质谱是代谢类标志物检测的最佳平台

代谢组学研究生物体中相对分子质量<1×103 的所有代谢物,如激素、氨基酸、多糖等。代谢物可作为生理或病理状态的重要指标,并有助于了解疾病的发生和进展,有可能成为疾病早期诊断、评估治疗效果和生存率的有效指标。代谢组学研究主要有2种策略，即靶向分析和代谢物图谱分析。

靶向分析是指对特定分析物的鉴定和量化；代谢物图谱分析又称为非靶向或整体分析，是比较相似样品中未量化的代谢谱对疾病或外来刺激下的不同反应特征。靶向分析和代谢物图谱分析在生物标志物的发现中是相辅相成的，首先利用代谢物图谱分析确定样品之间代谢谱的差异，然后选择关键的代谢物作为潜在的生物标志物进行目标代谢物定量，并在临床标本中进行验证。

质谱技术与气相色谱、液相色谱、毛细管电泳等分离技术结合提高了代谢组学靶向和非靶向分析的灵敏度、可靠性和分析效率,从而被广泛地用于代谢组学研究。

气相色谱-质谱因为价格便宜、可操作性强曾被广泛应用，但只有酮和醇等挥发性化合物(沸点低于300 ℃)才能直接用气相色谱-质谱法进行检测，对氨基酸和脂类等半挥发性化合物的分析需要额外的化学衍生化过程，另外一些带电荷的大分子不能被分析。

利用电喷雾化的“软”电离方法，可以实现液相色谱-质谱的无缝对接，适合于非挥发性代谢物的直接分析，可以检测范围更广的代谢物。

毛细管电泳与质谱串联通常可以获得比液相色谱-质谱更高的分离效率，可用于处理挥发性和非挥发性代谢物,是一种非常有前景的代谢组学研究工具。

质谱平台能对生物体中数百至数千种代谢物进行灵敏且可重现的检测，基于质谱的代谢组学检测超出了常规化学分析和代谢表型分析的范围，是代谢物类标志物检测的最佳平台，其在疾病发病机制研究和临床诊疗中有广阔前景。

质谱技术将在基因组学研究、核酸类生物标志检测和质谱影像分析中发挥重要作用  

基因组学研究是现代生物科学的基础，人类基因组计划发现了32 000个人类基因，其中测序技术功不可没,更高通量的二代测序、三代测序技术在测序速度、精度、准确度和成本方面仍在不断进步。质谱技术能对DNA、RNA 的核苷酸及核苷酸/蛋白质的非共价复合体进行全面的检测，为研究配体、核酸和蛋白质之间的相互作用提供了重要信息。尽管在上世纪九十年代质谱技术也被用作测序的分析平台，但与测序技术相比缺乏竞争力。

质谱技术在遗传标记的基因分型[单核苷酸多态性(SNP)、短串联重复序列及其组合测定]，合成寡核苷酸的质量控制，脱氧核糖核酸、核糖核酸分子、核酸之间非共价相互作用及核酸、药物和蛋白质相互作用的研究等方面显示了强大的分析潜力。与基因组比较，转录组直接反映了在特定条件下活跃表达于细胞中的基因信息，并且与蛋白质组的变化密切相关，相对而言质谱技术在转录学研究中的应用较少，但基于DNA 微阵列的转录组学和基于质谱的蛋白质组学的结合，可以在系统水平上增强对细胞转录功能的认知。

美国食品药品监督管理局于2014年批准基质辅助激光解析串联飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)可用于临床核酸检测。与传统的核酸分析技术比较，MALDI-TOF MS技术不仅可以准确地鉴定寡核苷酸序列，还可以快速、有效、准确地鉴别寡核苷酸所携带的修饰类型及修饰位点。SNP在遗传疾病的诊断、筛查、用药种类及剂量指导等方面有着极其重要的作用，临床最为常用的SNP检测手段主要为Sanger测序、荧光定量PCR、低密度基因芯片和焦磷酸测序等，这些方法不能进行多基因、多位点的检测(如耳聋基因检测涉及4个基因20个位点)。MALDI-TOF MS可同时检测多达52个SNP位点,极大地提高多基因多位点的检测效率。

常见的DNA 甲基化检测方法主要有测序、甲基化特异性PCR、荧光定量PCR 等，而质谱DNA 甲基化检测，在引物设计、检测成本及数据分析等方面更加便捷、快速和准确，可检测低至5%的甲基化水平，特异性良好。此外，质谱分析可通过SNP等位基因比例对待测标本中目标基因的拷贝数变异进行定量分析，其原理是检测待测拷贝片段中存在的SNP，计算峰面积,得出该位点2种基因型的比值,然后推测含不同SNP基因型拷贝的相对比值。

核酸质谱分析是一种在PCR基础之上加入单碱基延伸步骤的方法，由于质谱检测采用的是多重PCR方法，同一反应体系内引物数量多，需要格外注意引物间出现互补的情况，避免SNP延伸引物3''端与其他引物超过3个碱基的互补，干扰检测结果。此外，设计的引物与基因组中其他序列应无明显同源性，否则可能会出现错误的检测结果。与传统二代、三代高通量测序及芯片等方法比较，核酸质谱具有检测报告周期短、高效率、单样本检测费用低等显著优势。随着质谱技术和分离纯化技术的进一步发展，未来利用质谱技术分析核苷酸/修饰化产物的研究会获得更广而详细的数据，并显示出在医学领域的应用潜力。

质谱影像(MSI)是对组织标本中的代谢物、脂类、蛋白质及多肽直接进行分析，并将采集到的信号在组织标本中的空间分布以影像的形式呈现出来。

目前用于组织影像分析的电离方式有2种：MALDI和解吸电喷雾离子化(DESI)。用于病理分析的组织切片包括新鲜组织、冷冻组织和石蜡包埋组织，均可以用作MSI分析。药物的MSI分析可以确定药物分子在组织的空间分布、药物分子的代谢产物及相互作用的分子。MSI分析可以精确地确定生物标志物在组织切片的位置，从而判断肿瘤组织的边缘和肿瘤组织是否切割完全。在一张组织切片上同时对多种肿瘤标志物进行原位MSI定量分析为癌症的病理分析增加了新的维度，并且可以更精准地分析肿瘤的异质性。

DESI-MSI主要分析组织中的小分子(代谢物和脂类)；MALDI-MSI可以分析组织中的多肽和蛋白分子；可以对每个患者的肿瘤分子特征进行分析，实现个性化治疗。