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新一代MALDI-TOF MS,实现从细菌到病毒的一网打尽


MALDI-TOF MS,细菌,新型病毒

有人问:最近质谱在临床上的应用大火,那么质谱能检测病毒吗?答案是:能。

MALDI-TOF MS能检测病毒吗?

目前,大家所普遍认知的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术,在临床上主要是应用于细菌、真菌等微生物的鉴定,即我们常说的微生物质谱,其具有检测速度快、操作简单、成本低等优势。

在前几天的文章中,我们也提到过,MALDI-TOF MS技术用于微生物鉴定的实质,就是检测具有属、种或亚型特异性的生物标志的质量信号,主要是微生物菌体内高丰度、表达稳定和进化保守的核糖体蛋白。将不同种属微生物经MALDI-TOF MS分析所形成的质量图谱与数据库中的参考图谱进行比较,从而实现对目标微生物种属或菌株的区分和鉴定。

最近,有很多人在问,MALDI-TOF MS能检测细菌、真菌,那么它能不能检测病毒呢?尤其是对于现在的新型冠状病毒检测,MALDI-TOF MS能有所作为吗?

能!

可是,病毒没有核糖体蛋白呀,它的主要组成成分是核酸(DNA/RNA),看起来MALDI-TOF MS好像没法像检测细菌一样检测病毒。

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实际上,MALDI-TOF MS技术自20世纪90年代以来就已用于单核苷酸多态性(SNP)的检测。最近,在临床病毒学中已经报道了基于多重PCR和MALDI-TOF MS的检测方法,该方法被证明是用于高通量诊断或基因分型应用的有前景的方法。该方法包括三个步骤:目标核酸的多重PCR扩增、质量探针的单碱基延伸和产物的质谱鉴定。目前该方法已成功应用于各种病毒感染的诊断,如口蹄疫、疱疹病毒感染、乳头状瘤病毒感染和冠状病毒感染。【1】

MALDI-TOF MS检测病毒的原理

先来看一下MALDI-TOF MS检测病毒的原理:

根据目标位点设计引物,样品经过多重PCR扩增后,用特异性的质量探针进行延伸反应,质量探针延伸反应中会结合不同的碱基,延伸反应前后的分子量会存在差异,利用MALDI-TOF MS检测分子量的差异,从而得到检测结果。

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MALDI-TOF MS检测病毒原理示意图

正是基于这样的原理,使得MALDI-TOF MS可以通过检测反应前后的质量差异来检测病毒的特异性基因位点,从而得到检测结果。

新一代MALDI-TOF MS,从细菌到病毒一网打尽

融智生物基于自主知识产权的QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱平台(新一代MALDI-TOF MS),开发出了QuanSNP核酸质谱系统,是具有核酸质谱分析全套解决方案的企业。

QuanSNP核酸质谱系统通量高,单管可以完成多达40重的检测,一次可检测96/384个样本;效率高,15分钟完成96个样本质谱检测,单日完成样本到结果输出;灵敏度高,fmol级别的物质即可检测;成本低,单位点成本降低明显;应用广,可广泛应用于基因分型(SNP、插入缺失和CNV)、甲基化分析、实体肿瘤、液体活检等领域。

QuanSNP核酸质谱系统更重要的一个特点是性价比高,同一台仪器除了核酸质谱分析,还可拓展到微生物鉴定(即QuanID微生物质谱系统)。总的来说,QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱平台可以实现从细菌到病毒的一网打尽,大大节省用户的设备购置开支。

2eca7e2b726b4c0f862dff6d618a791c.jpegQuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱平台

两个应用案例

中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室林建涵教授课题组,使用融智生物QuanSNP核酸质谱系统建立了10种鸭病毒同时检测的方法,该方法可同时进行基因分型。结果显示,该方法对10种鸭病毒的最低检出限为1.3拷贝/μl~7.8拷贝/μl,目标病毒之间以及目标病毒和非目标病毒之间无交叉反应。【1】相关研究结果已经发表在Journal of Virological Methods上,文章标题为“Establishment of a simultaneous detection method for ten duck viruses using MALDI-TOF mass spectrometry”(https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2019.113723),文章第一作者为刘宁。

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研究人员用已知含有特定病毒的临床样品模拟了四种混合感染,对该方法进行了评价。如预期的那样,在所有的样本中,都能准确地识别出目的病毒,包括RNA和DNA病毒。

此外,在新型冠状病毒肺炎疫情期间,融智生物研发团队加班加点,开发出了QuanSNP核酸质谱检测新型冠状病毒SARS-CoV-2的解决方案,方案可实现SARS-CoV-2病毒E基因、N基因、ORF1ab基因片段联检,质谱图如下所示:

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QuanSNP核酸质谱新型冠状病毒SARS-CoV-2检测(E基因、N基因、ORF1ab基因片段联检)

*仅供科研使用

参考文献:

【1】Establishment of a simultaneous detection method for ten duck viruses using MALDI-TOF mass spectrometry. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2019.113723.




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