代谢|观察｜当质谱技术结合人体代谢物，泛癌筛查还有哪些挑战？( 三 ) 筛查|肿瘤|检测|队列|研究|钟晟

值得关注的是，目前国内已有多家初创公司在布局基于代谢组学的癌症早筛技术。其中，钟晟等人于2018年创立的深圳泰莱生物科技有限公司即在其列。
更适合检测生化小分子的质谱仪
除了代谢组学应用得日益广泛之外，另外值得注意的是，在过去的20年里，基于质谱技术的检测方法也正发挥着越来越大的作用。
钟晟谈到，在这项研究中，他们面临的挑战即是， “质谱检测技术目前确实没有像NGS这么成熟，所以面对质谱仪的研发，我们需要去解决很多的问题。 ”
首先是代谢物数据库， “它不像基因这么丰富，因为代谢组学相对基因组学的发展要滞后一些。在这样的背景下，目前国际的权威数据库中，代谢物的数据库相对来讲是偏少的。 ”研究团队需要先行完成的是，建立一套适合中国肿瘤患者的肿瘤相关代谢物数据库。
而建数据库，则需要投入巨大的资源，包括大规模样本的反复检测，乃至数据和算法的不断打磨。
据介绍，该研究项目启动于2017年，团队在近3年的时间里，从复旦大学附属中山医院、四川大学华西医院、中国医学科学院肿瘤医院等数十家三甲医院及国家级科研机构合作完成了超2万例的临床样本采集和研究。 “这是一个回顾性的临床队列，并且所有的肿瘤患者都是有临床病理金标准确诊的肿瘤患者。 ”
钟晟还提及，随着该项技术的进一步商业化推广，这一代谢组学数据库也在不断更新。截至目前样本量已达到近10万例，其中3万多例为科研样本， 6万多例是真实的商业检测样本。 “基于这些数据及生信团队的进一步挖掘，最终建立了一个中国人群的肿瘤代谢物的数据库。 ”
接下来的挑战则是需要一台“重器”出场。 “如果要更好地解决检测的问题，那么我们还要从相对来讲比较底层的质谱的原理和质谱仪器这一块去入手。 ”
1898年，在研究电离气体流时，出生于东普鲁士的德国物理学家Wilhelm Wien（1911年获诺贝尔物理学奖）发现了一种与氢原子质量相等的正粒子。他发明了第一台质谱仪，并以此奠定了质谱学的基础。随后的20世纪里， JJThomson和Francis Aston等人的开创性工作使得这项技术有了质的飞跃。
所谓的质谱（MS），就是一种化学分析形式，用于测量样品中原子或分子的质荷比（m/z）。 “它能检测的东西非常多，包括小分子领域，比如说50-1000Da分子量的物质，这些物质可能是代谢物；1000-5000Da分子量的区间里，可能是一些多肽；5000Da以上分子量的可能是一些蛋白质，甚至是一些DNA的片段。 ”钟晟提到一点， “那么我们要解决一个问题，怎么样设计一台能够更适合于做生化小分子的质谱仪，这其实也是我们在做肿瘤筛查中需要解决的仪器的升级和迭代问题。 ”
第三个挑战则是来自样本的处理。尽管质谱仪有许多不同的类型，但总体而言均有三大环节，第一就是可以使样品中的原子或分子离子化的方法这，统称为离子源；第二是质量分析仪；第三则是检测或计数m/z值离子数的方法，也被称为检测器。
在这项最新的研究中，研究团队使用的技术为MALDI-TOF 。 MALDI即基质辅助激光解吸电离（Matrix-assisted laser desorption/ionization），为一种离子源；TOF是质量分析仪，离子根据其m/z比率进行分离，而该比率则基于它们穿过已知长度的飞行管到达检测器所花费的时间长度。
“MALDI-TOF跟传统的串联质谱或液相质谱来比较有一个很大的不同，它没有非常复杂的液相的样本分离的流程，如果有这样一个样本分离的流程，处理的周期就会非常长，导致了这个技术可能很难大面积地普适性地去推广。 ”钟晟谈到，其团队技术在非常巧妙的样本前处理的基础上，能够非常高效地分离和富集需要检测的代谢小分子， “所以在样本前处理的环节上面也进行了大量的研发尝试。 ”