質譜可以檢測病毒嗎?
提到現在主流的病毒檢測手段,首推本次疫情期間大放異彩的熒光定量PCR為主,具備快速、靈敏的特點;傳統細胞培養分離法,雖然操作繁瑣,但仍舊是病毒分離鑒定金標準,如本次新型冠狀病毒, 在初期是通過將呼吸道分泌物置于人呼吸道上皮細胞培養傳代,通過透射電鏡和培養上清液的全基因組測序得到最終確認;而基于抗原和抗體反應的血清學檢測,操作簡單、結果快速,但易產生交叉反應,可以與核酸檢測配合使用進行診斷確認,或用于大規模人員排查。這些方法各有優勢,但同時也存在操作復雜、檢測周期長或特異性低等的特點。
自上世紀MALDI-TOF MS開始作為微生物檢測工具開始,其高通量、成本低、簡易操作的特點,一直吸引著科學家們在病毒檢測領域進行探索,雖不及細菌學、真菌學診斷領域應用成熟而廣泛,但迄今為止,MALDI-TOF MS已經成功應用于各類呼吸道病毒(流感病毒、冠狀病毒、腺病毒等)、肝炎病毒、人乳頭瘤病毒(HPV)、人腸病毒以及某些動物病毒等的檢測,覆蓋病毒鑒定、突變分析、分型、和抗病毒藥物耐藥性分析等各個應用方向。
這些病毒檢測功能,主要依賴于MALDI-TOF MS能夠準確檢測多肽、蛋白質、核酸、多糖等生物大分子的分子質量和純度,圍繞不同檢測目標,開發多種針對性檢測方案:
01 基于細胞培養呼吸道病毒質譜鑒定
02 基于MALDI-TOF MS的冠狀病毒篩查
03 抗體-磁性納米粒子法對流感病毒分型
04 質譜檢測乙肝病毒YMDD耐藥突變
眾多研究已經表明,基于不同方向MALDI-TOF MS 可以鑒定不同種類、來源的病毒,結果可媲美現有各類分子檢測方法,且具有通量高、速度快,人工、試劑成本低、結果判讀簡單的優勢,基于質譜核酸檢測,可用于直接樣本檢測的同時,高通量的特點支持多位點多靶向檢測,而其基于蛋白的檢測則有助于早期監測確認、疫苗開發等。同時基于MALDI-TOF MS 系統的多種現有解決方案,支持同時鑒定和診斷多種類型的病原體感染,在不增加實驗室成本的情況下,減少多重感染樣本的誤診和治療延誤。
但質譜對病毒的檢測,同時也受到了一些制約,如實例1中基于蛋白分析的病毒檢測方法,前期需依賴于細胞培養,病毒的培養富集對實驗室安全級別要求較高(BSL-3級以上),限制了該方法在常規實驗室開展。而基于核酸的病毒檢測方法如實例2,雖然前期依靠PCR擴增可以進行樣本的直接檢測,但卻受制于缺乏廣泛的參考數據庫或差異性遺傳標志序列,同時受到質譜核酸檢測的靈敏度和穩定性限制,此外該方法還有對專業要求相對較高,標準化方案少,自動化方案成本較高等的缺陷。
總結
MALDI-TOF MS 在臨床病毒學檢測中的應用已經取得一定的發展成果,但若要成為常規應用工具,還需依賴對流程進行進一步的優化、數據庫的更新,以形成更多完整成熟的解決方案。但相信隨著各領域科學技術的不斷升級更新,必然會推動MALDI-TOF MS在病毒檢測中發揮更重要的作用,成為病毒檢測領域的主力軍。
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