元谱科技：MALDI-TOFMS在临床微生物领域的技术与应用进展

　　仪器信息网讯 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)技术是上世纪80年代以来，发展起来的一种新型软电离有机质谱，能够很好的检测和鉴定氨基酸、多肽、蛋白、核苷酸和脂肪酸等生命体组成成分和代谢产物，其特点是检测速度快、通量高、成本低。近年来，得益于其在微生物鉴定方面的革命性优势，技术潜力被不断挖掘，在基因分型分析、生物标志物鉴定、病原体鉴定、质谱成像等应用领域也崭露头角，越来越被临床检测领域所青睐。

基于此，仪器信息网计划推出“MALDI-TOF在临床微生物领域的技术应用进展”专题，以增强业界专家和质谱技术以及临床医学相关机构工作者之间的信息交流，同时向仪器用户提供MALDI-TOF在临床微生物领域更丰富的产品、技术解决方案。近日，仪器信息网邀请到了厦门元谱生物科技有限公司，请他们谈谈对MALDI-TOF技术与应用发展、未来市场趋势等的看法。点击了解MALDI-TOF仪器专场信息。

　　厦门大学仪器与电气系(原科学仪器工程系)何坚教授，传承了厦门大学三十年的质谱研发经验。其在2012创办了厦门质谱仪器仪表有限公司，在2015年成功研发完全自主知识产权的微生物质谱鉴定系统——microTyper MS。microTyper MS高通量微生物快速鉴定系统不仅具有完全自主产权的商品化基质辅助激光解析离子源-飞行时间质谱仪(MADLI-TOF MS)，而且有国内首家建立的完整中华细菌标准库。在2015年10月27日北京举行的国内分析测试行业影响力最大的展会“第十六届北京分析测试学术报告暨展览会(BCEIA2015)”上，MALDI-TOF MS荣获“2015 BCEIA金奖”。但是由于创业经验不足，最终，厦门质谱未能承载何坚教授最初的期愿，令人十分惋惜。

　　但是有幸的是，对多年辛苦积累的厦门质谱所有知识产权，何坚教授仍然具有共享权。虽然经历风雨，仍不忘初心，怀揣着中国质谱梦，何坚教授又创办了厦门元谱生物科技有限公司。“元”即“初和始”，指初心不改和技术之源头的含义。在精准医疗与个性化医疗的大背景下，质谱法作为分子诊断的主要利器，它将为生命科学与医疗诊断带来重大变革，特别是在微生物快速鉴定、新生儿先天疾病筛查、肿瘤等慢性重大疾病早期诊断及其它临床生化检测和个性化医疗等领域发挥越来越重要的作用。

　　元谱科技在microTyper MS基础上，结合广大用户的反馈和自身经验的积累，匠心独运，不断优化升级，在2019年，又推出全新一代微生物质谱鉴定系统——microbe MS^®。

　　microbe MS^®给用户带来全新的视觉和操作体验，相比于其它同类产品，有以下优势：

　　1、microbe MS^®采用一体化设计，全新的紧凑型模块化设计，体积不仅小巧，仪器更稳定，而且性能更优越，维护更便捷;

　　2、全新的离子光学系统优化设计，飞行管从常规的1米缩短到仅仅0.6米，但是分辨率却超过其它同类仪器，高分辨质量范围更宽;

　　3、高精度、超低抖动延时电路及免清洗离子源结构设计，质量测量更准确;

　　4、自主研发的高增益、低噪声前置放大器和数据采集系统;

　　5、仪器温度全自动监控和补偿，稳定性更高;

　　6、可选正、负离子模式，检测范围更为广泛，可进行核酸检测与分析;

　　7、升级到五代机后，核心部件国产化率进一步提高，大大提高了仪器的性价比;

　　8、全球率先采用Win10操作系统，配备中英文界面，运行更快、更稳定，兼容性更强;

　　9、将蛋白指纹数据库与微生物形态信息完美融合，表型加分子信息结合AI技术，鉴定更准确，结果更直观;可进行金黄色葡萄球菌的耐药性研究(耐甲氧西林)，及大肠与志贺菌的区分研究。

　　10、全面升级的检索算法，使鉴定速度得到飞跃提升，结果实时显示，无需等待;

　　11、配备临床菌库及科研菌库，开放用户自建库功能， 其中临床菌种超过2000种。

　　在微生物鉴定应用中，元谱科技除了微生物质谱，还配套研发及销售其周边产品，包括微生物形态拍摄仪、真空干靶箱及自动点样仪，让质谱微生物鉴定更加高效、便捷。在经营策略上，元谱科技既可以自主生产销售，也可作为其他IVD公司的OEM供应商，并欢迎共同开发微生物、核酸质谱或该领域相关产品。

　　利用MALDI-TOF MS进行微生物鉴定，操作流程简单，鉴定结果准确、可靠，是目前MALDI-TOF MS最成熟的应用。在临床应用中前处理环节基本采用“直涂法”，实验人员只需对培养纯化的菌落在靶板上涂抹，加上基质后即可上机检验。样品的前处理过程简单，无需很强的专业知识，简单培训即可上手应用。在仪器使用终端，简单、稳定的操作一直是用户和厂家所追求的，尽管质谱硬件技术本身涵盖真空、高压、激光等复杂方法和手段，但通过不断优化的软件计算和管理功能，目前已实现仪器的自主管理，实验员只需几步简单界面操作就可完成鉴定，更加便捷、可靠。元谱科技的microbe MS^®有完善的仪器自管理功能，能够实时监控仪器的状态，并根据不同的状态进行相应的自动化操作。同时提供给用户最简洁的操作接口，放入靶板后，只需要简单一个按键就可实现全自动质控、采集、鉴定和报告。

　　目前，国内很多的三甲医院及部分二级医院已经配备MALDI-TOF MS进行微生物的快速筛查鉴定，得益于其结果准确、操作便捷的优势，该技术在未来势必会得到更为广泛的应用，熟悉和掌握该项检验的专业人员也会不断增加，该项应用的解决方案也会越来越成熟。我们认为，该产品向三级以下医院传播推广主要受限于该产品有较高的仪器价格。相比于三级医院，二级或以下医院样本量较少，加之较高的仪器成本，对MALDI-TOF MS产品向下推广造成一定困难。元谱科技的microbe MS^®微生物快速鉴定系统具有完全自主知识产权，仪器核心的数据采集系统、离子源系统、软件系统关键部件已全部实现国产化。相比于国外产品，在保证产品优越性能的前提下，能够实现本土差异化，甚至可为特殊用户进行定制，同时降低了成本，这将助力未来MALDI-TOF MS大范围推广使用。

　　从MALDI-TOF MS微生物鉴定应用角度而言，我们认为前处理标准化、疑难菌鉴定和药敏及分型拓展应用将是后续微生物鉴定应用中所持续关注的领域。虽然上述“直涂法”操作简单，但人工方法涂菌无法保证重复性与点靶质量，同时样品越多，在此环节上消耗的时间和人力越大。所以，建立标准化的前处理流程，利用自动点靶仪等辅助处理设备来完善前处理的标准化、提高前处理效率，将随着MALDI-TOF MS用户群体的不断增大、经验不断积累而逐渐成熟。

　　利用MALDI-TOF MS对疑难菌进行鉴定在行业内也受到普遍关注，疑难菌鉴定的难点在于样本的处理环节和软件检索数据库的环节。疑难菌通常是比较少见的真菌或细菌，有的培养就非常困难，细胞结构也与常规菌有所差异，这就造成了前处理环节要进行特殊处理。如丝状真菌由于细胞壁难以破碎，“直涂法”通常不能得到好的鉴定结果，鉴定前需要特殊的前处理方式。使用旋转培养法进行菌株的液体培养、使用乙醇/甲酸提取法等改良方法进行前处理可以明显改善鉴定结果;致病分枝杆菌生长周期较长(6周～5个月)，MALDI-TOF MS鉴定分枝杆菌的效果受标本前处理的影响，包括生长条件、细胞活性、蛋白提取程序等。所以，有针对性的建立对这些疑难菌的前处理和仪器方法，才能够实现准确鉴定。这需要应用研发人员在实际实验中不断摸索，建立详尽的、针对性的疑难菌解决方案。在软件检索数据库环节，由于疑难菌通常数量较少，可能存在数据库的缺失，针对这种情况，应确认菌种信息后进行建库处理，弥补数据库的空缺。

　　利用MALDI-TOF MS对微生物进行分型或药敏分析也是近几年讨论的热点，在某些代表性菌株上分型或药敏也都取得了一定的成果。但我们认为，受限于目前MALDI-TOF MS方法对涉及到微生物分型或药敏相关特征蛋白的表达与检测能力，加上临床复杂的药敏判定标准，大范围的利用MALDI-TOF MS方法对微生物进行分型和药敏分析离实际临床应用还有一段距离。但可以与其他技术结合，如红外技术或分子诊断，弥补上述不足，逐步实现分型与药敏。

　　除了微生物鉴定，MALDI-TOF MS已经应用于核酸检测，且具有高通量、高准确性、低成本等优势，相比于微生物鉴定，利用MALDI-TOF MS进行核酸检测可开发的应用更加丰富、前景更加广阔。综合而言，与其它临床检测技术相比，质谱技术本身具有高灵敏度、高特异性、高通量和可多组分同时分析等显著优势，已成为继免疫学方法和化学发光法之后的第三大生化检测技术，有望成为诊断市场中的下一个 “基因测序”， 将开启IVD行业新篇章，具有广阔的市场前景!

　　据了解，元谱科技的核酸质谱鉴定系统——genoTyper MS^®也即将推出。

　　供稿来源：厦门元谱生物科技有限公司

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