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揭秘!DBS技术的核心原料

2020-9-24 00:00| 编辑: 归去来兮| 查看: 1638| 评论: 0|来源: 小桔灯网

摘要: DBS(Dry blood spot)技术是一项性价比较高的采集,储存和运输婴儿/孩童和成人全周血样品的技术,尤其是在资源相对贫乏无法进行冷链运输的区域,只需将少量的足跟血(婴儿),指尖血(儿童/成人)或者加了抗凝的全 ...


   DBS(Dry blood spot)技术

是一项性价比较高的采集,储存和运输婴儿/孩童和成人全周血样品的技术,尤其是在资源相对贫乏无法进行冷链运输的区域,只需将少量的足跟血(婴儿),指尖血(儿童/成人)或者加了抗凝的全血滴在903卡后干燥封存运输即可。最早进行DBS采样主要用于血糖测定,而最早将这项技术推广开来的是Dr. Robert Guthrie, 1962年创新性将血点采样技术 (DBS)引入新生儿苯丙酮尿症的检测。自此后,越来越多的科学家,生物学家对DBS这项技术感兴趣并展开了诸多的研究,2005年之后其应用领域已经从新生儿检测拓展到了生物样品库,精准医疗,药物动力学等等。



下面我们简单的罗列了一下DBS技术在各个领域中的应用情况

1

新生儿代谢疾病的检测:

新生儿筛查是指在婴儿出生后三天对新生儿的遗传代谢病、先天性内分泌异常以及某些危害严重的遗传性疾病进行筛查。DBS干基质点微量采样的特性,使得护士仅需采取几滴新生儿足跟血,滴在 903卡片上,便可进行新生儿筛查。在最新的遗传代谢病筛查技术中,可以通过DBS样本迅速检测出 4 种大分子遗传代谢病、48 种小分子遗传代谢病。而近日加利福尼亚州的一项回顾性研究更是表明,可对DBS技术保存的血样进行外显子组测序,与传统的质谱法新生儿筛查互补,有望发现先天性代谢缺陷。


2

健康标记物 Biomarker 检测:

生物标志物是疾病或者健康的直接测量的生物指标。在人口和社会科学, 通过DBS干基质点技术就能简单地采集血液 (指尖血)、尿液、唾液等液体样本,该样品可用于各种不同物质的分析,包括胆固醇,C-反应蛋白,糖化血红蛋白,众多的细胞因子和遗传物质,也可以提供微量元素以及肿瘤代谢标志物的检测。比如最近一期的文献研究发现DBS采样可以用于监测孕期碘营养状况,2017 年Sara Stinca, Maria Andersson在JCEM(The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism )上发表了文献,证明用DBS采样方法可检测孕妇的甲状腺球蛋白 (Tg),而甲状腺球蛋白可能是孕期孕妇的碘营养状况的敏感生物标志物。而将DBS技术用于肿瘤代谢标志物的筛查也是近年学者们研究的热点,特别是2016年几位中国学者在 《OncoTargets and Therapy》杂志上发表了关于DBS技术与乳腺癌筛查的研究,也引起了一时轰动。


学者们利用DBS采集指尖血,通过联用质谱 (MS) 进行代谢组学分析进行乳腺癌检测。报告中,筛选了血液中与乳腺癌相关的 21 种代谢物。线性回归分析产生由Pip、Asn、Pro、C14:1/C16、Phe / Tyr 和 Gly / Ala组成的诊断模型。应用 DBS 技术对乳腺癌和非乳腺癌样品进行测试,该模型显示出92.2%的敏感性和84.4%的特异性。与常规使用的蛋白质标志物相比,该模型具有较高灵敏度的显著优势。


3

感染性疾病样品采集 :

对于感染性疾病的研究,DBS早期主要用于人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)DNA的检测,有三份报告表明DBS的敏感性和特异性均大于98%,与血清检测相比,DBS样本的检测并不逊色且样本量较少。除此之外,DBS技术在肝炎病毒(HCV, HAV和HBV), 黄病毒,登革热, 孔基肯雅病毒,EBV等传染性疾病上均有相对成功的应用研究。特别是2020年7月21日PerkinElmer 公司推出了基于DBS技术 SARS-CoV-2 IgG抗体检测试剂盒,再次验证了DBS技术在大规模传染性疾病筛查中的重要作用。


4

生物样本库的建立:

生物样本库主要是指标准化收集、处理、储存和应用健康和疾病生物体的生物信息,包括全血、血浆、血清、生物体液或经处理过的生物样本 (如 DNA、RNA、蛋白等)。通过DBS干基质点技术,生物信息可储存在DBS卡上,减少耗材,冷藏设备的投入,同时大大节省储存空间。对于实验,配合DBS样品处理系统及串联 LC-MS 等分析仪器,实现样本在线分析,快速获取生物信息学研究所需的数据。关于DBS样品储存时间,各国学者都有相关研究如2003年瑞典学者Karlsson 评估了发表了DBS样本提取RNA的相关研究,尽管这些样品最早是来自1975年,但依然可以得到一定量的RNA样品。4年后2007年瑞典学者 Joyce Carlson 在 Clinical Chemistry 发表了干血斑 (DBS) 样本中的DNA研究,发现DBS样本在 -20 °C储存了 27 年后,仍可检DNA。2017 年瑞典学者 Björkesten J在 Mol. Cell. Proteomics 发表了DBS样本中的蛋白质研究,DBS样本在 -24°C储存 30年,76%的蛋白水平未显著下降。

903 样品卡示意图

当然除了这些之外,903纸还将样本中的其他信息一并携带至医学实验室用于其他测试,例如,血铅水平测试(水体污染程度评估)和医疗器械的性能评估。


DBS的载体——903卡

在DBS测试的历史中, 许多不同的滤纸卡已经使用了, 但是至今只有两个商业来源被FDA批准为医疗器械, 用于采血。不仅仅是因为滤纸具有高度的均匀性和吸附性能,更重要的是长期稳定的保证:

1

生产过程保证

专业用于新生儿采血的903卡是通过美国FDA验证通过的体外二级诊断用产品,因此在试纸和卡片的的生产整个生产流程的是完全符合ISO9001以及ISO13485体系认证。


2

性能稳定和均一性保证

成品卡的质量和原料,生产流程控制息息相关,成品的质量也可通过各项指标的检测数据来呈现的。考虑到试纸的原料,流程控制,成品的物理参数对于应用稳定性的影响。Whatman严格把控原料纤维的来源和进料检测,生产流程严格对照标准的SOP,成品除检测常规物理参数外也检测相关应用参数指标如且在厚度、吸收速率,斑点直径等,确保产品性能以及应用的稳定性。


表一. Whatman 903样品采集卡参数指标▼

基本重量(g/m2)

血斑直径(mm/100mL)

血吸收时间 (s/100mL)

170-188

15-17

5-30


3

印刷保证

在很多应用中,会把试纸纸印刷成表格形式,便于记录被检测病人的一些信息。非生物亲和性的油墨以及不正确的印刷会破坏纸张结构,影响吸附性能。Whatman 903卡的印刷过程是根据临床实验室标准严格控制并且Whatman就血液吸收时间、斑点大小等指标对印刷的产品做随机抽查以确保产品高度稳定性。


当然针对903卡,Whatman也有一直有在提供不同形式的订制服务。可以根据客户需求印出不同大小的采血环以及采血的圆圈数。图一显示了典型的903卡片形式,具体产品定制的形式可联系Cytiva的工作人员询问。


结语 | 解锁体外诊断技术的未来

Cytiva作为体外诊断行业的原材料供应商,除了拥有Whatman的玻棉纤以及膜类产品外,还有ÄKTA蛋白层析系统,ÄKTA  flux 过滤系统,Wave波浪式一次性生物反应器,Sera-Mag磁珠以及HyClone培养基等品牌设备及耗材产品,可广泛应用在体外诊断行业多个细分领域。


为了促进全世界范围内,体外诊断行业同仁们的沟通与交流,Cytiva将举行免费线上互动峰会,展示最新的助力诊断行业的技术、产品和解决方案。会议结合了大咖分享、小组讨论、虚拟展台、在线交流等多种互动方式,期待您的参与。


参考文献:

Adhikari, A.N., Gallagher, R.C., Wang, Y. et al. The role of exome sequencing in newborn screening for inborn errors of metabolism. Nat Med (2020). 


Wang Q, Sun T, et al. A dried blood spot mass spectrometry metabolomic approach for rapid breast cancer detection. 

Onco Targets Ther. 2016 Mar 11;9:1389-98.doi: 10.2147/OTT.https://www.dovepress.com/a-dried-blood-spot-mass-spectrometry-metabolomic-approach-for-rapid-br-peer-reviewed-article-OTT 


NELSON JA, HAWKINS JT, SCHANZ M, et al. Comparison of the Gen-Probe Aptima HIV-1 and Abbott HIV-1 qualitative assays with the Roche Amplicor HIV-1 DNA assay for early infant diagnosis using dried blood spots[J]. J Clin Virol, 2014, 60(4): 418-421.


KARLSSON H, GUTHENBERG C, VON DBELN U, et al. Extraction of RNA from dried blood on filter papers after long-term storage[J]. Clin Chem, 2003, 49(6 Pt 1): 979-981. [本文引用:1]


Extended and Fully Automated Newborn Screening Method for Mass spectrometry Detection

Stefan Gaugler, Jana Rykl,  Irene Wegner etc.  International Journal of Neonatal Screening  2019

Sara Stinca, Maria Andersson, et al.  Dried Blood Spot Thyroglobulin as a Biomarker of Iodine Status in Pregnant Women. J Clin Endocrinol Metab(2017) 102(1): 23-32. DOI: https://doi.org/10.1210/jc.2016-2829中文报道参考:http:/www.medsci.cn/article/show_article.do?id=8b1c8024302


Joyce Carlson, Clinical Chemistry 2007, 53, 1401–1407.[2] Björkesten J, Mol. Cell. Proteomics 2017, 16, 1286-1296.


Smit, P. W., Elliott, I., Peeling, R. W., Mabey, D., Newton, P. N. An overview of the clinical use of filter paper in the diagnosis of tropical diseases. Am J Trop Med Hyg. 90, (2), 195-210 (2014).




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