MALDI-TOF MS又一次发现新型血红蛋白变体

近日，融智生物合作单位北京大学深圳医院检验科纪玲主任团队使用QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱平台（MALDI-TOF MS），第三次发现了新型血红蛋白变体——Hb南昌，文章目前已经发表在Hemoglobin期刊上（https://doi.org/10.1080/03630269.2021.1956946）。

血红蛋白（Hb）变体是最常见的遗传性单基因红细胞疾病，其特征是一条或多条珠蛋白链的结构异常。包括地中海贫血和Hb变体在内，目前已经被报道的血红蛋白病有1800多种。阳离子交换高效液相色谱（HPLC）和毛细管电泳（CE）是定量检测各种Hb变体的一线筛查方法。基质辅助激光解吸电离（MALDI）技术的发展使得使用质谱（MS）检测完整的珠蛋白链成为可能，并且MALDI-TOF MS可以通过质量差异来区分变异珠蛋白链与正常珠蛋白链。

一名33岁来自江西省南昌市的女性来院进行年度体检。她的空腹血糖浓度为5.0 mmol/L，HbA1c最初通过毛细管电泳法得到的结果为5.4%（36 mmol/mol，参考区间4.0–6.0%），电泳图无异常。当时，研究团队正在评估MALDI-TOF MS系统（QuanTOF，融智生物）检测HbA1c的性能，先证者的全血作为评估样本之一。

在样品的质谱图中发现了一种变异的珠蛋白链（15156 Da）出现在正常α链的右侧，与正常α链的质量差为30Da[图1（B）]。QuanTOF通过传统的β链糖基化得到的HbA1c值为5.1%（31.0 mmol/mol），通过α链糖基化得到的HbA1c值为6.8%（51 mmol/mol）。

图1. 对照组和Hb南昌的MALDI-TOF质谱图。（A）对照品的质谱图显示α链（15126 Da）和β链（15868 Da），以及相应的糖基化α链（15289 Da）和糖基化β链（16031 Da）。（B）箭头表示变异α链峰值（15156 Da）。

研究团队又通过毛细管电泳和阳离子交换高效液相色谱法分析Hb[图2], 未发现Hb变异的证据，以及正常的HbA2和Hb F。

图2. 血红蛋白分析。(A）毛细管电泳，CE。(B) 阳离子交换高效液相色谱，HPLC。

Sanger测序显示HBA2基因的核苷酸131（正向引物）或核苷酸367（反向引物）发生杂合突变（HBA2:c.46G>a）[图3]，导致甘氨酸（分子量：75 Da）在密码子15处替换为丝氨酸（分子量：105 Da），证实了QuanTOF的检测结果。据了解，这种突变尚未被报道，所以研究团队以先证者的出生地命名它为Hb南昌。

图3. Sanger测序。(A) 正向引物. (B) 反向引物. 箭头表示杂合突变Hb南昌（HBA2:c.46G>A）。

许多Hb变体以前是通过测量Hb A1c发现的。理论上，容易检测到的变体是电荷差替换，那些无法检测的变体会导致Hb A峰和变异峰重叠，干扰检测结果。MALDI-TOF MS是一种非常有潜力的血红蛋白定量检测方法，它能通过野生珠蛋白链和变异珠蛋白链之间足够的质量差异轻松地检测到色谱或电泳沉默的Hb变体；并且允许通过α或β链糖基化来检测Hb A1c，以克服Hb变体对Hb A1c定量的干扰（在本研究案例中，QuanTOF给出了基于α链糖基化的虚假升高的Hb A1c值，和基于β链糖基化的准确Hb A1c值，这一点也证实了先前的发现）。

参考文献：

A Novel α-Globin Chain Variant, Hb Nanchang [HBA2: c.46G>A, Codon 15 (GGT>AGT) (Gly→Ser)], Detected by Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry，https://doi.org/10.1080/03630269.2021.1956946。