尿液有机酸检测现状：实践异质性与标准化目标

《Molecular Genetics and Metabolism Reports》：Current status of urine organic acid testing: heterogeneous practices and targets for harmonization

尿液有机酸（UOA）检测是有机酸尿症诊断与监测的关键工具。本研究通过一项多中心数字调查，比较了32家生化遗传学实验室的常规工作流程，包括测量方法、质量保证实践和报告方式。结果显示，气相色谱-质谱联用（GC–MS）和三甲基硅烷化衍生是核心通用实践，但各实验室在前处理、定量分析、质量控制和结果判读方面存在显著差异。共洗脱是难以分析的有机酸面临的常见挑战。这些发现识别出了尿液有机酸检测标准化的实际靶点，旨在减少实验室间变异、提升检测一致性，并为临床诊断提供更可靠的证据基础。

尿液有机酸检测现状：实践异质性与标准化目标的全面解读

1. 研究背景与现存问题

有机酸尿症是一组由酶、转运体或辅因子缺陷导致的先天性代谢错误（IEM），其病理特征为有机酸在组织及体液中蓄积，尤其是尿液。及时诊断至关重要，因为毒性代谢物会损害能量代谢并导致神经和肝功能障碍。尽管单个疾病罕见，但有机酸尿症在婴儿和儿童期代谢性疾病中占相当比例，例如在美国，其总体发病率约为每3000例活产儿中1例。

尿液有机酸（UOA）分析是新生儿筛查阳性后确诊试验的一部分，也用于常规监测。气相色谱-质谱联用（GC–MS）因其高分析特异性而成为金标准平台。然而，UOA分析是一个复杂、多步骤的过程，面临众多技术挑战，如挥发性短链酸的损失、酮酸需经肟化稳定等。不同实验室采用本地化的工作流程，导致提取程序、衍生化试剂、校准策略和报告实践方面存在显著变异。这种异质性会影响代谢物的检出、定量准确性及报告，进而可能影响诊断判读。尽管已有技术标准和外部质量评估（EQA）项目，但关于哪些工作流步骤最迫切需要标准化，以及何种方法能在分析性能、可行性和判读可靠性之间取得最佳平衡，仍缺乏充分证据。因此，研究人员开展此项多中心调查，旨在描述UOA检测的当前状态，识别质量改进的障碍，并为标准化提供循证基础。

2. 研究方法

研究人员于2023年12月至2024年4月期间，对来自美国代谢性疾病学会（SIMD）、诊断与实验室医学协会（ADLM）及加拿大Garrod协会的32位生化遗传学实验室主任进行了一项结构化数字问卷调查。问卷包含65个条目，涵盖仪器设置、样本制备与分析、仪器验证与质量控制、峰识别与报告、难分析物以及新兴技术等方面。数据采用描述性统计和主题分类法进行分析，所有实验室标识均被去除以确保匿名性。

3. 研究结果

3.1 检测经验

大多数实验室（77.4%）拥有超过20年的UOA检测经验，表明参与实验室多为经验丰富的老牌机构。

3.2 实验室容量与分析平台

年度检测量中等至高（501-1000份/年占38.7%，>1000份/年占32.3%）。90.3%的实验室使用GC–MS，安捷伦是最主要的仪器供应商（78.8%）。多数实验室（71.9%）的分析运行时间为31-60分钟。

3.3 前分析实践

肌酐归一化主要用于调整尿液体积（85.7%）。样本拒收的最常见原因是可见污染（43.1%），其次是肌酐过低（22.4%）和运输/储存延迟或变质（17.2%）。

3.4 样本制备

乙酸乙酯是主要的提取溶剂（66.7%）。脲酶预处理不常见（6.7%），而肟化则较为普遍（59.4%始终执行，6.3%选择性执行）。三甲基硅烷化（TMS）衍生化是所有实验室（100%）采用的标准化方法。

3.5 内标使用

96.9%的实验室在提取前加入内标（IS），其中使用单一IS最为常见（43.8%）。2-酮己酸是最常用的IS之一，用于前分析监测和定量。

3.6 判读实践与定量分析

63.3%的实验室进行定量分析，其中大部分（46.7%）仅针对选定的化合物。在定量实验室中，52.4%定量超过30种化合物。63.2%使用三种或更多标准混合液进行校准。报告单位以mmol/mol肌酐为主（75.0%），84.2%的实验室在最终报告中提供数值浓度。

3.7 质量控制

87.1%的实验室在每个分析批次中包含质控（QC）材料，最常见的是两个QC水平（62.1%）。QC材料多样，以内部正常尿液谱（22.2%）和加标尿液（20.6%）为主。QC监测通常覆盖6-10种以上化合物。

3.8 能力验证

外部能力验证（PT）参与广泛，最常报道的项目是欧洲代谢性疾病筛查、诊断和治疗研究与评估网络（ERNDIM）定性有机酸项目（32.4%）和美国病理学家学会（CAP）项目（27.9%）。

3.9 仪器性能验证

68.8%的实验室在每批分析前进行系统适用性检查，主要关注丰度（24.7%）、保留时间（21.3%）和峰形（19.1%）。

3.10 峰识别与参考库资源

峰识别主要依赖商业谱库（45.5%）和内部谱库（37.7%）。68.8%的实验室采用自动与手动结合的方式进行峰识别，常用判定标准包括保留时间（34.4%）、谱库匹配度（33.3%）和离子比率（28.9%）。

3.11 判读实践与临床关联

UOA结果主要由委员会认证的生化遗传学家判读（48.9%）。84.4%的实验室有时在缺乏临床信息的情况下进行判读。75.0%的实验室在发布判读前会与其他实验室数据进行关联。报告内容以临床显著异常为主（50.0%）。

3.12 难分析物及解决策略

十大最难分析的有机酸包括3-羟基戊二酸（3-HGA）、甲羟戊酸内酯和琥珀酰丙酮等。共洗脱是最常见的挑战（n=27），其次是回收率问题（n=18）和峰识别困难（n=14）。实验室最常采用的补救措施是检查提取离子色谱图（35.0%）和比对碎裂谱图与参考库（26.8%）。

4. 讨论与结论

本研究表明，UOA检测在某些方面已实现一定程度的标准化，例如GC–MS平台的广泛应用、TMS衍生化和内标的使用。然而，在提取与前处理方法、肟化实践、样本拒收标准、定量策略、质控方案和判读工作流方面仍存在显著差异。这些差异可能导致实验室间变异，凸显了持续开展EQA的重要性。

研究人员认为，未来的标准化工作应聚焦于：制定一致的前处理指南、推荐肟化的使用条件、统一定量与报告方法、以及针对难检代谢物制定分析物特异性指导。此外，应促进谱库的创建与共享，并统一化学分析物的命名惯例。此类专家指南有望在保留必要实验室灵活性的同时，提高UOA检测的一致性、可比性和可信度。

研究结论：这项多中心调查提供了生化遗传学实验室UOA检测实践的当代概览。总体而言，某些协议环节已趋于标准化，但提取、前处理、定量、质控和判读方面的关键差异仍然存在。这些发现明确了标准化的实际优先事项，未来应着力开发一致的预处理指南、肟化使用建议、标准化定量与报告方法，以及针对难检代谢物的分析物特异性指导，从而在保持实验室灵活性的前提下，提升跨站点UOA检测的一致性和可靠性。