也称“核酸质谱”法,该方法基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术,即纯化的PCR扩增产物在延伸单碱基后,将脱盐的延伸产物与芯片基质共结晶,干燥后转移到质谱仪的真空管,而后用强激光激发,核酸分子解吸附为带电离子,在真空管中飞行到达检测器。由于不同质荷比的离子到达检测器的飞行时间不同,根据单电荷核酸离子飞行时间,软件自动分析得到对应的碱基类型。
核酸质谱法是一种适合临床的中通量基因突变检测新方法。该方法直接检测核酸的分子量,省去了对荧光或其他标记的需要,可以弥补Sanger测序灵敏度不足的短板。操作过程主要包括多重PCR、单碱基延伸、脱盐点样、质谱分析四个主要步骤。分析时需要设置阴性对照和阳性质控品。该方法属于定性检测,优点是结果精准、灵敏度高、高效灵活,具有显著成本优势、简易工作流程和高样本通量的特点,可用于已知核苷酸的检测。主要不足:技术较新,目前尚未在临床大范围普及。
DP-TOF与配套试剂用于对生命体来源(如血液、体液、组织)样本中已知核苷酸的检测。应用范围覆盖生物学的各个领域,如遗传病检测(出生缺陷防控)、药物基因组学(精准用药)、感染性疾病防控、癌症分析实体瘤和液体活检(肿瘤防控)、健康管理(功能医学)、临床转化医学研究等。
有。2020年12月28日,DP-TOF由浙江省食品药品监督管理局批准临床上市,注册证编号:浙械注准20202220910。配套的核酸提取以及样本预处理试剂也已经拿到I类备案。
DP-TOF飞行时间质谱检测系统基于基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术,可以直接准确检测核酸,是国内首款获批的通用型飞行时间核酸质谱检测系统,是具有高灵敏度与高精度的中通量基因检测平台。
已知明确的位点信息,以及位点与生物学意义之间的关联,且目标位点数量在十几个到100个范围内的应用。例如:耳聋基因筛查、SMA携带者及新生儿筛查、精神类药物代谢基因检测、心血管药物风险评估与精准用药、儿童安全用药检测、多重病原微生物检测、稀有血型分型、DTC基因检测等。
NGS技术的低检测成本,源自越来越大的检测通量,和相关试剂的国产化。在试剂成本一定的前提下,一次开机检测的样本量越大,每个样本的成本越低。这就意味着为获取更低的检测成本,需要将大量来源不同、检测目的、类型不同的样本混合建库,这就大大增加了实验流程中的不确定性。不同样本的定量是否一致、获得数据的准确性是否能够保证都成为不确定因素。目前国内几家NGS服务商巨头已经具备这种混合样本文库建库、检测、及分析数据的能力。但如果是某客户准备购买一台NGS并计划在其上开展多种应用的话,首先样本量不够多,则无法实现低成本;其次将不同类型样本不同类型检测放在同一个Run做,则会面临实验流程和数据处理的高度复杂,同时准确性也无法保证。
除了检测成本的问题,NGS整个实验流程极其繁琐,对操作人员的要求非常高,操作人员的经验很大程度上决定了检测结果是否理想。实验流程进一步决定了NGS出报告的时间至少要2-3天(如加上凑样本所需时间,可能会一周或更长)。另外就是NGS的数据解读需要生物信息专业背景的人员才能进行。
所以如果客户在待开展项目上已有一定计划,根据其检测样本量,如果达不到NGS的高度,那么核酸质谱才是他们更好的选择。
1.多重检测:在单个反应孔中能够实现多达40-60重的扩增和单碱基延伸,同时对多个基因位点进行检测。
2.自动化程度高:手动操作时间在半小时以内,CPM系统将点样和质谱检测整合一体,无需人工手动点样,大大简化实验流程。
3.从样品到报告周期短:从DNA样本到得到结果数据可在6-8小时内完成。
4.高通量:每天可运行8块384孔芯片。日处理样本量最高可达3072份。
5.数据结果无需生物信息学解读:获得的数据结果直观易懂,直接获得检测位点的基因型信息,无需生物信息学背景即可分析。
6.高度灵活:Panel中的位点可灵活增减。芯片的使用无需凑样本数,没有用完的孔,在一定时间内继续使用即可(按要求保存好芯片)。无需一次做满整张芯片。
7.样本兼容性高:多种来源的DNA均可满足检测需要,包括全血、血浆、干血斑、唾液、口腔拭子、精液、尿液、FFPE、新鲜组织、cfDNA等样本类型。DNA用量低,每个反应仅需5-10ngDNA;发生一定降解或片段化的DNA样本也能满足检测需求。
8.检测成本低:单个反应孔的试剂耗材成本是固定的,不会受检测样本量的多少影响。每个反应中能够同时检测几十各位点,分担到每个位点上的成本就更低了。
MALDI-TOF中的MALDI即为质谱的离子源部分,TOF即为质谱的质量分析器部分。
离子源工作原理:
首先,MALDI-TOF MS需要基质参与电离的过程,基质多为具有很强激光能量吸收能力的有机酸,其主要作用为增强样品对激光的吸收,降低激光对样品的破坏。样品与基质混合结晶后,在激光的照射下基质迅速蒸发,基质和样品分子间作用力快速削弱,使得样品分子被释放出来,同时,基质可将吸收到的激光能量传递至样品分子并使其电离。因此MALDI技术属于光子激发的表面解吸离子源,其能量由激光的光子提供。MALDI电离技术灵敏度极高,仅需pmol-fmol级别的微量样本即可进行检测。
飞行时间质量分析器(TOF MS)原理:
飞行时间质量分析器是通过间歇式的脉冲电场对离子化的样品进行加速,然后不同分子量的离子在真空飞行管内以各自不同的恒定速度飞向离子检测器。由于真空管内离子飞行速度与其质荷比(m/z)的平方根成反比,不同质荷比的离子到达检测器的飞行时间不同,从而可以区分出样品中具有不同分子量的物质。理论上,TOF分析器的相对分子量检测范围为0到无限大,但在实际基因检测应用中,该检测范围多限制在1000-10000Da这个区间内。