近期后台收到不少粉丝关于临床质谱相关信息的咨询,如目前拥有临床注册证的质谱仪器和试剂盒都有哪些厂家?是否有优秀的国产替代产品?想要进入临床质谱领域,是否看好?为此,笔者特别对国家药品监督管理局(NMPA)批准的适用于临床检测的质谱仪器和试剂进行了汇总,并分享一些自己的看法,欢迎大家一起交流。相关内容将分两期进行发布,本期为临床质谱仪器篇。
一、背景介绍
由于国内对质谱的需求急剧增加,结合我国国情,为能更好的服务于临床检验市场,国内外各大质谱厂商加大了仪器注册申报力度,众多不同类型的质谱检测仪器已经获得相关医疗器械注册证。国家药品监督管理局最早批准质谱技术应用于临床是在2008年,早期质谱技术在临床上的应用主要集中于串联质谱法新生儿遗传代谢病筛查领域。直到2017年以后在各大质谱厂商、本土试剂厂商、第三方独立医学检验机构等行业上下游企业的积极推动下,质谱在临床检测中的应用越来越广泛和深入。随着国内各大医院对质谱技术认知和接受度的快速上升,整个临床质谱行业也在2019~2023年迎来了爆发式发展的五年。
二、2019~2023年临床质谱仪器注册数量
增长迅猛
2019年-2023年(9月15日前)获得医疗器械注册证的质谱仪
数量统计
通过对近5年获得NMPA批准的可应用于临床检测的质谱仪器的梳理,可以看到2019-2023年(9月15日前)累计注册的仪器有92款,其中国内获证企业有42家,累计78款仪器(含OEM),国外获证企业7家,获证仪器共计14款。2019-2023年,基本上每年注册的质谱仪器数量都在增加,其中2021年和2022年增速较快,注册数量较上年增长超50%。2023年截止到发文前,新增39款获医疗器械注册证的质谱仪(含到期更新或再注册)。
目前临床常用的有两类质谱仪,分别为微生物检测为主的MALDI-TOF-MS和以小分子检测为主的LC-MS/MS。近年来,国内在MALDI-TOF-MS技术方面已经率先取得了显著的突破,陆续孵化出十余家本土厂商。在应用领域最为广泛,市场份额占比最高,市场前景最为广阔的LC-MS/MS领域,过去曾经被外资品牌长期垄断且国内迟迟未能突破的窘境也随着医用质谱市场的崛起而找到了良好的突破窗口和机遇。国内自主研发的串联四极杆质谱在2021年陆续获批并在临床领域崭露头角。
三、串联质谱为主,多类型、多场景质谱呈
百花齐放之势
临床诊断中主要使用到的质谱类型包括LC-MS/MS、MALDI-TOF-MS、ICP-MS、LC-QTOF、和GC-MS等,其中LC-MS/MS是当前在临床诊断中应用最广的质谱技术。其应用领域主要集中在维生素、治疗药物监测(TDM)、内分泌和新生儿疾病筛查四大领域,占据了LC-MS/MS临床质谱市场的90%以上。
LC-MS/MS(液相色谱串联质谱检测系统),是以液相色谱作为分离系统,质谱为检测系统。样品在流动相和质谱部分分离,被质谱离子化后,经质谱的质量分析器将离子碎片按质荷比分开,经检测器得到质谱图。
查看已获准注册的液相色谱串联质谱检测系统的结构组成,可以发现其多以三重四级杆质谱和高效液相色谱仪进行串联。三重四级杆质谱的分析器是串联起来的三组四极杆,第一级四极杆用于母离子的选择,第二级四极杆作为碰撞室使用,第三级四极杆用于由母离子裂解生成的子离子的检测。具有全扫描、母离子扫描、子离子扫描、中性碎片丢失扫描等功能,可以用于无机或有机化合物的检测,不但可以定性分析,更适合用于定量。
截止到2023年9月15日,累计有40款LC-MS/MS获得注册证,其中29款为国产(含OEM),11款为进口。
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MALDI-TOF-MS(基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析技术)是临床微生物鉴定领域最具代表性的技术之一,在蛋白质、核酸、脂类等大分子生物标志物检测中存在较大潜力。每种微生物都由自身独特的肽/蛋白质组成,通过MALDI-TOF-MS检测微生物的肽/蛋白质指纹图谱,经软件处理并与微生物数据库进行对比分析,可在几分钟之内完成对微生物种、属水平的鉴定。
MALDI-TOF主要工作原理为:将待测样品与能强烈吸收激光的基质配成溶液,溶剂发挥后形成的“固体溶液”进入离子源,激光照射“固体溶液”,基质吸收能量并传递给样品形成离子,样品离子进入飞行时间质谱仪中进行检测。详细介绍可以参考文章“MALDI-TOF MS | 临床微生物鉴定中的一大新利器”。
ICP-MS(电感耦合等离子质谱仪),是以电感耦合等离子体作为离子源,以质谱进行检测的同时测定痕量多元素的无机质谱技术。微量元素在生物体生长发育及代谢过程中起着重要的作用,并且它们也可以作为人体内某些疾病的检测指标。ICP-MS凭借高灵敏度、线性范围广、多元素同时分析的特点,在元素分析领域具有极大优势,是微量元素检测的金标准。
截止到2023年9月15日,累计有5款ICP-MS获得注册证,均为国产。
除了以上常见的质谱仪类型,随着多学科技术的交叉发展和应用领域的持续拓展,质谱技术同其他先进的分析检测技术结合后逐渐衍生出了一些新的检测技术和应用方向,例如质谱流式细胞仪,二维液相色谱微型质谱,质谱成像,人体呼出气体检测质谱等。
其中质谱流式细胞分析仪主要用于处在液体中的细胞或其他生物微粒逐个进行多参数的快速定量分析。二维液相色谱微型质谱仪主要在临床上用于人体生物样本中有机化合物的定性定量检测,包括有机小分子化合物(药物类)的定性定量分析。人体呼出气体检测质谱仪主要用于人体呼出气中小分子挥发性特征代谢物进行检测分析。令人鼓舞的是,这些技术也在不断被厂家转化为成熟产品并获得医疗器械注册证,逐步应用于临床。
目前,国内获证的流式细胞质谱仪有2款,微型质谱仪2款,人体呼出气检测质谱仪1款。
四、写在最后
总的来看,目前我国临床质谱仪器的应用和发展还处在快速成长阶段。在国内超大的市场规模和广阔的应用前景基础上,结合资本市场的助力和国产化大趋势,本土化质谱研发生产厂商如雨后春笋般涌现。
过去曾经长期受国外厂商垄断的质谱技术逐渐由简至难逐步攻克中,例如在MALDI-TOF MS方面,国内已经实现了相对完善的人才储备和技术开发体系,相关产品也在医院、疾控系统得到了较大规模的使用验证。虽然在四极杆和高分辨质谱这类技术难度更大的仪器领域上国产质谱仪器在极限性能和稳定性等方面仍有较大提升空间,但已实现从0到1的质变过程,相信经过几轮持续的更新迭代之后,相关产品的性能会逐步同缩小与国外产品的差距,且在部分方向如软件能力上可能会超越国外品牌。
超乎笔者意料的是在行业多数人聚焦于质谱技术的同时,国内有部分企业敏锐的看到了既可以与质谱系统配套使用又可以独立作为色谱检测系统的液相色谱仪器,这类产品虽然单机价值没有质谱高,但优势是应用面非常广泛,需求量非常庞大。笔者所知的有几家企业在此领域默默深耕多年,近两年来相关技术成果也逐步投入商用,产品在临床诊断、药物研发、食品检测、环境监测等领域已经逐步得到推广应用。
一个行业的蓬勃发展,一定是伴随着整个产业链的逐步完善的过程。正如国产电动汽车发展是建立在电池、电机、电控、外观设计、铸造工艺、人才储备、庞大的国内市场需求等多环节多要素的基础之上。随着质谱和色谱技术的广泛应用和深入发展,在国产化趋势大背景下,依托国内庞大的市场需求和人力资源优势,质谱和色谱仪器行业也将逐步建立从整机概念设计、元器件制造、仪器组装、智能软件开发到市场推广应用的完整产业链条。未来,相信随着仪器厂商多年的技术沉淀和高速的迭代速度,叠加市场、政策、资本等多方利好,国产质谱和色谱等高端仪器将迎来更为广阔的发展前景!
最后笔者想说的是对于想要在此领域大展身手的本土厂商而言,临床质谱将会是一个不可忽视的领域。但临床诊断是一个相对独立的系统,且产业分工非常精细,在资金、技术、市场渠道等综合资源有限的情况下,建议仪器厂商可以通过与体外诊断试剂厂商联手发挥各自优势,将有限的资源投入到最擅长的仪器硬件和软件开发上或许不失为一个更好的选择。避免好大喜功,盲目扩张或许才能在众多同行中走的更久,更远。
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