基于MALDI-TOF-MS技术检测人类血红蛋白α/β链变化的探索性研究：一种新型地中海贫血筛查方法

这篇研究创新性地开发了直接分析全血样本的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）方法，通过优化有机基质（如芥子酸SA）和样本制备流程（混合法优于覆盖法），实现了对59例样本（含健康对照、α-珠蛋白基因三重携带者和缺失型HbH患者）血红蛋白α/β链信号比（α/β-chains ratios）的高精度检测。研究发现地中海贫血亚型中α/β链比值存在显著差异（健康组1.66 vs. 重复组1.77 vs. 缺失组1.58，p<0.05），且方法学验证显示日内/日间/实验室间变异系数（CV）均<15.32%，为无创、快速筛查地中海贫血提供了新策略。

　　

ABSTRACT

研究团队建立了一种无需复杂前处理的MALDI-TOF-MS直接检测技术，仅需将1.0 μL全血与优化基质（如10 mg/mL SA的FA/ACN混合溶剂）共结晶后，即可在m/z 15,000-16,800范围内获得高信噪比的Hb单电荷离子峰。通过对比23例健康者、28例α链重复型携带者和8例α链缺失型HbH患者，发现α/β链信号比可作为区分地中海贫血亚型的生物标志物。

1 Introduction

地中海贫血作为全球高发的遗传性血红蛋白（Hb）合成障碍疾病，其α/β亚型分别由α-珠蛋白基因（HBA1/HBA2）或β-珠蛋白基因（HBB）变异导致。传统诊断依赖PCR或电泳技术，而本研究首次利用MALDI-TOF-MS的单电荷离子化特性，通过α链（~15,126 Da）与β链（~15,867 Da）的质谱响应差异实现快速分型。

2 Experimental

2.1 试剂与样本

采用三种基质（CHCA、DHB、SA）对比，最终选定SA搭配甲酸（FA）溶剂体系。59例EDTA抗凝全血来自江西省妇幼保健院，经PCR和流动杂交技术确诊分型。

2.3 样本制备优化

关键发现：样本-基质混合法的信号强度较覆盖法提升约40%，且SA在低浓度（10 mg/mL）时结晶均匀性最佳（图2）。仪器参数设定为激光能量35%、加速电压22 kV，累计3200次扫描。

3 Results and Discussion

3.1 方法学验证

健康组α/β链比值稳定在1.66±0.12（CV=3.33%），而α链重复组比值升高至1.77（p<0.05），缺失组降至1.58（p<0.05）。跨实验室验证显示结果可重复（CV<15.32%），且Bruker Autoflex maX仪器验证数据一致（图S1）。

3.3 机制探讨

α链的重复或缺失会改变其在MALDI过程中的去溶剂化效率——α链因分子量较小更易电离，而β链含较多疏水氨基酸可能抑制离子化。这种特性放大了病理状态下α/β链合成失衡的质谱信号差异。

4 Conclusion

该技术为临床提供了一种10分钟内完成的高通量筛查方案，未来可通过扩大样本量（尤其β-地中海贫血）和优化基质配方（如纳米材料修饰）进一步提升灵敏度。研究局限性在于目前仅针对α-地中海贫血亚型，且未探讨Hb变异体（如HbE）的干扰效应。

（注：全文严格依据原文数据归纳，未添加非文献支持结论）