2022年8月25-27日，由上海市醫(yī)學(xué)會(huì)、上海市醫(yī)學(xué)會(huì)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)專科分會(huì)主辦的“第十一屆東方檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議”在上海國際會(huì)議中心隆重召開。本次大會(huì)的主題是“團(tuán)結(jié)、求實(shí)、創(chuàng)新、引領(lǐng)”。百趣生物CTO吳洪強(qiáng)受邀參加會(huì)議并做專題報(bào)告。

本次會(huì)議由上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院王學(xué)鋒教授擔(dān)任大會(huì)主席，大會(huì)邀請中國工程院院士、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院院長范先群教授（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院），中科院上海生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究院劉默芳教授，復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院感染科主任、國家傳染病醫(yī)學(xué)中心主任張文宏教授做大會(huì)前瞻性報(bào)告。

8月27日下午，上海百趣生物醫(yī)學(xué)科技有限公司CTO、上海百趣代謝組學(xué)技術(shù)研究中心行政主任、理事長吳洪強(qiáng)在分論壇“質(zhì)譜論壇”分享了題為《代謝組學(xué)技術(shù)簡介及其應(yīng)用》的報(bào)告，報(bào)告主要分享了代謝組學(xué)組學(xué)技術(shù)，并表示此技術(shù)處于生命科學(xué)的末端，更接近生物的表型，是系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分，能夠研究分子量1500以內(nèi)的小分子物質(zhì)，可以綜合反映個(gè)體化健康狀態(tài)的特征信息。吳洪強(qiáng)介紹了代謝組學(xué)研究中的主流儀器包括GC-MS、LC-MS、UV、NMR等，并通過多個(gè)組學(xué)研究實(shí)例，說明了代謝組學(xué)在疾病診療中的重要價(jià)值。
 

1、為什么一直在說質(zhì)控
理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來源于可靠的檢測數(shù)據(jù)，可靠的檢測數(shù)據(jù)要依靠嚴(yán)格的質(zhì)量控制。
好的質(zhì)控具有以下三個(gè)作用：

1.未雨綢繆
      通過對過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)、要素進(jìn)行把控，降低問題發(fā)生的概率。
2.防微杜漸
      早發(fā)現(xiàn)問題，以避免問題擴(kuò)大化。
3.溯本求源
      出現(xiàn)問題依托質(zhì)量控制，尋找問題的根源。

2、我們?nèi)绾螛?gòu)建自己的質(zhì)控體系
質(zhì)控更多是圍繞實(shí)驗(yàn)來開展的，因此我們需要圍繞樣本的收集、儲(chǔ)存、提取等環(huán)節(jié)，從“人機(jī)料法環(huán)”五個(gè)方面來考慮對實(shí)驗(yàn)質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素。
 

3、代謝組學(xué)質(zhì)控的兩個(gè)關(guān)鍵核心
QC樣本：Quality Control樣本，是將所有實(shí)驗(yàn)樣本混合而成的一例額外樣本。理論上來說該樣本含有所有樣本中的所有種類物質(zhì)，因此該樣本可以作為全部樣本的“代表”，可以在不影響實(shí)驗(yàn)樣本檢測的情況下，通過對QC樣本的檢測，來判斷整個(gè)實(shí)驗(yàn)檢測是否穩(wěn)定。

IS：Internal standard（內(nèi)標(biāo)），是在實(shí)驗(yàn)樣本中額外添加的一個(gè)或幾個(gè)已知物質(zhì)。在非靶標(biāo)代謝組學(xué)中，由于并不知道會(huì)測到什么物質(zhì)，因此需要在樣本中添加一定的已知物，通過對該已知物檢測結(jié)果的分析進(jìn)而判斷整個(gè)實(shí)驗(yàn)檢測的穩(wěn)定性。因此IS需要滿足以下幾個(gè)特征：

（1）在實(shí)驗(yàn)條件中檢測響應(yīng)良好，峰形對稱；

（2）樣本中天然不含有該物質(zhì)；

（3）該物質(zhì)不與樣本中原有物質(zhì)反應(yīng)。

此前較常見的IS是L-2-氯苯丙氨酸，但依然存在部分樣本中含有該物質(zhì)的問題，因此在新的高水平文章中L-2-氯苯丙氨酸逐漸被同位素內(nèi)標(biāo)取代，首先樣本中天然同位素的含量極低，此外同位素物質(zhì)理化性質(zhì)與樣本中原有物質(zhì)完全一樣，因此不會(huì)與樣本中原有物質(zhì)反應(yīng)，也就不會(huì)影響原有物質(zhì)的檢測，可見同位素內(nèi)標(biāo)是更好的選擇。

4、6D質(zhì)控體系是什么
為了不斷提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量，BIOTREE首先在QE-HFX非靶標(biāo)代謝組學(xué)檢測平臺(tái)上創(chuàng)建了基于QC和IS兩大核心的6D質(zhì)控體系，可綜合考量實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)。

1D：過程質(zhì)控-QC中IS的峰高差
 

 

每個(gè)電離模式BIOTREE會(huì)分別采用3種同位素內(nèi)標(biāo)，用以全面表征不同類型代謝物的檢測狀態(tài)。理論上來說由于QC樣本是反復(fù)進(jìn)樣的重復(fù)樣本，因此可以通過每個(gè)QC間IS的響應(yīng)峰面積差異來判斷檢測是否穩(wěn)定。

當(dāng)所有QC中所有IS的峰高差小于30%才認(rèn)為該項(xiàng)目合格。

2D：過程質(zhì)控-空白樣本中IS的出峰
 

 

由于空白樣本僅是空的流動(dòng)相其中并不含有IS或者被測代謝物，所以若是實(shí)驗(yàn)中有各種原因的殘留，就會(huì)導(dǎo)致原本干凈的空白樣本中有IS被檢測出。因此可以通過檢測穿插在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的空白樣本中是否有IS信號(hào)，從而及時(shí)判斷實(shí)驗(yàn)中是否有殘留現(xiàn)象。

當(dāng)所有空白中所有IS均無明顯峰被檢出才認(rèn)為該項(xiàng)目合格。

3D：數(shù)據(jù)質(zhì)控-二維PCA得分圖中QC樣本的聚集程度
 

 

通常來說過程質(zhì)控多用于在實(shí)驗(yàn)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，以及針對發(fā)現(xiàn)問題的有效處理。而數(shù)據(jù)質(zhì)控更多是對整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否可靠的展示，多見于高分文章中，用以表明整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好，其中又以二維PCA得分圖最為常見。

我們都知道PCA是非監(jiān)督模型，樣本自然地散落在模型空間中，因此樣本間的距離代表樣本之間的相似程度，又因?yàn)镼C樣本是重復(fù)進(jìn)樣的技術(shù)重復(fù)，因此QC樣本間應(yīng)該距離較近。

當(dāng)兩個(gè)電離模式下所有QC的聚集程度均良好時(shí)才認(rèn)為該項(xiàng)目合格。

4D：數(shù)據(jù)質(zhì)控：一維PCA得分圖中QC樣本的分布

 

雖然二維PCA得分圖是最常見的質(zhì)控結(jié)果展示方式，但是存在對于聚集程度判斷過于主觀的問題，不同人對于樣本是否聚集存在一定的主觀判斷，因此可以通過QC樣本在一維PCA得分圖中的分布來判斷QC樣本是否偏離。

與二維PCA得分圖一樣，圖中每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)樣本，X軸代表了進(jìn)樣順序，通常所有QC樣本應(yīng)該在2STD以內(nèi)圍繞X軸上下波動(dòng)。當(dāng)項(xiàng)目樣本量過大時(shí)，由于儀器波動(dòng)會(huì)出現(xiàn)一定的偏移。這種時(shí)候可以對結(jié)果進(jìn)行一定的矯正。

當(dāng)全部QC樣本均分布在2STD以內(nèi)才認(rèn)為該項(xiàng)目合格。

5D：數(shù)據(jù)質(zhì)控-QC樣本相關(guān)性
 

PCA得分圖更多是以圖中樣本位置來判斷數(shù)據(jù)的質(zhì)量，而QC樣本相關(guān)性則是通過樣本中測到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步判斷數(shù)據(jù)質(zhì)量。既然QC樣本是技術(shù)重復(fù)，那QC樣本間的差異應(yīng)該是很小的，我們對QC樣本中測到所有物質(zhì)在一起計(jì)算相關(guān)性，這個(gè)相關(guān)性值越接近1越好。

當(dāng)同一批內(nèi)QC樣本的相關(guān)性>0.8時(shí)才認(rèn)為該項(xiàng)目合格。

6D：數(shù)據(jù)質(zhì)控-QC樣本中內(nèi)標(biāo)響應(yīng)的穩(wěn)定性
 

最后一個(gè)質(zhì)控是依據(jù)IS的響應(yīng)偏差來做的，由于IS是我們在樣本中額外加入的已知濃度的物質(zhì)，所有樣本中IS的濃度都是相同的，所以IS的響應(yīng)差異越小，說明系統(tǒng)越穩(wěn)定，數(shù)據(jù)質(zhì)量越高。

當(dāng)同一批次QC樣本中IS響應(yīng)的RSD值中位數(shù)≤15%時(shí)，才認(rèn)為該項(xiàng)目合格。

BIOTREE 6D質(zhì)量控制體系，全面監(jiān)控整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，為您的數(shù)據(jù)保駕護(hù)航。

關(guān)于百趣生物
上海百趣生物醫(yī)學(xué)科技有限公司（前身為阿趣生物）于2012年在上海復(fù)旦科技創(chuàng)業(yè)示范園成立，專注于創(chuàng)新質(zhì)譜技術(shù)在生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域的應(yīng)用，經(jīng)過10年的發(fā)展，公司建立并完善了包括非靶標(biāo)代謝組、高通量靶標(biāo)代謝組、廣泛靶標(biāo)代謝組、脂質(zhì)組學(xué)、代謝流、蛋白質(zhì)組學(xué)、抗體測序檢測與開發(fā)平臺(tái)，構(gòu)建了2萬多個(gè)化合物的二級譜庫及全自動(dòng)化的質(zhì)譜檢測分析方法，開發(fā)了20多種高通量的質(zhì)譜檢測試劑盒，其中有5個(gè)試劑盒產(chǎn)品獲得臨床I類備案。公司自成立以來，相繼被認(rèn)定為國家高新技術(shù)企業(yè)、專精特新企業(yè)、高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目、上海市科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新資金資助項(xiàng)目。公司目前取得了BSL-2備案，CMA，ISO9001等認(rèn)證，同時(shí)百趣及其下屬公司共擁有84項(xiàng)專利及軟件著作權(quán)。

文/阿趣代謝組學(xué)