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临床和法医学检测

放置在信封中的试管

临床检测是提供重要临床信息的关键,并会对人类医疗决策造成影响。临床检测实验室主要采用体外诊断检测(IVD)或实验室开发检测(LDT)等诊断试剂。 他们使用这些试剂来测定各种人类样本中的各类分析物,并提供重要的诊断信息。另外,临床实验室也会进行治疗性药物筛查和监测以及药物滥用鉴定。法医学检测通常在司法系统的要求下进行,它属于调查和法律程序的一部分。

其主要检测模式包括:ELSA和免疫组化(IHC)等免疫测定技术,PCR、qPCR和测序等分子诊断技术以及液相色谱质谱联用(LC-MS)等分析化学技术。


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实验室开发检测(LDT)在临床诊断实验室检测中的作用

科学家正在检查实验室中的试管

LDT是临床实验室检测中占比较小但又非常关键的一部分,它们是对占比更多的体外诊断(IVD)检测的有益补充。

LDT通常可以填补临床检测市场中IVD检测尚未覆盖的空白,或者与同等的IVD检测相比可以提供更高的价值。 例如,它们可以覆盖某些尚未开发商用IVD检测的特检需求。或者,它们可以更快地有效应对新发传染病,例如SARS-CoV-2(COVID-19)大流行。

与IVD相比,LDT的一个显著区别是LDT检测由各个实验室负责开发和管理,因此在应对全新需求时更为灵活。

实验室开发检测(LDT)- 常用检测模式和样本类型

临床场景中的血液样本采集

LDT可利用的检测模式非常广泛,其中常见的包括:液相色谱质谱联用(LC-MS),定量PCR(qPCR)和二代测序(NGS)等分子诊断(MDx)技术,以及酶联免疫吸附测定(ELISA)等免疫测定(IA)方法。

用于检测的常见人类样本类型包括:血液和尿液(多用于日常分析),以及毛发和唾液(用于药物筛查等特殊检测)。

治疗性药物监测

配有紫色帽的环孢菌素试管

治疗性药物监测在某些关键治疗方案中发挥着重要作用,可确保患者的依从性和/或安全性。典型案例是确保治疗中使用的药物水平安全且有效。其可监测的药物包括:

  • 抗生素
  • 心脏药物
  • 抗癫痫药物
  • 自身免疫疾病药物
  • 双相障碍药物

临床方法利用药物监测对患者进行疼痛管理,以确保治疗方案的依从性,并限制阿片类药物等药物滥用的可能

药物滥用检测 – 样本/检测类型和检测模式

可卡因试管样本

为了确保患者安全,或者出于法律原因或雇佣条件需要,药物滥用检测被用于确定是否存在非法药物或错误使用的处方药。其适合检测的典型药物包括:

  • 安非他命类药物:甲基苯丙胺,安非他命
  • 巴比妥酸盐类药物:苯巴比妥、司可巴比妥、戊巴比妥、布他比妥、异戊巴比妥
  • 苯二氮卓类药物:苯甲二氮䓬、劳拉西泮、奥沙西泮、替马西泮、阿普唑仑
  • 大麻素类药物:大麻
  • 可卡因类药物:可卡因及其代谢物(苯甲酰可卡因)
  • 美沙酮类药物:美沙酮、美沙酮代谢物(EDDP)
  • 阿片类药物:可待因、吗啡、海洛因代谢物、羟考酮、羟吗啡酮、氢可酮、氢吗啡酮
  • 苯环利定类药物:PCP

典型药物监测方法可包括一项筛查性尿液检测和一项确认性血液检测。

毒理学 - 在临床检测和法医学中的应用

法医证据收集工具

毒理学检测包括临床实验室、犯罪现场以及法医实验室调查中使用的治疗性药物监测和药物滥用检测。法医学检测中的样本类型来源更加多样化,但其基于待调查分析物的许多下游分析技术是类似的。

基于LC-MS的检测的主要应用、步骤和组成

用于LCMS分析的样本托盘

LC-MS工作流程从样本收集开始,并可能在样本分离、检测和定量步骤之前包含一步样本制备过程。样本制备可能包括酶处理、基于过滤的样本纯化、富集或其他纯化步骤。样本分离发生在液相色谱(LC)环节,随后将通过质谱(MS)进行分析物的检测和定量。在该过程中,对仪器进行校准并根据相关标准对分析物进行参比非常关键。认证参考物质和分析标准品在LC-MS工作流程中扮演了重要的角色。

LC-MS检测常用于多种应用,包括:

  • 治疗性药物监测
  • 药物滥用检测
  • 代谢分析
  • 激素检测
  • 维生素检测
  • 新生儿筛查

每个步骤所用材料示例:

  • 样本采集和制备
    • 过滤设备
    • 分析试剂瓶
    • 酶 - β-葡萄糖醛酸酶
    • 固相萃取(SPE)吸头、平板和柱
    • 固相微萃取(SPME)吸头、平板和柱
  • 样本制备
    • HPLC柱和附件
    • HPLC溶剂
    • 色谱试剂
  • 样本检测和定量
    • 认证参考物质(CRM)
    • 分析标准品

基于PCR的检测的主要应用、步骤和组成

试管中的SARS-CoV-2血液样本

PCR工作流程从样本收集开始,并可能在DNA/RNA靶向特异性扩增步骤之前还包含一个纯化步骤。在qPCR中,定量是在扩增循环过程中实时发生的。因其实时(RT)的特点,qPCR有时也被成为RT-PCR。另一种类型的PCR是终点法PCR,其结果在扩增循环结束后进行确定。

PCR检测适用于任何需要对DNA或RNA的存在、长度或序列进行检测的情况,包括:

  • 传染病筛查和鉴定
  • 遗传学筛选
  • 肿瘤学
  • 产前诊断

PCR的主要组成包括:

  • 样本纯化
    • 核酸纯化(NAP)试剂盒和试剂
  • 样本扩增
    • 寡核苷酸、引物、探针
    • DNA扩增酶(如Taq)
    • 逆转录(RT)酶
    • PCR扩增试剂,包括缓冲液、盐和核苷酸(dNTP)

基于ELISA的检测的主要应用、步骤和组成

科学家正在检查ELISA微量滴定板

酶联免疫吸附测定(ELISA)是一种广泛使用的免疫测定技术,可实现对抗体、蛋白质和肽等小分子的高通量筛选和定量。

ELISA适用于众多检测应用,包括:

  • 肿瘤学
  • 传染性疾病
  • 药物滥用筛查
  • 激素检测
  • 免疫功能/免疫学研究

ELISA通常以孔板形式进行,其中以96孔板最为常见。这些孔板可以即用型(用于IVD)形式提供,或者也可在内部开发(LDT)。用于构成夹心式ELISA平板的常用产品包括:

  • 酶标板
  • 捕获抗体
  • 包被试剂(如BSA、酪蛋白等)
  • 洗涤缓冲液

在平板完成制备后,用于下一步的常用材料包括:

  • 样本制备
    • 裂解试剂
    • 缓冲液
    • 去污剂
    • 蛋白酶抑制剂
  • 样本结合/洗涤
    • 缓冲液(如PBS、PBS-T)
  • 检测方法
    • 检测一抗 – 特异性于目标分析物
    • 标记/偶联的二抗,如标记了碱性磷酸酶(AP)或辣根过氧化物酶(HRP)
    • 标记抗体检测试剂,如TMB、OPD、pNPP和过氧化氢
    • 终止试剂

LC-MS工作流程

样品采集

样品采集

样品采集和制备是LC-MS关键的起始环节。需要保证样品的完整性和恰当处理,使其适宜后续分析步骤使用。

    样品制备
    标准化和校准
    色谱分离和分析

    色谱柱、溶剂、试剂和配件对分析的准确度、可靠性和效能均有重要影响。您可充分利用我们提供的各种技术资源来优化分析方法。





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