1. Giới thiệu
Khối phổ (MS) là kỹ thuật có thể phát hiện các chất phân tích dựa vào tỷ lệ khối lượng trên điện tích (m/z). Kỹ thuật này đã được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm phân tích, phòng nghiên cứu hóa học trong nhiều thập kỷ. Trong những năm gần đây, MS ngày càng được sử dụng nhiều trong các phòng xét nghiệm lâm sàng và xét nghiệm y tế. MS, đặc biệt khi kết hợp với sắc ký khí hoặc sắc ký lỏng, cung cấp khả năng phân tích đồng thời và thường nhạy hơn, độ đặc hiệu cao hơn so với phương pháp khác. Các ưu điểm khác của MS bao gồm phân tích đồng thời nhiều chất (> 100), độ chọn lọc cao, độ đặc hiệu cao và đặc biệt chính xác, gần như không có hiện tượng dương tính giả, âm tính giả. Các phép phân tích ứng dụng trọng lâm sàng, xét nghiệm y tế thường được đo bởi MS bao gồm thuốc, hormon và protein.
Sử dụng khối phổ trong các phòng xét nghiệm lâm sàng đang phát triển nhanh chóng. Mặc dù được xem là thiết bị chuyên biệt và tchi phí đầu tư lớn cho việc sử dụng thường quy nhưng khối phổ vẫn ngày càng được triển khai trong nhiều phòng xét nghiệm lâm sàng.
Những ưu điểm chính của phép đo khối phổ bao gồm phân tích đồng thời nhiều chất, nhóm chất, tăng độ nhạy, độ đặc hiệu, độ chọn lọc cao và giảm hiện tượng dương tính giả, âm tính giả trong phép phân tích. Khối phổ là một công nghệ được ưa thích để phân tích nhiều loại thuốc trong phòng xét nghiệm, hormone, đặc biệt với phân tích mẫu nhỏ (máu, nước tiểu, tóc…) với hàm lượng thấp và siêu thấp (vài ppb tới ppt). Một ứng dụng lâm sàng khác được triển khai tốt của khối phổ là sàng lọc sơ sinh các bệnh chuyển hóa và một số xét nghiệm sinh hóa di truyền. Trong những năm gần đây, các ứng dụng lâm sàng trong lĩnh vực phân tích protein và xác định mầm bệnh nhanh đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới.
Hình 1. Hệ thống LC-MS/MS của Hãng SCIEX
2. Nguyên tắc hoạt động
Khối phổ là một kỹ thuật phân tích dựa trên nguyên tắc các hạt tích điện di chuyển thông qua tương tác giữa pha động và pha tĩnh trong các kỹ thuật sắc ký và có thể được phân tách bằng tỷ lệ khối lượng trên điện tích (m/z). Một phân tích khối phổ điển hình có thể được chia thành các bước sau:
- Chuẩn bị mẫu, có thể chỉ chuẩn bị tối thiểu (ly tâm, lọc) đến chiết lỏng – lỏng, chiết lỏng rắn tới chiết pha rắn. Có thể làm giàu mẫu thông qua khâu chuẩn bị mẫu
- Tiêm mẫu và phân tách chất phân tích quan tâm bằng hệ thống sắc ký đối với xét nghiệm xác nhận chính xác hoặc tiêm trực tiếp đối với kỹ thuật sàng lọc như sàng lọc rối loạn chuyển hóa bẩm sinh (mẫu máu gót chân)
- Hóa hơi mẫu và phun vào bộ phận ion hóa của hệ thống khối phổ (MS/MS)
- Ion hóa các phân tử chất phân tích. Sự ion hóa có thể đạt được thông qua các kỹ thuật khác nhau như phun điện tử (ESI), bắn phá bằng electron (EI), tác nhân hóa học (APCI, CI), bắn phá bằng photon (APPI) và ion hóa trực tiếp bằng nguồn Laser (Maldi). Phổ biến nhất là kỹ thuật ion hóa ở áp suất khí quyển (ESI, APCI) đối với LC-MS, LC-MS/MS và EI, CI đối với kỹ thuật GC-MS, GC-MS/MS
- Tách các phân tử ion hóa. Việc tách các ion được thực hiện bằng bộ phân tích khối. Bộ phân tích khối được sử dụng phổ biến nhất trong các phòng xét nghiệm lâm sàng là tứ cực, ba lần tứ cực. Trong những năm gần đây, bẫy ion và thời gian bay cũng đang được sử dụng đặc biệt để sàng lọc số lượng lớn chất phân tích.
- Ghi nhận tín hiệu ion chất cần phân tích bằng phân mềm
- Phân tích dữ liệu bằng phân mềm
Sơ đồ của máy khối phổ với các tùy chọn khác nhau:
3. Hệ thống LC-MS/MS trong xét nghiệm lâm sàng
Trong những năm gần đây, LC-MS, đặc biệt là LC-MS/MS, đã trở nên phổ biến và trở thành phương pháp tiêu chuẩn cho định lượng (tiêu chuẩn vàng cho định lượng), đặc biệt là để phân tích hormone và protein. Số lượng phân tích có thể được đo bằng LC-MS/MS rộng hơn so với GC-MS. Các chất không bền với nhiệt, khó tạo dẫn xuất phù hợp hơn cho LC-MS, LC-MSMS.
Hình 2. Các hệ thống LC-MS/MS trong phòng thí nghiệm phân tích
Khối phổ đang ngày càng được sử dụng trong phòng xét nghiệm lâm sàng để phân tích một loạt các hoạt chất. Các ứng dụng phổ biến nhất của MS là các lĩnh vực.
Theo dõi nồng độ thuốc trong trị liệu TDM và độc chất học
Hình 3. Biểu đồ miêu tả sự hấp thụ, chuyển hóa của thuốc ttheo thời gian trong cơ thể
Trong phòng xét nghiệm lâm sàng, xét nghiệm miễn dịch là phương pháp thường được sử dụng để theo dõi thuốc điều trị. Xét nghiệm miễn dịch cũng thường được sử dụng để sàng lọc một số thuốc quá liều. Vì các xét nghiệm miễn dịch không có sẵn cho một số loại thuốc, độ đặc hiệu, độ nhạy không cao, dễ gây dương tính giả, âm tính giả ở mức nồng độ thấp nên MS được sử dụng để phân tích các loại thuốc này và xác nhận lại kết quả mà xét nghiệm miễn dịch dương tính đối với các thuốc quá liều. Mặc dù GC-MS vẫn được sử dụng rộng rãi trong theo dõi thuốc điều trị và độc chất, LC-MS/MS đang được sử dụng ngày càng nhiều nhờ dễ chuẩn bị mẫu. Nhờ sử dụng GC-MS hoặc LC-MS/MS, hơn 100 loại thuốc, chất độc có thể được sàng lọc trong một lần phân tích.
Nội tiết học
Hình 4. Cấu trúc của các hormone phổ biến trong chẩn đoán lâm sàn nội tiết học
Mặc dù các xét nghiệm miễn dịch vẫn là cơ sở chính để xác định hormone, nhưng MS ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn. Các xét nghiệm miễn dịch có hiện tượng không đặc hiệu và không nhất quán, đặc biệt đối với hormone steroid và catecholamine và các chất chuyển hóa của chúng. Ví dụ, xét nghiệm miễn dịch hormone steroid thường đánh giá quá cao nồng độ thực và có sự khác biệt đáng kể giữa các phòng xét nghiệm. Điều này khiến cho việc theo dõi bệnh nhân trong thời gian dài gặp khó khăn do sự khác biệt kết quả ở một phòng xét nghiệm hoặc nhiều phòng xét nghiệm với nhau. Mặc dù cả GC-MS và LC-MS/MS đều được sử dụng để xác định xét nghiệm hormone, nhưng LC-MS/MS đang trở thành một kỹ thuật được ưa thích hơn do dễ dàng chuẩn bị mẫu, độ chính xác và đặc hiệu cao hơn hẳn. Bảng 1 liệt kê các hormone thường được phân tích bằng phương pháp khối phổ.
Bảng 1. Các hormone thương được phân tích bằng phương pháp khối phổ
|
|
|
Các ứng dụng mới trong chẩn đoán lâm sàng
Trước đây, hầu hết các ứng dụng lâm sàng của MS là phân tích các phân tử nhỏ. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các ứng dụng của MS đang được mở rộng trong việc phân tích các phân tử lớn như protein, lipid, polysacarit và DNA. Ví dụ, MALDI TOF hiện nay thường được sử dụng để nhận dạng nhanh vi khuẩn tới chi, loài. QTOF được sử dụng để nghiên cứu, giải trình tự của chuỗi protein, protein tái tổ hợp. Xác định protein đang cho thấy nhiều hứa hẹn trong lĩnh vực phát hiện sớm ung thư, nâng cao cơ hội chữa trị cho các bệnh nhận ung thư.
4. Điều kiệu ứng dụng
Trước khi đưa khối phổ vào phòng xét nghiệm, cần đánh giá cả nhu cầu chăm sóc bệnh nhân và cân nhắc tài chính. Ngoài ra, máy khối phổ cần cơ sở hạ tầng đặc biệt như cung cấp nguồn điện kỹ thuật ổn định, khí có độ tinh khiết cao, điều kiện nhiệt độ ổn định, độ ẩm thấp và tránh các tác nhân gây nhiễu điện từ trường. Bộ lưu điện chuyên dụng (UPS) thường được trang bị để bảo vệ hệ thống đối với trường hợp mất điện đột ngột. Thách thức lớn khác là có được đội ngũ nhân viên đã được đào tạo về vận hành thiết khối phổ, xử lý mẫu, đọc kết quả, kiểm soát kết quả thử nghiệm để triển khai công nghệ này trong các phòng xét nghiệm lâm sàng, y tế. Ngày nay, việc này đã được khắc phục, giảm thiểu rủi ro rất nhiều với sự kết hợp của công nghệ khối phổ, công nghệ vi tính cực kỳ thân thiện, dễ sử dụng và đặc biệt có tính tự động hóa rất cao
Việc triển khai khối phổ phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể. Xét về khía cạnh kinh tế, đầu tư ban đầu lớn, mặt khác, khối phổ cho kết quả phân tích vượt trội, phân tích nhanh đồng thời (ví dụ: phân tích hormon steroid hoặc xác nhận lại kết quả miễn dịch dương tính với các thuốc quá liều), lượng mẫu lớn và đồng đều sẽ là yếu tố tốt để cất nhắc đầu tư.
Các xét nghiệm khối phổ được coi là các xét nghiệm có độ phức tạp cao theo CLIA và LDT của FDA. Phòng xét nghiệm có trách nhiệm phát triển phương pháp và đánh giá đặc tính hiệu suất của các xét nghiệm. Một số hướng dẫn CLSI có sẵn như một tài liệu tham khảo cho phép đo khối phổ và giúp đánh giá các thông số trong phát triển phương pháp như giới hạn phát hiện (LoD), giới hạn định lượng (LoQ), độ chính xác, độ lặp lại, phạm vi đo và khoảng tham chiếu. Chuẩn bị mẫu và sử dụng đồng vị làm chuẩn nội là sự độc đáo đối với các xét nghiệm khối phổ. Các đồng vị hoạt động rất giống với các chất phân tích nên làm giảm sự biến đổi khi chiết tách và phân tích mẫu. Sự khác biệt khối lượng giữa chất phân tích và chuẩn nội ít nhất 3 đơn vị khối lượng được ưa chuộng, mặc dù sự khác biệt ít nhất 5 được ưu tiên để loại bỏ nhiễu.
Các bước chính trong việc triển khai khối phổ trong phòng xét nghiệm lâm sàng:
1. Nhu cầu lâm sàng
- Yếu tố cân nhắc chính
- Giảm thời gian chạy mẫu, phân tích nhanh và đồng thời
- Kiểm soát kết quả thử nghiệm, kiểm soát dương tính giả, âm tính giả, không đặc hiệu hoặc không có đối với xét nghiệm miễn dịch
2. Lựa chọn thiết bị
- Chất lượng thiết bị, thiết bị đã được bảo hộ bởi các cơ quan, tổ chức quốc tế có thẩm quyền ứng dụng cho thiết bị y tế (IVD)
- Dịch vụ hỗ trợ phát triển phương pháp, dịch vụ kỹ thuật hỗ trợ sau bán hàng, thời gian đáp ứng và giải quyết sự cố
3. Lựa chọn xét nghiệm
- Dựa trên loại thiết bị, chất phân tích và nhu cầu lâm sàng
- Tìm kiếm tài liệu và trao đổi với các đồng nghiệp
- Cân nhắc kinh nghiệm và đào tạo nhân viên phòng xét nghiệm
4. Chứng minh tài chính
- Điều quan trọng là phải có lợi tức đầu tư (ROI) được quản lý chấp nhận
- Lợi ích bao gồm xét nghiệm tại chỗ và giảm chi phí gửi mẫu
- Khoản đầu tư chính là thiết bị
- Những cân nhắc đầu tư khác nên bao gồm:
- Hợp đồng dịch vụ
- Cải tạo cơ sở hạ tầng
- Chi phí cho việc can thiệp vào phần mềm quản lý nếu muốn
- Chi phí vận hành liên tục (ví dụ: hóa chất cao cấp, khí)
5. Quy hoạch cơ sở hạ tầng
- Không gian cho thiết bị
- Máy sinh khí nitơ
- Thông gió và giảm tiếng ồn
- Sắp xếp lại không gian phòng xét nghiệm
- Hệ thống điện chuyên dụng và UPS
- Hỗ trợ CNTT và sao lưu dữ liệu, bảo toàn dữ liệu
6. Đào tạo cán bộ và nhân sự
- Cần thiết để triển khai thành công
- Là một quá trình liên tục
- Đào tạo tại chỗ với nhà cung cấp
- Các khóa đào tạo trực tuyến
- Hội thảo, hội nghị chuyên đề và các khóa học ngắn
7. Phát triển phương pháp và thẩm định
- Đáp ứng các yêu cầu CLIA cho thử nghiệm phức tạp cao
- Sử dụng hóa chất cấp cao nhất hiện có (cấp MS hoặc ít nhất là cấp HPLC)
- Chọn chuẩn nội phù hợp
- Thẩm định sẽ bao gồm
- Độ chính xác
- Độ lặp lại
- Giới hạn định lượng (LoQ), giới hạn phát hiện (LoD)
- Dải đo
- Độ đặc hiệu và độ không đảm bảo đo
Kết luận
khối phổ đã nổi lên như một công cụ quan trọng trong phòng xét nghiệm lâm sàng. Các ứng dụng thường quy chính hiện nay của nó là theo dõi thuốc điều trị, sàng lọc chuyển hóa, nội tiết. Các ứng dụng khác bao gồm: nghiên cứu thuốc mới, nghiên cứu vaccine, giải trình tự proteinomics.
| CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI – DỊCH VỤ – KỸ THUẬT VIỆT NGUYỄN | |
| Địa chỉ | VPHCM: số N36, đường số 11, P. Tân Thới Nhất, Q.12, Tp. Hồ Chí Minh
VPĐN: Số 10 Lỗ Giáng 5, phường Hòa Xuân, quận Cẩm Lệ, Tp. Đà Nẵng VPHN: Tầng 1, toà nhà INTRACOM, 33 Cầu Diễn, P. Phúc Diễn, Q. Bắc Từ Liêm, Tp.Hà Nội VP Cần Thơ: 275 Xuân Thủy, P. An Bình, Q. Ninh Kiều, Tp. Cần Thơ |
| Hotline | PHÒNG MARKETING – TRUYỀN THÔNG:
|
| info@vietnguyenco.vn | |
| Website | https://www.vietcalib.vn| https://www.vietnguyenco.vn |
