摘要：
核酸质谱近年来，随着基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（Matrix assisted laser desorption/ionization time of flight ma... 核酸质谱
近年来，随着基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（Matrix assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry, MALDI-TOF-MS）被发现，核酸质谱技术慢慢走入大众的视野，今天小编就跟大家简明扼要地介绍一下该技术及应用情况。
何为核酸质谱技术
核酸质谱，顾名思义是一种能检测核酸的质谱技术，该技术主要通过多重PCR+高通量芯片+飞行时间质谱来实现核酸检测。该技术可实现单个样本同时进行几十甚至几百种靶标检测，每日处理的样本数可达1000例以上，且结果分析简单，无需专业人士进行报告解读。
核酸质谱技术的出现可弥补荧光定量PCR通量低和高通量测序耗时长、报告解读复杂的不足，已经成为研究单核苷酸多态性(SNP)、基因插入/删除、基因选择性剪接、基因拷贝数变化、基因表达、基因组DNA甲基化、tRNA和rRNA的转录后修饰等课题的有效检测手段。
核酸检测各类技术对比
核酸质谱特点
多重反应，检测成本低
单个反应实现10~60重检测，只需简单的多重PCR，无需荧光探针，多重检测成本低。
高准确度和灵敏度
分型准确性>99.7%，是SNP检测的金标准；突变检测灵敏度高达1%-5%。
检测周期短
检测流程和数据分析简单，从DNA到结果输出时间为8小时。
通量灵活
提供标准的96，384制式的芯片，能够满足不同检测量的需求。
支持不同类型标志物检测，应用广泛
可以检测SNP，点突变，In/Del，CNV，基因融合以及甲基化等多种变异类型，可应用于遗传病、实体瘤及液体活检、药物基因组学等多个领域。
兼容多数临床样品
仅需微量样品（5ng/反应），直接检测80~120bp的扩增子，即使是高度降解的样品也可进行检测。
灵活定制，自定义检测内容
除了可供选择的商业化panel，用户可灵活设计检测标志物数量和种类。
核酸质谱检测原理
MALDI-TOF-MS原理图
MALDI-TOF-MS基本检测原理如下：样品与芯片基质混合结晶后，在激光的照射下基质迅速蒸发，导致样品被释放出来，同时基质将吸收到的激光能量传递至样品并使其发生电离，产生的离子在电场作用下加速通过飞行管道，其通过飞行管道的时间受离子的质量和所带电荷影响，因此，可根据它们到达检测器飞行时间实现对样品中不同物质的区分。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。
MassARRAY®系统操作流程
MALDI-TOF MS检测核酸主要分为如下步骤：
1、PCR扩增，获得目标序列
根据待检测位点设计上下游引物，以样本DNA为模板，进行PCR扩增反应，获得目标位点的PCR产物片断。
2、虾碱式磷酸酶处理
然后加入虾碱式磷酸酶（SAP），对PCR产物进行去磷酸化反应，消除反应体系中剩余的引物和dNTP。
3、设计特异性延伸引物，进行单碱基延伸反应
经过SAP消化后的PCR产物，加入一条单碱基延伸引物以及ddNTP（ddNTP替代dNTP作为原料，在引物后面延伸一个ddNTP终止），进行单碱基延伸反应，获得延伸产物。
根据检测序列设计的特异性延伸引物（来源：分子生物应用）
4、树脂纯化
加入脱盐树脂，对延伸产物进行脱盐纯化，避免离子在质谱中对待测样本的影响，消除盐峰干扰。
5、样品与基质结合
使用芯片点样仪将树脂纯化后的样本点到带有基质的芯片上，干燥后放入质谱仪中。
6、与基质结合的样本在激光照射下获得能量，进而离子化开始在真空管中飞行，最终到达检测器，获得核酸物质检测峰。
激光激发及检测相关示意图
核酸质谱应用
核酸质谱可应用于药物基因组学、肿瘤分析、肿瘤液态活检、病原体检测、遗传性疾病、甲基化研究、嵌合体和血型鉴定等领域。
核酸质谱在临床的转化应用正在日益完善。国外，以Agena Bioscience公司MassARRAY®系统为代表的核酸质谱已得到广泛应用。MassARRAY®系统2000年首次投入使用，2014年获得FDA批准（美国食品药品监督管理局于2014年批准MALDI-TOF MS可用于临床核酸检测）。
应用MassARRAY®系统进行普及型药物基因组学PGx精准用药的临床检测服务已成海外共识，在精神类药物、心血管类药物、镇痛麻醉类药物、抗肿瘤药物等领域得到了广泛应用。
核酸质谱应用场景（来自Agena Bioscience）
综合来看，核酸质谱技术临床应用主要场景可总结如下：
关于核酸质谱技术的最新研究探索及应用情况，2023甬江国际数字医疗与智能医学高峰论坛组委会已经邀请了Agena Bioscience资深科学家刘彬先生前来分享精彩报告——《核酸质谱技术在临床检测中的应用》。
刘彬
Agena Bioscience资深科学家，中国及亚太区Assay by Agena团队leader
个人简介：刘彬，Agena Bioscience资深科学家，中国及亚太区Assay by Agena团队leader，负责为客户提供订制化核酸质谱产品及新应用开发服务。拥有丰富的多重PCR Assay设计经验，为客户订制开发过多个药物基因组、肿瘤、感染、遗传病领域的临床应用产品。加入Agena前，曾任Thermofisher临床测序部资深现场应用科学家，负责中国区NGS应用支持及开发，搭建并推广基于Ion Torrent平台NIPT、PGS等临床检测流程。
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