邢台地区新生儿遗传代谢病的串联质谱筛查技术在疾病预防中的应用

摘要：目的利用串联质谱技术对新生儿进行遗传代谢病的筛查。方法从邢台地区2022年10月至2023年9月期间出生的15166名新生儿中采集血样，并通过串联质谱技术测定血样中的氨基酸和酰基肉碱含量，随后对初筛阳性的新生儿进行进一步的诊断分析。结果在15166名新生儿中，有277例初筛阳性，初筛阳性率大约为1.83%。在这些初筛阳性的患儿中，92例被检测出氨基酸代谢异常，185例被检测出酰基肉碱代谢异常。经过进一步的确诊，共发现3例苯丙酮尿症、1例高甲硫氨酸血症、5例甲基丙二酸血症、2例短链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症和1例极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症。结论串联质谱技术在新生儿遗传代谢性疾病的筛查中具有重要的应用价值，它能够精确地检测出氨基酸代谢障碍类遗传代谢病和酰基肉碱缺陷类遗传代谢病，为早期诊断和治疗提供了重要的手段。

关键词：串联质谱技术；邢台地区；新生儿遗传代谢性疾病；早期筛查

中图分类号：R72

遗传代谢疾病是一组由基因突变引起的疾病，它们影响新生儿的健康和发育，对新生儿的出生质量产生深远的影响。这类疾病种类繁多，已知超过1000种，它们通过干扰正常的代谢途径，导致身体无法正常地进行必要的生化反应，从而引发一系列严重的健康问题。遗传代谢疾病的症状多样，包括但不限于抽搐、呕吐、呼吸困难、肝脾肿大、生长迟缓、发育不良以及精神行为异常等。这些症状不仅对新生儿的生命健康构成威胁，也给家庭和社会带来了沉重的负担。尽管现代医学在遗传代谢疾病的诊断和治疗方面取得了一定的进展，但在邢台地区，每年仍有新生儿被确诊患有这些疾病。为了改善这一状况，迫切需要更有效的早期筛查和诊疗方法。传统的筛查方法往往耗时且效率低下，无法满足大规模筛查的需求。近年来，串联质谱技术（MS/MS）因其高效、灵敏和准确的特点，在新生儿遗传代谢疾病的筛查中得到了广泛的认可和应用。该技术通过测定血液样本中的代谢物，可以一次性检测出多种潜在的代谢异常，极大地提高了筛查的覆盖范围和效率。与传统方法相比，MS/MS技术能够更快地识别出患有遗传代谢疾病的新生儿，从而为他们提供及时的干预和治疗，改善预后。MS/MS技术的应用不仅提高了筛查的准确性，还有助于降低假阳性和假阴性结果的发生，减少了不必要的进一步检查和家庭的焦虑。此外，随着技术的不断发展，MS/MS技术的成本也在逐渐降低，使得更多的地区和家庭能够负担得起这种高效的筛查服务。本研究选择了2022年10月—2023年9月出生的15166名新生儿，探讨了串联质谱技术在邢台地区新生儿遗传代谢性疾病筛查中的应用，旨在将其推广到临床实践。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取邢台地区，在2022年10月—2023年9月出生的15166例新生儿进行了研究。其中男性7620例，女性7546例。这些新生儿的出生时间范围在3天到20天之间，平均出生时间为（5.2±1.7）天。这些新生儿中，早产的有1012例（占总体的6.67%），足月分娩的有14154例（占总体的93.33%）。关于出生体重情况，正常出生体重儿有14175例（占总体的93.47%），巨大儿有232例（占总体的1.53%），低体重新生儿有759例（占总体的5.00%）。这项研究得到了医院的道德委员会的认可，并且得到了被挑选出来的婴儿的家庭成员的理解和同意。所有的新生儿都经过了母乳喂养8次或更多的婴儿基因代谢疾病筛查。

1.2 研究方法

1.2.1 筛查标本的采集与保存

①滤纸选择：使用S&S903国际标准滤纸，这是专门用于新生儿筛查的标准滤纸，质量可靠。②消毒：在收集新生儿的血液之前，进行酒精消毒以确保采样区域的清洁和无菌。③丢弃第一滴血：在开始采集血液之前，先丢弃第一滴血，以确保血液样本的无污染。④滴血：然后在检测滤纸上再滴一滴血，确保足够的血液用于检测。⑤干燥：让血迹在滤纸上自然干燥，不要使用加热或吹风机等方法加速干燥。⑥存储：将已经干燥的滤纸放入密闭袋子中，以防止外部污染。⑦冷藏：存储袋子中的滤纸应放在4℃的冰箱中，并在尽可能短的时间内送去检验，以确保样本的保存质量。

1.2.2 实验检测

本研究中使用的是AB SCIEX API 3200 MD三重四极杆质谱仪，这是由美国SCIEX公司生产的高端质谱设备。该质谱仪与广州丰华生物工程有限公司提供的琥珀酰丙酮和非衍生化多种氨基酸、肉碱测定试剂盒相结合，利用串联质谱（MS/MS）技术对新生儿血样中的氨基酸和酰基肉碱代谢产物进行精确的质谱鉴定。MS/MS技术是一种质谱分析中常用的技术，它通过两次或多次的质谱分析过程，能够提供关于化合物结构的详细信息，从而实现对复杂生物样品中特定代谢物的高灵敏度和高特异性检测。在新生儿遗传代谢病筛查中，MS/MS技术的应用可以有效地识别和定量氨基酸和酰基肉碱的代谢产物具体操作包括将新生儿滤纸干燥血片及质量控制血片进行提取，并直接在质谱仪上进行检测。滤纸干燥血片中的氨基酸和酰基肉碱代谢产物将通过内标法进行提取。

1.2.3 可疑阳性情况处理

若存在可疑阳性，需要进行有针对性的再次检测。若两次检测结果均为阳性，则需要进行专项检查及后续诊断。

1.3 观察指标

本研究旨在利用串联质谱技术对与代谢相关的氨基酸和酰基肉碱代谢物进行测定。通过测定不同类型的氨基酸及酰卡尼汀同位素内标，结合内标物，实现对样本中氨基酸及酰卡尼汀浓度的自动化计算。在此基础上，通过基因检测、尿液代谢物检测等手段，对比初筛阳性与最终诊断的差异。

2 结果

在15166例新生儿中，初筛出277例可疑阳性患儿，其中有92例氨基酸代谢异常、185例酰基肉碱代谢异常。对这277例可疑阳性患儿进行了后续的确诊工作。在这项研究中，对初筛阳性的新生儿进行了进一步的诊断和分析。其中，17例患儿接受了遗传病基因分析，通过检测发现了12例患儿的基因存在致病性变异，从而通过基因确诊确认了他们的疾病状态。此外，还有260例患儿接受了尿液气相色谱质谱分析，其中5例的结果出现异常。早期的持续监测和及时的喂养指导以及治疗干预，使患儿目前没有出现其他严重的健康问题。在对277名可疑阳性患儿进行确诊后，最终确诊了以下遗传代谢病病例：苯丙酮尿症3例、高甲硫氨酸血症1例、甲基丙二酸血症5例、短链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症2例以及极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症1例。

2.1 15166例新生儿实施串联质谱技术筛查结果的分析

在遗传代谢病筛查中，发现了277例可疑阳性病例，其中包括氨基酸代谢障碍92例。在这92例中，苯丙氨酸增高有14例，甲硫氨酸增高22例，甘氨酸增高12例，酪氨酸增高11例，精氨酸增高19例，瓜氨酸增高2例，多种氨基酸升高9例，多种氨基酸降低3例，。筛查中还发现了185例酰基肉碱代谢异常。其中，游离肉碱降低38例，丙酰基肉碱或丙酰基肉碱/乙酰基肉碱增高52例，丁酰基肉碱增高21例，异戊酰基肉碱增高5例，辛酰基肉碱增高12例，十四烯酰基肉碱增高8例，多种酰基肉碱指标异常49例。这些发现表明，在筛查中能够鉴别不同类型的遗传代谢病，为早期干预和管理提供了重要信息。

2.2 筛查阳性病例进行基因检测和尿代谢物检测结果的分析

在277例疑似阳性筛查病例中，17名新生儿进行了基因检测。初步分析显示，5名婴儿被诊断为甲基丙二酸血症，3名为苯丙酮尿症，2名为短链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症，1名为极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症，1名为高甲硫氨酸血症。另外，2名婴儿携带ACADS基因的致病性变异（杂合子），2名携带MAT1A基因的疑似致病性变异（杂合子），以及1名携带MMACHC基因的致病性变异（杂合子）。此外，对剩余260名新生儿的尿液代谢物进行了初步分析，发现5名婴儿存在不同程度的尿液代谢物异常，表现为甲基丙二酸、乙基丙二酸、戊二酸水平升高，以及轻度酮尿、酮尿伴随甘油酸水平升高，和酮症酸中毒伴随3-羟基丙酸水平升高。

2.3 3例确诊苯丙酮尿症患儿的基因分析

对3例患有苯丙酮尿症的患儿进行基因分析后，发现3例患儿均在PAH基因的两个位点发生了复合杂合变异。

表1  3例确诊苯丙酮尿症患儿的基因分析结果

3 讨论

串联质谱技术（Tandem Mass Spectrometry，简称MS/MS）是一种先进的分析技术，它通过测量样品中不同物质的质荷比（m/z）来实现对物质的定性和定量分析。该技术的核心在于利用两个或更多的质谱分析器（质量分析器）串联工作，通过特定的碰撞室进行碰撞诱导解离，从而实现对复杂样品中目标分子的高灵敏度和高特异性检测。在临床应用中，串联质谱技术尤其在新生儿遗传代谢疾病的筛查中发挥着重要作用。通过在新生儿的足跟血斑样本中检测一系列特定的代谢标志物，如琥珀酸丙酮、氨基酸、酰基肉碱等，该技术能够快速筛查和诊断出多种代谢性疾病，例如苯丙酮尿症、甲基丙二酸血症、肉碱缺乏症等。这些疾病若能早期发现和及时治疗，可以有效预防严重的后果，如智力障碍、生长发育迟缓等。

串联质谱技术的应用，使得传统的疾病筛查模式发生了革命性的变化。传统的筛查方法通常需要针对每一种疾病设计特定的实验，费时费力且成本较高。而串联质谱技术的应用，使得通过单一的实验流程就能够同时检测多种疾病，极大地提高了筛查的效率和经济性。这种“一种实验检测多种疾病”的现代高效筛查模式，不仅加速了遗传代谢疾病的早期发现，也为临床医生提供了更为全面和准确的诊断信息。此外，串联质谱技术还具有高度的可扩展性，随着研究的深入和技术的进步，可以不断增加新的代谢标志物，扩大筛查疾病的范围。同时，该技术也在不断优化中，例如通过改进样品前处理方法、提高质谱仪器的性能、开发更精确的数据解析软件等，进一步提高检测的灵敏度和准确性[4]。

本研究的结果确实显示了在邢台地区进行的新生儿串联质谱多种遗传代谢病筛查的初筛阳性率为1.83%，即在15166名新生儿中发现了277例初筛阳性。这一数据揭示了该地区新生儿中氨基酸代谢障碍类遗传代谢病和酰基肉碱代谢障碍类遗传代谢病的分布情况。在筛查出的可疑阳性病例中，进一步的分析发现了92例氨基酸代谢障碍和185例酰基肉碱代谢障碍，这不仅证实了串联质谱技术在新生儿遗传代谢疾病检测中的有效性，而且为后续的确诊提供了关键的数据支持。此外，通过基因确诊分析，12例遗传代谢病得到了确诊，这进一步证明了质谱检测技术在遗传代谢疾病检测方面的高效性和准确性。在遗传学检查中发现3例患者为苯丙酮尿症。苯丙酮尿症是一种常见的多环芳烃（PAH）基因变异引起的常染色体隐性遗传疾病[5]。本研究在3例苯丙酮尿症患者中均发现2个具有显著临床意义的突变位点。这些致病性突变显著增加了新生儿苯丙酮尿症的发病风险。因此，本项目计划在前期工作的基础上，进一步完善该疾病的临床诊断方法，并对其临床表型进行全面分析，以明确其对该病的诊断和治疗的价值[6]。目前的研究已经表明，苯丙酮尿症在不同民族和地域之间存在差异，其临床症状多种多样，缺乏特异性，容易被误诊[7]。同时，该疾病伴随血清苯丙氨酸和尿苯丙酮酸等物质的异常增高，对患者造成严重的危害，可能导致神经系统损伤。若未接受适当治疗，患者可能会经历身心发展的迟缓，尤其是智力发展的迟缓，表现为显著的智力减退，远低于同龄健康儿童。因此，将苯丙酮尿症纳入该地区的遗传代谢病筛查计划至关重要[8]。

总体而言，串联质谱技术在新生儿遗传代谢性疾病的筛查中扮演着重要角色。该技术能够精确检测氨基酸代谢紊乱相关的遗传代谢病和酰基辅酶A缺陷相关的遗传代谢病，为早期发现、干预和管理这些疾病提供了重要工具。因此，值得在更广泛的范围内推广和应用这一技术，以提高新生儿遗传代谢性疾病的筛查和诊断效率。

参考文献

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[5]齐红.串联质谱技术在新生儿遗传代谢性疾病筛查中的应用[J].中国妇幼保健,2019,34(20):4734-4735.

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[7]罗家宏,吴诗媛.串联质谱技术在新生儿疾病筛查中的应用价值分析[J].医药前沿,2021,11(12):49-50.

[8]刘齐,武红梅,刘翼飞,等.串联质谱在新生儿遗传代谢疾病筛查中的应用[J].中华检验医学杂志,2019,42(6):403-406.

作者简介：吕会净（1983—），女，汉族，河北邢台人，本科，主管检验师，邢台市妇幼保健院，研究方向为新生儿疾病筛查、细胞遗传、分子遗传检验。