串联质谱技术平台简介

串联质谱遗传代谢病检测项目介绍

尹国才

——博奥检验

2014年6月第一页，共三十一页。目录第一部分

：遗传代谢病的介绍遗传代谢病的定义遗传代谢病的发病机制遗传代谢病的临床危害遗传代谢病的诊治非常依赖于实验室检测第二部分：串联质谱技术平台介绍与应用串联质谱技术简介串联质谱技术如何应用于遗传代谢病的检测

第二页，共三十一页。第一部分

：遗传代谢病的介绍第三页，共三十一页。一、遗传代谢病（InheritedMetabolicDisorders，IMD）

定义:

IMD是指由于基因突变引起酶缺陷、细胞膜功能异常或受体缺陷，从而导致机体生化代谢紊乱，造成中间或旁路代谢产物积蓄，或终末代谢产物缺乏，引起一系列临床症状的一组疾病。遗传代谢病是氨基酸、糖、脂肪、激素等先天性代谢缺陷的总称。遗传代谢病病种繁多，医学界目前已发现近3000种单病种发病率低，但总体发病率可达活产婴儿的2‰。第四页，共三十一页。二、遗传代谢病的发病机制(PKU)第五页，共三十一页。PKU代谢病症状持续高苯丙酮酸血症智力低下低酪氨酸血症毛发色淡发育迟缓生物蝶呤(Biopterin)四氢生物蝶呤(BH4)第六页，共三十一页。1.肉碱棕榈酰转移酶缺乏症1型（CPT-1）2.肉碱棕榈酰转移酶缺乏症2型（CPT-2）1.短链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（SCAD）2.中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（MCAD）3.极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（VLCAD）脂肪酸氧化缺陷疾病第七页，共三十一页。脂肪酸氧化缺陷病症状低血糖肌无力癫痫发作心肌病第八页，共三十一页。有机酸血症症状喂养困难代谢性酸中毒癫痫发作昏睡第九页，共三十一页。三、遗传代谢病的临床危害

神经系统异常（>80%）多脏器损伤（>70%）终身残疾（>40%）

1、遗传代谢病最主要的表现的是神经系统的异常，表现为发育落后（智力、运动、语言），抽搐等一系列并发症，甚至引起昏迷死亡（新生儿、婴幼儿由于对疾病的表现能力较差，一般会表现为喂养困难、食奶少、呕吐、嗜睡等）。2、多脏器损伤往往是在造成神经系统损伤的同时出现。如肝肿大、肝功能不全、肾损伤、黄疸、青光眼、白内障等。3、由于发生视力、听力、言语、智力等障碍，导致残疾。

【注】并非每一种遗传代谢病都同时出现以上症状，同一种遗传代谢病也不一定有相同的症状，因此，临床遗传代谢病的诊断比较困难，十分依赖实验室检测指标。第十页，共三十一页。遗传代谢病的临床危害常见临床症状具体描述神经系统异常发育异常/倒退、智低、惊厥、共济失调、椎体外系运动障碍等，是遗传代谢病最常见的临床症状代谢性酸中毒表现为嗜睡，喂养困难，发作性呕吐，呼吸异常等；严重呕吐常与进食蛋白质有关，常见于氨基酸病、有机酸代谢病等肝肿大或功能不全见于糖原病、半乳糖血症、粘多糖病、肝豆状核变性等特殊气味如“鼠尿味”（PKU，尿、汗排出苯乙酸增多）；“枫糖浆味”（枫糖尿症）等，主要见于氨基酸和有机酸代谢异常皮肤和毛发异常如色素减少（苯丙酮尿症、白化病、同型胱氨酸尿症等），皮肤粘膜色素加深（肾上腺脑白质营养不良）；脱发（多种羧化酶缺乏）等第十一页，共三十一页。

无症状之前的筛查性检测新生儿四、IMD的诊治非常依赖实验室检测0～3个月3～12个月一岁以后蓄积期常无异常多数在此阶段发病亦有发病对临床疑似患者的诊断性检测高危新生儿、婴幼儿、儿童少年等世界上最先进的IMD检测技术——串联质谱遗传代谢病发病后的临床表现呈多样性表现，临床诊断困难。由于这些疾病比较罕见，在临床诊断中，早期通常无症状，或症状不典型，极易漏诊或误诊，而出现典型症状时，往往已经造成不可逆的伤害。诊断错误导致误治，错过治疗时机，导致神经系统及多脏器损伤，甚至终身残疾。此种情况下，实验室检查显示出至关重要的作用。第十二页，共三十一页。案例：枫糖尿病患儿,男,9d,因拒奶3d,发热6h入院。患儿为孕3产3,胎龄39+2周顺产娩出,出生体重3645g,生后初未见异常。第6天始开始拒奶，吃奶次数减少约1/3，每次吃奶量变化不大，偶有四肢抖动和口吐少许白色泡沫。入院6h前出现发热,最高达38.9℃,无咳嗽及明显气促。父母均体健,其母在此孕期内无患病史,10年前产1女婴,生后1周不明原因发热死亡;4年前产1男婴，2岁时患病死亡。入院查体:T37.5℃,R50次/min,神志清,反应一般,苦笑面容,未嗅及明显的特殊气味(包括特殊尿味)。皮肤轻度黄染,双肺呼吸音粗,无啰音,肝脾不大,颈有抵抗,四肢肌张力增高,自主活动少,原始反射尚可引出。入院初诊:

①新生儿肺炎;②新生儿破伤风?③败血症并发脑病?④代谢性疾病?中国当代儿科杂志第11卷第7期2009年7月第十三页，共三十一页。入院后查血糖正常;血常规、血气、血生化、CRP及电解质检查均未见异常;脑脊液检查潘氏试验(2+),余无特殊。血清查支原体、衣原体、巨细胞病毒、弓形体、腺病毒、军团菌等抗体均阴性,血和脑脊液培养均阴性。胸片示右下肺感染,头颅CT未见异常。入院后给予青霉素、头孢曲松抗感染,并应用TAT、破伤风免疫球蛋白以及补碱治疗等,因吸吮困难行鼻饲,临床治疗效果不佳。行AA11+AC17串联质谱仪分析,血氨基酸谱示Leu2583.27

mΜ、Val794.03μM,均明显升高,符合枫糖尿病（MSUD）特征。即改用低支链氨基酸配方乳(能全特Ms22)鼻饲,上述症状消失,可自吮进乳。最后诊断:先天性枫糖尿病（MSUD）,新生儿肺炎。住院10d家属自行要求出院,嘱出院后随访。第十四页，共三十一页。GA-1—戊二酸血症I型GA1筛查

GA1筛查未做GA1筛查Glutaric

Aciduria

TypeⅠ机制：分解赖氨酸(lysine)与色胺酸(tryptophan)代謝途径中的戊二酰COA脱氫酶有缺陷，有毒的代谢中间产物，如戊二酸等会过量堆积于血液与组织中，並排泄到尿液，造成渐进性神经症狀及急性的代谢异常。第十五页，共三十一页。第二部分

：

TMS技术平台介绍与应用第十六页，共三十一页。Waters美国TQD系统：为新筛专业设置CFDA医疗器械注册证（tandemmassspectrometry，MS/MS)质谱仪：通过检测物质的质量与电荷比(m/z)，对物质进行定性和定量的分析仪器。MS/MS：

由2个质谱仪经1个碰撞室串联而成。一、串联质谱技术简介第十七页，共三十一页。

TMS是新筛技术的一次革命近年发展起来的串联质谱法（tandemmassspectrometry,TMS)具有快速、灵敏、高通量和选择性强等特点。TMS主要通过对新生儿干血片中包括氨基酸和肉碱/酰基肉碱在内的数十种小分子的分析，一次实验可以同时筛查出包括氨基酸病、有机酸代谢紊乱、脂肪酸氧化缺陷在内的30多种遗传代谢病，大大提高了筛查效率及筛查的敏感性和特异性。TMS新筛，极大地扩展了筛查的疾病谱，实现了传统的“一项实验检测一种疾病”向“一项实验检测多种疾病”的转变。第十八页，共三十一页。

分析物名称缩写分析物名称缩写氨基酸

已二酰肉毒碱

C6DC丙氨酸Ala辛酰肉毒碱C8精氨酸Arg辛烯酰肉毒碱C8:1瓜氨酸Cit癸酰肉毒碱C10甘氨酸Gly癸烯酰肉毒碱C10:1亮氨酸/异亮氨酸/羟基脯氨酸Leu/lle/Pro-OH癸二烯酰肉毒碱C10:2蛋氨酸Met十二烷酰肉毒碱C12鸟氨酸Orn十二烷烯酰肉毒碱C12:1苯丙氨酸Phe十四烷酰肉毒碱（肉豆蔻酰肉毒碱）C14脯氨酸Pro十四烷烯酰肉毒碱C14:1酪氨酸Tyr十四烷二烯酰肉毒碱C14:2缬氨酸Val3-羟基-十四项酰肉毒碱C14OH肉毒碱

十六酰肉毒碱（棕榈酰肉毒碱）C16游离肉毒碱C0十六烷烯酰肉毒碱C16:1乙酰肉毒碱C23-羟基-十六酰肉毒碱C16OH丙酰基肉毒碱C33-羟基-十六烷烯酰肉毒碱C16:10H丙二酰肉毒碱/3-羟基-丁酰肉毒碱C3DC/C4OH18烷酰肉毒碱（硬脂酰肉毒碱）C18丁酰肉毒碱C418烷西酰肉毒碱（油酸肉毒碱）C18:1甲基丙二酸/3-羟基-异戊酰肉毒碱C4DC/C5OH18烷二烯酰肉毒碱（亚油酸肉毒碱）C18:2异戊酰肉毒碱C53-羟基-十八酰肉毒碱C18OH戊烯酰肉毒碱C5:13-羟基-十八烯酰肉毒碱C18:10H戊二酰肉毒碱/3-羟基-己酰肉毒碱

C5DC/C6OH酮

己酰肉毒碱

C6琥珀酰丙酮SA检测11种氨基酸和31种肉碱cFDAconfirmed第十九页，共三十一页。

筛查三大类，共37种代谢病氨基酸代谢病脂肪酸氧化代谢病有机酸代谢疾病精氨酸血症2,4-二烯酰基-辅酶A还原酶缺乏2-甲基丁酰基-辅酶A脱氢酶缺乏精氨基琥珀酸尿症肉碱棕榈酰基转移酶缺乏Ⅰ型3-羟基-3-甲基戊二酰基-辅酶A裂解酶缺乏瓜氨酸血症肉碱棕榈酰基转移酶缺乏Ⅱ型3-甲基丁烯酰基-COA羧化酶缺乏(GAⅠ型)高胱氨酸尿症肉碱载体缺陷异丁酰基-辅酶A脱氢酶缺乏高蛋氨酸血症肉碱/酰基肉碱移位酶缺乏异戊酸血症高鸟氨酸血症-高血氨症-高瓜氨乙基丙二酸血症丙二酸血症酸尿综合征长链酰基-辅酶A脱氢酶缺乏甲基丙二酸血症高脯氨酸血症长链羟酰基-辅酶A脱氢酶缺乏乙酰乙酰基-辅酶A硫解酶缺乏枫糖尿症中链酰基-辅酶A脱氢酶缺乏多重辅酶A羧化酶缺乏非酮性高甘氨血症多重酰基-辅酶A脱氢酶缺乏丙酸血症苯丙酮尿症短链酰基-辅酶A脱氢酶缺乏

酪氨酸尿症短链羟酰基-辅酶A脱氢酶缺乏

5-羟基氨酸尿症三功能蛋白缺乏

超长链酰基-辅酶A脱氢酶缺乏

第二十页，共三十一页。新生儿疾病筛查采血卡检测项目（请务必选择，可多选）：遗传性耳聋基因检测（基因芯片法）遗传代谢病筛查（串联质谱法）其他:分娩医院：母亲姓名：住院号：住址：联系电话：婴儿性别：男女，孕周，出生体重克出生日期年月日时采血时间年月日时采血者：联系电话：请家长核对信息无误后签字：贴条码处第二十一页，共三十一页。

提供81个临床参考指标；显示异常指标；分析提示可能患有的疾病；对于可疑患者，除免费进行复查外，本检验所还可提供相关的基因检测服务，并推荐权威遗传代谢病专业机构做进一步的诊治(北大妇儿医院神经内科、北京妇产医院遗传病筛查中心)。北京博奥医学检验所TMS分析报告单第二十二页，共三十一页。

严格执行新生儿疾病筛查操作流程；专业新筛设备和试剂；专业培训的技术员；试剂盒自身质控品；美国CDC质控品作为检测验证实验；与北京妇产医院遗传病筛查中心实验室密切合作，定期进行室间比对。博奥检验TMS分析结果的质量保证第二十三页，共三十一页。串联质谱技术在临床上的检测对象

新生儿遗传代谢疾病筛查临床疑似遗传代谢病检测

第二十四页，共三十一页。二、串联质谱技术如何应用于遗传代谢病的检测1、对体内数十个代谢物质进行定量检测，分析机体代谢状态及其变异（检测A、B、C等物质）。2、检测血液氨基酸和肉碱水平，对氨基酸、有机酸、脂肪酸、游离肉碱和酰基肉碱代谢进行评价，综合判断37种遗传代谢病的发病情况。

第二十五页，共三十一页。结果评价

各指标值串联质谱遗传代谢病检测流程

TQD检测样本前处理采样

40余种IMD阴阳性结果报告（3~5个工作日）第二十六页，共三十一页。血片检测结果：Normalvs.PKU正常人苯丙酮尿症病人Leud3-Leud4-AlaAlaPhe