时间：2025-09-05 15:33
一、技术原理
生命的遗传物质DNA分子由4种碱基——ATCG所构成，每种碱基的分子质量不同。核酸质谱犹如一把高精度的天平，可区分单个碱基的质量差异（G>A>T>C）。当核酸发生变异的时候，不论是碱基的替换还是修饰，都会改变DNA的分子质量，核酸质谱通过对这种质量变化的精确分析，就能够对其进行精准的识别。核酸质谱检测核酸主要分为以下步骤：
1)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)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)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。
4)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)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)结果判读：核酸质谱中的MALDI常得到单电荷峰，与飞行时间（TOF）分析器搭配，检测范围可以从2000道尔顿到10000道尔顿，根据这种巧妙的设计，就可以将不同碱基的细微差异进行区分，从而进行不同基因型的判读。
二、主要应用：
1)指导遗传病精准诊疗
据中国聋儿康复中心统计，我国每年约有30000名儿童因用药不当致聋，陷入无声世界，在100多万聋哑儿童中，30%以上因用药不当产生的毒副作用所致，而由此造成的肝肾功能、神经系统等损伤的儿童，更是不计其数。药物性耳聋之所以发生，主要原因多是这些儿童属于药物性致聋基因携带者，即携带线粒体A1555G或C1494T基因突变。在用药方面，链霉素、庆大霉素、卡那霉素等氨基糖甙类药物则具有耳毒性，会对儿童的听神经系统造成伤害。所以，针对新生儿耳聋基因携带者进行专业筛查，以确定新生儿是否有氨基糖甙类致聋基因，可有效避免药物性致聋的发生，而核酸飞行时间质谱检测位点数多、灵敏度高、通量高以及用时少，是适合于筛查新生儿耳聋基因的优秀检测方法。
2)助力慢性病科学用药
1997年6月28日金赛特（巴黎）可伯特实验室宣布成立世界上第一个独特的基因与制药公司，研究基因变异所致的不同疾病对药物的不同反应，并在此基础上研制出新药或新的用药方法，这一新概念被称为药物基因组学。人类个体差异都是由基因决定的，由于基因差异，有时会导致不同的人对同一种药物的敏感性有着天壤之别，或用药无效，或产生毒副作用，严重者可导致死亡。这是因为药物反应受到多方面因素影响，例如：身高体重、性别、年龄、合并症、器官功能、病程、环境因素以及遗传因素等。检测相关药物代谢酶基因多态性，可对临床用药方案进行调整，有助于为患者制定个体化用药方案，预防药物不良反应。
以降脂药物他汀类为例，其安全性高、降脂疗效显著，被广泛应用于高脂血症与冠心病一级、二级预防。它的作用原理是竞争性抑制胆固醇合成限速酶HMGCR，上调LDL受体表达，加速LCL-C分解代谢；增加脂蛋白酯酶的作用，抑制脂肪分解，减少肝VLDL的合成/分泌，抑制胆固醇合成。
他汀类药物反应还与阿尔茨海默病致病基因APOE存在一定关系。APOE的三种亚型，即APOE2、APOE3、APOE4。ApoE4与VLDL和IDL亲和力更高，与LDL受体亲和力>100%，可增加CVD风险，他汀药物降脂疗效降低，增加AD风险；ApoE3与HDL-C亲和力高，与LDL受体亲和力100%，正常CVD风险，他汀药物降脂疗效正常；ApoE2与HDL-C亲和力高，与LDL受体亲和力<5%，更低的CVD风险，有III型高脂蛋白血症风险，他汀药物降脂疗效更好，AD风险小。
综上所述，核酸飞行时间质谱在精准用药方面有着极大的技术优势：
1、较高的灵活性。每孔可进行1-36重PCR反应
2、高样本通量。每天可处理样本数1000以上
3、高性价比。同时检测1-40个SNP位点，无需荧光标记，耗材成本和样本量用量最低。
4、低DNA样本量和质量要求。每组PCR反应只需10ng DNA，可以检测FFPE石蜡包埋的降解至1000bp的样本。
5、超高灵敏度。实现液体活检应用，从血浆cfDNA中检出0.1%肿瘤体细胞突变。
6、甲基化检测。单个反应可定量检测500-600bp片段上的多个CpG位点的甲基化频率。
近年来，从全球来看，据国际阿尔茨海默病协会（ADI）发布的《世界阿尔茨海默病2018年报告》显示，全世界至少有5000万的痴呆患者，到2050年预计将达到1.52亿，其中约60%–70%为阿尔茨海默病患者。阿尔茨海默病的发病人群主要涵盖：老年人、有家族史者、高血压患者、长期接触铝制品者、长期大量饮酒者等。这部分人群往往需要进行不同药物的治疗和干预，而药物基因组学与个体化用药的关系已成为研究热点，在用药前对患者进行基因分型检测，对提高药物使用的有效性并降低毒副作用十分必要，而具有超高灵敏度、高通量的核酸飞行时间质谱技术可以为这一大部分人群的个体化用药提供极大地支持。