数临床实验室还处于建立和计划建立小分子化合物的质谱检测阶段,而多肽和蛋白质的检测,一般需要比三重四极杆质谱系统更高级别类型的质谱系统(例如超高分辨质谱),这对专业技术人才和设备资金的要求更高。



王传新教授



目前,国内已有很多三甲医院开展质谱检测项目,但各实验室检验能力参差不齐,需规范化管理。现阶段由于各级医院缺乏相关专业人才,将多肽类质谱检测技术应用于中小型医疗机构可能会面临诸多困难。




参考文献(略)