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DBS技术的核心原料

2021.6.29

DBS(Dry blood spot)技术

是一项性价比较高的采集,储存和运输婴儿/孩童和成人全周血样品的技术,尤其是在资源相对贫乏无法进行冷链运输的区域,只需将少量的足跟血(婴儿),指尖血(儿童/成人)或者加了抗凝的全血滴在903卡后干燥封存运输即可。最早进行DBS采样主要用于血糖测定,而最早将这项技术推广开来的是Dr. Robert Guthrie, 1962年创新性将血点采样技术 (DBS)引入新生儿苯丙酮尿症的检测。自此后,越来越多的科学家,生物学家对DBS这项技术感兴趣并展开了诸多的研究,2005年之后其应用领域已经从新生儿检测拓展到了生物样品库,精准医疗,药物动力学等等。

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下面我们简单的罗列了一下DBS技术在各个领域中的应用情况

1新生儿代谢疾病的检测:

新生儿筛查是指在婴儿出生后三天对新生儿的遗传代谢病、先天性内分泌异常以及某些危害严重的遗传性疾病进行筛查。DBS干基质点微量采样的特性,使得护士仅需采取几滴新生儿足跟血,滴在 903卡片上,便可进行新生儿筛查。在最新的遗传代谢病筛查技术中,可以通过DBS样本迅速检测出 4 种大分子遗传代谢病、48 种小分子遗传代谢病。而近日加利福尼亚州的一项回顾性研究更是表明,可对DBS技术保存的血样进行外显子组测序,与传统的质谱法新生儿筛查互补,有望发现先天性代谢缺陷。

2健康标记物 Biomarker 检测:

生物标志物是疾病或者健康的直接测量的生物指标。在人口和社会科学, 通过DBS干基质点技术就能简单地采集血液 (指尖血)、尿液、唾液等液体样本,该样品可用于各种不同物质的分析,包括胆固醇,C-反应蛋白,糖化血红蛋白,众多的细胞因子和遗传物质,也可以提供微量元素以及肿瘤代谢标志物的检测。比如最近一期的文献研究发现DBS采样可以用于监测孕期碘营养状况,2017 年Sara Stinca, Maria Andersson在JCEM(The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism )上发表了文献,证明用DBS采样方法可检测孕妇的甲状腺球蛋白 (Tg),而甲状腺球蛋白可能是孕期孕妇的碘营养状况的敏感生物标志物。而将DBS技术用于肿瘤代谢标志物的筛查也是近年学者们研究的热点,特别是2016年几位中国学者在 《OncoTargets and Therapy》杂志上发表了关于DBS技术与乳腺癌筛查的研究,也引起了一时轰动。

学者们利用DBS采集指尖血,通过联用质谱 (MS) 进行代谢组学分析进行乳腺癌检测。报告中,筛选了血液中与乳腺癌相关的 21 种代谢物。线性回归分析产生由Pip、Asn、Pro、C14:1/C16、Phe / Tyr 和 Gly / Ala组成的诊断模型。应用 DBS 技术对乳腺癌和非乳腺癌样品进行测试,该模型显示出92.2%的敏感性和84.4%的特异性。与常规使用的蛋白质标志物相比,该模型具有较高灵敏度的显著优势。

3感染性疾病样品采集 :

对于感染性疾病的研究,DBS早期主要用于人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)DNA的检测,有三份报告表明DBS的敏感性和特异性均大于98%,与血清检测相比,DBS样本的检测并不逊色且样本量较少。除此之外,DBS技术在肝炎病毒(HCV, HAV和HBV), 黄病毒,登革热, 孔基肯雅病毒,EBV等传染性疾病上均有相对成功的应用研究。特别是2020年7月21日PerkinElmer 公司推出了基于DBS技术 SARS-CoV-2 IgG抗体检测试剂盒,再次验证了DBS技术在大规模传染性疾病筛查中的重要作用。

4生物样本库的建立:

生物样本库主要是指标准化收集、处理、储存和应用健康和疾病生物体的生物信息,包括全血、血浆、血清、生物体液或经处理过的生物样本 (如 DNA、RNA、蛋白等)。通过DBS干基质点技术,生物信息可储存在DBS卡上,减少耗材,冷藏设备的投入,同时大大节省储存空间。对于实验,配合DBS样品处理系统及串联 LC-MS 等分析仪器,实现样本在线分析,快速获取生物信息学研究所需的数据。关于DBS样品储存时间,各国学者都有相关研究如2003年瑞典学者Karlsson 评估了发表了DBS样本提取RNA的相关研究,尽管这些样品最早是来自1975年,但依然可以得到一定量的RNA样品。4年后2007年瑞典学者 Joyce Carlson 在 Clinical Chemistry 发表了干血斑 (DBS) 样本中的DNA研究,发现DBS样本在 -20 °C储存了 27 年后,仍可检DNA。2017 年瑞典学者 Björkesten J在 Mol. Cell. Proteomics 发表了DBS样本中的蛋白质研究,DBS样本在 -24°C储存 30年,76%的蛋白水平未显著下降。

903 样品卡示意图

当然除了这些之外,903纸还将样本中的其他信息一并携带至医学实验室用于其他测试,例如,血铅水平测试(水体污染程度评估)和医疗器械的性能评估。

DBS的载体——903卡

在DBS测试的历史中, 许多不同的滤纸卡已经使用了, 但是至今只有两个商业来源被FDA批准为医疗器械, 用于采血。不仅仅是因为滤纸具有高度的均匀性和吸附性能,更重要的是长期稳定的保证:

1、生产过程保证

专业用于新生儿采血的903卡是通过美国FDA验证通过的体外二级诊断用产品,因此在试纸和卡片的的生产整个生产流程的是完全符合ISO9001以及ISO13485体系认证。

2

成品卡的质量和原料,生产流程控制息息相关,成品的质量也可通过各项指标的检测数据来呈现的。考虑到试纸的原料,流程控制,成品的物理参数对于应用稳定性的影响。Whatman严格把控原料纤维的来源和进料检测,生产流程严格对照标准的SOP,成品除检测常规物理参数外也检测相关应用参数指标如且在厚度、吸收速率,斑点直径等,确保产品性能以及应用的稳定性。

表一. Whatman 903样品采集卡参数指标▼

基本重量(g/m2)

血斑直径(mm/100mL)

血吸收时间 (s/100mL)

170-188

15-17

5-30

3印刷保证

在很多应用中,会把试纸纸印刷成表格形式,便于记录被检测病人的一些信息。非生物亲和性的油墨以及不正确的印刷会破坏纸张结构,影响吸附性能。Whatman 903卡的印刷过程是根据临床实验室标准严格控制并且Whatman就血液吸收时间、斑点大小等指标对印刷的产品做随机抽查以确保产品高度稳定性。

当然针对903卡,Whatman也有一直有在提供不同形式的订制服务。可以根据客户需求印出不同大小的采血环以及采血的圆圈数。图一显示了典型的903卡片形式,具体产品定制的形式可联系Cytiva的工作人员询问。

结语 | 解锁体外诊断技术的未来

Cytiva作为体外诊断行业的原材料供应商,除了拥有Whatman的玻棉纤以及膜类产品外,还有ÄKTA蛋白层析系统,ÄKTA  flux 过滤系统,Wave波浪式一次性生物反应器,Sera-Mag磁珠以及HyClone培养基等品牌设备及耗材产品,可广泛应用在体外诊断行业多个细分领域。


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