串联质谱在新生儿筛查中应用进展

黄馨院

（南宁市第二人民医院，广西 南宁，530031）

我国作为全球人口大国，每年的新生儿诞生基数居世界前列，这也导致我国的出生缺陷率有所增涨[1]。而遗传代谢病是由于维持机体正常代谢所必备的某些蛋白组成酶及（或）多肽、载体、受体、膜泵生物合成出现遗传缺陷，即编码类多肽（蛋白）的基因发生突变而造成的一系列病理改变和复制临床症状的疾病[2]。该病可导致不可逆的神经系统损伤、终身残疾，甚至出现夭折，严重影响出生人口质量[3]。新生儿筛查是实现遗传代谢病早发现、早诊断、早干预的重要方式，即在新生儿临床症状完全出现之前通过实验手段检查出来,就可以及早治疗、避免患儿出现功能性障碍和机体不可逆的损伤，由此减少残疾发生、降低小儿死亡率[4]。其中串联质谱法是上世纪90年代经国外发达国家发展起来的一种筛查方法，具有快速、灵敏、选择性强等特点，能够同时检测多种氨基酸组织，可同时筛查20～30多种遗传性代谢疾病[5]。本次回顾前人研究，归纳整理串联质谱在新生儿筛查中的应用研究，为日后临床对筛查工作的顺利开展、提升出生人口质量起到重要参考价值，作如下论述。

1 新生儿遗传代谢疾病的概述

新生儿遗传代谢疾病的种类繁杂，涉及有机酸、氨基酸、脂肪酸等多种物质的代谢异常，往往为常染色体隐性遗传，单一病种发病率相对较低，但群体发病率较高[6]。我国常见的遗传代谢病谱为戊二酸血症、甲基丙二酸血症、枫糖尿症、苯丙酮尿症等。通常在新生儿阶段发病，部分遗传代谢病患儿由于无特异性临床症状或临床症状轻微，给临床鉴别带来较大的难度；少数遗传代谢病，例如甲基丙二酸血症、风糖尿症患儿通常由于代谢中间产物、底物蓄积和终产物降低而引发代谢性脑病，对患儿的智力发育造成极大的影响，甚至出现惊厥等症状[7]。

2 新生儿代谢疾病筛查历史与现状

始于20世纪60年代早期的新生儿筛查，Guthrie教授（美国）提出了新生儿苯丙酮尿症的筛查，随之西方及经济发达的国家均建立了完善的新生儿筛查的有效体系，甚至部分国家将新生儿筛查列入国家卫生法，从最早的细菌抑制法到放射免疫分析法、酶免疫吸附实验等，虽然筛查履盖率达到或接近100%，但基本都属于“一种实验检测一种疾病”的方法[8]。我国新生儿疾病筛查起步相对较晚（1981年），于1982～1983年首次报道我国新生儿筛查初步成效。新生儿筛查的成效显示了我国筛查工作具有良好的社会与经济效益，也推动了我国政府出台相关法规及管理机构的建立。2001年我国出台了《中华人民共和国母婴保健法实施办法》，其中强调医疗机构需根据相关规定进行新生儿疾病筛查[9]。09年推出《新生儿疾病筛查办法》，提出各省、自治区及直辖市可结合行政区域医疗资源、疾病发生状况、民众需求适当增加筛查病种。尽管其间出现了各种新型筛查技术如气相色谱质谱(GC/MS)、液相色谱质谱(LC/MS)等,但所有这些技术具有分析周期长、样品通量较低、假阳性较高等缺点,不能满足大规模的新生儿筛查。

3 串联质谱技术的基本原理

MS/MS串联质谱的基本原理主要是将被测物质分子电离成各种质荷比m/z不同的带电粒子,然后应用电磁学原理，使这些带电粒子按照质荷比大小的空间或时间上产生分离排列成的图谱，通过测定粒子峰的强度，以此获得确定化合物的分子量、分子式。MS/MS是由2个质谱仪经1个碰撞室串联而成，而关于新生儿筛查的原理早在上世纪90年代已被Millinton等进行相应的报道[10]。

4 串联质谱技术的优势

4.1 与传统疾病筛查方法相比串联质谱技术与传统疾病筛查方法相比的筛查效率更高，而早期准确的筛查遗传代谢疾病，有利于避免病情对患儿导致的身心损害，促使新生儿在健康成长。通常传统疾病筛查只能精确到umol/L，而串联质谱技术的精确度极佳，可精确到nmol/L；同时传统疾病筛查需采集多个血斑，且不同疾病均需要采集相应血斑，而串联质谱技术只需采集1个血斑即可诊断，并大大降低疾病检查的假阳性率，避免误诊、漏诊导致的不良后果，降低家长的精神与心理负担，大幅度缩短复查时间，降低由此产生的经济费用，减轻家长的经济负担。

4.2 有效筛查出遗传代谢性疾病在新生儿出生缺陷预防体系中，遗传代谢性疾病筛查属于一项重要预防措施，通过准确有效的筛查技术，可尽早筛查出患儿所得疾病，从而给予早期干预和治疗，避免对患儿造成不可逆的智力损伤与发育损伤[11]。张志强[12]与朱颖杰[13]分别在研究中调查了串联质谱技术对于新生儿遗传性代谢病筛查的效果，均得出相似结论，证实应用串联质谱技术进行新生儿疾病筛查能够早期发现遗传代谢病患者，从而降低该地区出生人口缺陷，是一种能够有效预防遗传代谢病的途径。敖桢桢、王静[14]等人收集了20 000例新生儿足跟血，采用串联质谱及二代测序技术检出新生儿遗传代谢病阳性40例，疑似样本45例，前者为快速有效的筛查方法，而二代测序则提供了更加明确的分子诊断，为疾病的早期诊治提供科学依据。近年来，有学者采用国际协作的新生儿筛查数据平台Region 4 Stork（R4S）系统联合切值法分析应用于串联质谱极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（VLCADD）新生儿筛查可显著提高筛查性能，降低假阳性率[15]。

4.3 提高出生缺陷防控水平目前，串联质谱技术已经得到国内外广泛应用。Marquardt统计串联质谱技术在9万例新生儿的实际应用中，证实了串联质谱技术的高效率、高准确性、高灵敏度，对出生缺陷防控、人口素质提升具有重要意义。国内学者，赵得、吴梦圆[16]等人调查发现，青海高原地区新生儿串联质谱遗传代谢病筛查阳性率较国内平原地区高；赵永强、孔祥增[17]等人调查高效液相串联质谱技术在出生缺陷防控中检测出，氨基酸代谢障碍12例、有机酸代谢障碍10例、脂肪酸氧化代谢障碍18例,为新生儿遗传代谢病旱发现、早治疗提供有力的帮助。吴雄基、柯华寿同时调查了新生儿以及危重儿两种类型儿童的串联质谱检测结果，认为遗传代谢病在茂名地区有一定的发生几率，早期开展有利于控制新生儿出生缺陷，提高人口质量。

5 讨论

近年来随着新生儿遗传代谢病筛查工作的不断普及、筛查方式不断改进及覆盖范围逐渐扩大，新生儿遗传代谢病的检出率日益提高。而串联质谱技术作为遗传代谢病筛查诊断的重要方式，大大提高了筛查效率，实现了“一种实验检测多种疾病”的转变，使得许多患儿受益于早期发现而得到及时干预治疗。但随着筛查覆盖面的不断扩大，逐渐出现了新的筛查问题，如临床对于血片采血缺乏有效的监督和管理、仍然使用手工操作处理标本、少数实验室在日常室内质控工作中仍存在不足等等，未来仍需切实解决实际筛查工作中的问题，对遗传代谢患儿进行早期诊断与干预，强化出生缺陷预防措施，提升人口出生质量。