核磁共振波譜在體外診斷方面的應(yīng)用
NMR在體外診斷方面的應(yīng)用
體外診斷是什么
體外診斷（IVD，In Vitro Diagnosis)是指將人體樣本(例如血液、體液、組織等)從人體取出后，進(jìn)行檢測而獲取臨床診斷信息，進(jìn)而判斷疾病或機(jī)體功能的診斷方法。
體外診斷的方式能在疾病早期快速準(zhǔn)確地診斷，目前臨床上80%以上的疾病診斷都依靠它，是保證人類健康的醫(yī)療體系中不可或缺的一環(huán)。
NMR是什么
核磁共振波譜（NMR）被用于研究分子結(jié)構(gòu)、不同分子間的相互作用、分子動力學(xué)或動態(tài)特征，以及生物溶液、合成溶液或復(fù)合材料混合物的成分。
NMR技術(shù)可分析各種大小的分子，從小型有機(jī)分子或代謝物，到中等大小的多肽或天然產(chǎn)物，一直到分子量達(dá)數(shù)萬 Da 的蛋白質(zhì)。NMR 波譜學(xué)還可以與其它結(jié)構(gòu)分析技術(shù)，例如 X 射線、晶體學(xué)技術(shù)和質(zhì)譜形成互補�；谶@些優(yōu)勢，NMR也被廣泛應(yīng)用在體外診斷領(lǐng)域。
接下來，我們就通過一些例子，帶大家看看NMR在體外診斷領(lǐng)域發(fā)揮的重要作用。
尿液代謝物分析
由于尿液容易獲得，并且通常不會被代謝產(chǎn)物結(jié)合蛋白干擾，因此尿液是常用的重要體液。此外，尿液也是一種富含信息量且非常復(fù)雜的體液，其含有來自多種營養(yǎng)物質(zhì)、藥物、環(huán)境污染物、內(nèi)源性代謝物和細(xì)菌副產(chǎn)物的代謝分解產(chǎn)物。
核磁共振是一種公認(rèn)的代謝組學(xué)工具，可用于獲得代謝表型。通過使用IVDr（體外診斷研究）平臺（一種針對臨床/轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究的優(yōu)化解決方案）及使用B.I.MethodsTM中的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)操作程序(SOP)，Bruker已經(jīng)可以在尿液測量中，自動產(chǎn)生最高質(zhì)量的譜圖，這些譜圖具有完全重現(xiàn)性和可轉(zhuǎn)移性，從而確保分析結(jié)果的最高精度和靈敏度。
圖1 顯示了從新生兒（上）到大人（底部）的尿液譜圖的組成變化
血脂蛋白亞型分析
心血管疾�。�CVD）是全世界最常見的死亡原因，而心血管疾�。�CVD）反映在血液樣本中為異常的血脂指標(biāo)。
脂質(zhì)具有疏水性，因此不能在血液中單獨轉(zhuǎn)運。但它們與蛋白結(jié)合，會形成一種被稱為脂蛋白的復(fù)合物，從而可以將脂質(zhì)運輸至整個身體的各個組織中，并以能量的形式被儲存或被消耗。
脂蛋白根據(jù)其組成和密度分為五類：乳糜微粒（CMs），極低密度脂蛋白（VLDLs），中密度脂蛋白（IDLs），低密度脂蛋白（LDLs），高密度脂蛋白（HDLs）。
這些不同的脂蛋白組分對心血管系統(tǒng)有不同的影響，可能是有害的或有益的,這些組分也可以進(jìn)一步細(xì)化為亞組分，可提示心血管疾�。–VD）的風(fēng)險。
圖2 健康狀態(tài)（左）和風(fēng)險狀態(tài)（右）的脂蛋白亞類比較分析
圖2顯示的是節(jié)選的、來自 2 個樣本的脂蛋白亞類分析，一個樣本來自健康受試者，一個樣本來自取樣 3 天后出現(xiàn)卒中的病人，兩張圖有明顯的區(qū)別，后者顯示出存在風(fēng)險。
目前的血液脂蛋白分析的標(biāo)準(zhǔn)方法費時費力，而基于1氫譜核磁共振（1H-NMR）對血漿和血清中脂蛋白亞型分析的檢測方法具有顯著優(yōu)勢，在同樣靈敏度和特異性下，周轉(zhuǎn)速度更快，樣品制備簡單直觀，樣品需求量少，譜圖還可用于多種類型的分析。
血漿/血清代謝產(chǎn)物定量分析
除了上文提到的血液中脂蛋白的檢測外，Bruker B.I.QUANT-PS 還能夠對人類血漿/血清樣本中常見的 26 種代謝產(chǎn)物（游離代謝產(chǎn)物，無蛋白質(zhì)變性）進(jìn)行全自動分析，并通過與定量標(biāo)樣進(jìn)行校準(zhǔn)，得出所有代謝物的濃度。
這對于心血管疾病、腦血管疾病、糖尿病、腫瘤、脂肪肝、中風(fēng)等疾病的臨床以及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中有重要意義。
圖3高血糖病人血清樣本的 B.I.QUANT-PS 檢查結(jié)果節(jié)選
圖3顯示的是 B.I.QUANT-PS 自動生成的報告節(jié)選。代謝產(chǎn)物被分為各種化學(xué)類別，表中給出了絕對定量值、LOD 和得自驗證樣品數(shù)據(jù)集的95%濃度范圍。如果檢測到對應(yīng)的代謝產(chǎn)物，實測樣本將顯示為濃度范圍中的黑條。
小結(jié)
高分辨率 NMR 已快速發(fā)展成為體液和組織分析中的主要工具。它可用于高通量且一鍵式全自動化地生成譜圖數(shù)據(jù)，從這些數(shù)據(jù)中可自動定量生物標(biāo)志物的含量，或與健康或疾病狀態(tài)的統(tǒng)計模型相比較。
此外，Bruker IVDr BiobankTool（生物樣本庫工具）可以將多個樣品的測試結(jié)果整合進(jìn)行分析。基于 NMR 優(yōu)異的重現(xiàn)性和可轉(zhuǎn)移性能，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)分析可為生物樣本庫樣本提供更多的信息。使科學(xué)家們可以從世界范圍內(nèi)的多個生物樣本庫選擇譜圖數(shù)據(jù)用于大型流行病學(xué)研究，或用于擴(kuò)大臨床試驗的測試范圍。
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核磁共振
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