什么是质谱

 

质谱（Mass Spectrum）：使待测样品分子气化，用具有一定能量的电子束轰击气态分子，使其失去一个电子而成为带正电的分子离子，分子离子还可能断裂成各种碎片离子，所有的正离子在电场和磁场的综合作用下按质荷比（m/z）大小依次排列而得到谱图。常以MS为代号^[1]。

简单来说质谱室称量离子质量的特殊天平。用于检测化合物结构（定性）以及混合物组成（定量）。

 

 什么是串联质谱

 

 

两个或更多的质谱连接在一起，称为串联质谱（MS-MS）。最简单的串联质谱由两个质谱串联而成，其中第一个质谱仪（MS1）作为分离器，第二个质谱仪（MS2）作为分析仪来对混合物直接进行分析。

 

质谱串联方式

 

 

• 空间串联((tandem in space)

a）同种类型的质量分析器串联

扇形磁场、扇形静电场串联质谱

四极杆串联质谱

飞行时间串联质谱

b）混合型串联质谱(hybrid mass spectrometry)

扇形磁场、扇形电场和四极杆串联

扇形磁场、扇形电场和飞行时间质谱串联

四极杆和飞行时间质谱串联

离子阱和飞行时间质谱串联

• 时间串联((tandem in time) 

离子阱质谱仪

离子回旋共振质谱仪

 

应用范围

 

 

 

医学领域应用

 

 

 

新生儿遗传代谢病筛查

 

 

遗传代谢病（IEM）都是罕见病，虽然一些病人可存活至成年，但这类疾病的致死率和致残率较高，且种类繁多，尤其是常在早期即累及神经系统，也可导致各种类型的免疫异常，预后很差，随着检查手段的提高，越来越多的代谢缺陷逐渐被发现。对于这类疾病要做到早诊断、减少漏诊误诊，早干预。随着串联质谱分析技术在儿科的临床应用，使许多疑难重病有了明确的诊断。目前已报道的IEM疾病种类多达500多种，虽然单一病种患病率低，但种类繁多，总体发病率约在1/2555^[2]。

我国卫生部于2010年11月制订了《新生儿疾病筛查技术规范（2010年版）》，对我国目前的两个主要筛查病种苯丙酮尿症（phenylketonuria，PKU）随及先天性甲状腺功能减低症（congenital hypothyroidism，CH）的筛查进行了进一步的规范指导，其新生儿筛查工作已在全国范围内得到普及。

传统的筛查方法(如Guthrie细菌抑制法、放射免疫分析法、酶联免疫吸附实验等)都属于“一种实验检测一种疾病”，费用高、周期长，不适用于多种疾病的群体筛查。1990年，Millington等首次将串联质谱（MS/MS）应用于新生儿筛查，此项技术快速、可靠，能在2分钟实现内对一个标本进行几十种代谢产物的分析，大大提高了检测效率^[3]。

目前串联质谱法可用于以下代谢疾病检测：

 

新生儿筛查市场

 

 

据国外市场调研报告显示，2015年全球质谱市场实现了49.483亿美元的产值，2016-2022年间该市场规模将以8.1%的年复合增长率增长。其中，混合型串联质谱在预测期占最大的份额^[4]。

随着新生儿筛查市场的不断扩大，串联质谱技术在这个市场中的应用也在逐渐打开并普及。 2013年研究报告显示，全球新生儿筛查市场规模约为4.389亿美金，今后五年内这个数字预计将会以11%的复合年均增长率(CAGR)增长，到2019年市场规模预计达到8.196亿美金。

全球质谱市场中主要供应商有：AB SCIEX (U.S.)，Agilent Technologies (U.S.)，Thermo Fisher Scientific(U.S.)，Bio-Rad Laboratories (U.S.)，Bruker Daltonics Inc. (U.S.)，Waters Corporation (U.S.)，GE Life Sciences (U.K.)，Masimo Corporation (U.S.)， NatusMedical Inc. (U.S.)， PerkinElmer Inc. (U.S.)，Covidien PLC (Ireland)和 Trivitron Healthcare (India)等^[5]。

虽然我国串联质谱技术覆盖率不足10%，但发展势头迅猛，年复合增长率超过50%。特别是随着新生儿遗传代谢病筛查的普及和需求量的增加，该技术凭借其高选择性、高灵敏性、高特异性、快速检测等优势脱颖而出，逐步成为技术重点^[6]。国内已有10多个省份开展了串联质谱新生儿疾病筛查技术。如：吉林全省开展串联质谱新生儿遗传代谢病筛查，可筛查遗传代谢病42种 ^[7]；合肥市妇幼保健所新筛中心将在全省率先开展新生儿串联质谱筛查，一次实验可以实现氨基酸、有机酸、脂肪酸等26种遗传代谢疾病的筛查^[8]。

威海市自2016年6月1日起，全市范围内统一启动运用串联质谱技术开展新生儿遗传代谢性疾病筛查和高危孕妇产前诊断项目。在原有新生儿“四病”筛查的基础上，将新生儿遗传代谢性疾病免费筛查病种扩增至52种。新生儿52种遗传代谢性疾病筛查及新增高危孕妇产前诊断检查费用均由财政负担，个人无需付费^[9]。

 

挑战与机遇

 

 

目前常见遗传代谢病有500多种，多数患儿在婴幼儿期发病，严重影响智力和体格，且难以在短时间内改善，不仅给家庭和社会带来沉重负担，也对我国出生人口素质造成了极大影响。

据国家卫计委预测，全面开放二胎后， 2020年我国将迎来1700万新生儿。据卫生部发布的《中国出生缺陷防治报告(2012)》显示，中国出生缺陷发生率约为5.6%，每年新增出生缺陷数约90多万例，占世界的20%，中国出生缺陷防治工作仍面临严峻挑战^[6]。

挑战同时也带来机遇。如此庞大的数据必然推动新生儿疾病筛查市场的快速增长，而由于串联质谱技术在此领域的独特优势，正迅速成为新生儿群体疾病筛查的有力工具。

但目前，我国所使用质谱仪几乎超过98%的市场需求依赖进口，中高端更是全部依靠进口。在巨大的市场需求面前，国产仪器厂商纷纷涉足质谱仪相关产品。例如东西分析、普析通用、禾信、天瑞、聚光科技、舜宇恒平、毅新兴业、皖仪、中科科仪、厦门质谱、浙江好创、华仪宁创等；雪迪龙、博晖创新等通过收购国外厂商直接跨入质谱行列^[10]。CFDA官网显示，目前仅有铂金埃尔默公司的串联质谱新生儿筛查系统（Quattro Micro API Neonatal Screening System）获得医疗器械注册证书。其他企业的产品，如也能通过CFDA审核，势必能抢占市场先机。

参考文章：

[1]邢其毅. 基础有机化学. [M]. 高等教育出版社, 2006.

[2]王雪莹, 姜永生, 李丹,等. 串联质谱分析在遗传代谢病高危儿童中的意义[J]. 中国儿童保健杂志, 2015, 23(8):814-816.

[3]许永福, 饶志. 串联质谱技术在新生儿遗传性代谢疾病筛查中的应用进展[J]. 甘肃医药, 2012, 31(11):845-850.

[4]2015全球质谱市场49.483亿美元 亚洲增长最快.仪器信息网

[5]串联质谱在新生儿疾病筛查领域“大有可为”.仪器信息网

[6]“二胎时代”拉动新生儿遗传代谢病筛查市场.中国经济网

[7]吉林省新增40种新生儿遗传代谢病筛查项目.吉林新闻网

[8]26种疾病可一次筛查.中安在线-新安晚报(合肥)

[9]威海6月1日起新生儿52种遗传代谢病免费筛查.中国山东网威海频道

[10]国家对于国产质谱研发的支持进入了“深水区”.仪器信息网

以及百度百科，百度文库相关文章