質(zhì)譜成像技術(shù) 空間代謝組學(xué)應(yīng)用要求編制說(shuō)明

PAGE5《質(zhì)譜成像技術(shù)空間代謝組學(xué)應(yīng)用要求》編制說(shuō)明一、工作簡(jiǎn)況1.1任務(wù)來(lái)源《質(zhì)譜成像技術(shù)的空間代謝組學(xué)的應(yīng)用要求》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)是由上海市標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)批準(zhǔn)立項(xiàng)，文件號(hào)滬標(biāo)協(xié)【2024】14號(hào)。本標(biāo)準(zhǔn)由上海市標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)提出，上海鹿明生物科技有限公司牽頭承擔(dān)標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定。1.2編制背景與目標(biāo)代謝組學(xué)技術(shù)是一種全面分析和研究生物體代謝網(wǎng)絡(luò)的方法，利用高通量分析儀器，如質(zhì)譜儀和核磁共振儀，對(duì)機(jī)體內(nèi)代謝小分子（分子量<1500D）進(jìn)行定性和定量研究。隨著質(zhì)譜成像技術(shù)的發(fā)展，空間代謝組學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，可應(yīng)對(duì)微空間差異大、異質(zhì)性高的復(fù)雜生物組織樣本的分析挑戰(zhàn)；它突破了代謝組學(xué)常規(guī)技術(shù)限制，能實(shí)現(xiàn)生物組織樣本中代謝組的高通量定性、定量和定位分析。2022年國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Nature將空間代謝組學(xué)列為未來(lái)七大值得關(guān)注的技術(shù)之一，在生物育種、新藥研發(fā)、腦和類腦科學(xué)、臨床精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、美麗健康科學(xué)等戰(zhàn)略前沿領(lǐng)域中均具有廣闊的應(yīng)用前景?？臻g代謝組分析技術(shù)是一門新興的高科技技術(shù)，尚處在初級(jí)應(yīng)用階段，起到重要規(guī)范作用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未建立。為了推動(dòng)空間代謝組學(xué)技術(shù)體系更好地在基礎(chǔ)及應(yīng)用科學(xué)研究和生物醫(yī)藥等焦點(diǎn)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用，我們制定了《基于質(zhì)譜成像技術(shù)的空間代謝組學(xué)通用要求》?！痘谫|(zhì)譜成像技術(shù)的空間代謝組學(xué)通用要求》是指導(dǎo)基于質(zhì)譜成像的空間代謝組技術(shù)從樣本收集、運(yùn)輸、存儲(chǔ)到樣本制備、上機(jī)檢測(cè)、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)分析等全流程關(guān)鍵步驟的基本原則和通用要求。1.3主要工作過(guò)程2024年5月22日，在上海市標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)辦公室召開標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)審查會(huì)，專家組一致同意《質(zhì)譜成像技術(shù)的空間代謝組學(xué)的應(yīng)用要求》標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，建議上海市標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)將該項(xiàng)目列入標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃；2024年5月30日，根據(jù)立項(xiàng)審查會(huì)意見，修改了《質(zhì)譜成像技術(shù)的空間代謝組學(xué)的應(yīng)用要求》草案，將技術(shù)原理放到編制說(shuō)明中，并修改了一些格式問(wèn)題，形成第一稿標(biāo)準(zhǔn)草案。2024年6月10日，標(biāo)準(zhǔn)工作組通過(guò)騰訊會(huì)議召開了《質(zhì)譜成像技術(shù)空間代謝組學(xué)應(yīng)用要求》標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)及討論會(huì)，參加本次標(biāo)準(zhǔn)研討會(huì)議的有上海鹿明生物科技有限公司、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所、沃特世科技（上海）有限公司、維科托（北京）科技有限公司等共4家單位。本次標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議基本確定標(biāo)準(zhǔn)的框架結(jié)構(gòu)、內(nèi)容細(xì)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組根據(jù)會(huì)議討論內(nèi)容及反饋意見修改完善標(biāo)準(zhǔn)草案，形成征求意見稿。2024年7月3日，收到上海市標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)立項(xiàng)通知書。2024年7月5日開始面向本領(lǐng)域公開征求修改建議。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容2.1標(biāo)準(zhǔn)制定原則根據(jù)《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)法》、《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》（GB/T1.1-2020）進(jìn)行編制。2.1.1標(biāo)準(zhǔn)化原則確保實(shí)驗(yàn)操作的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，從樣本收集、運(yùn)輸、接收、存儲(chǔ)、切片樣本制備及存儲(chǔ)、儀器調(diào)試及性能評(píng)估、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)處理及分析到出具報(bào)告的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和流程。減少實(shí)驗(yàn)誤差，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。2.1.2科學(xué)性原則建立在科學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，確保技術(shù)的可靠性和有效性。同時(shí)，應(yīng)不斷追蹤新的科研成果和技術(shù)進(jìn)展，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更新和完善。2.1.3實(shí)用性原則結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的需求和可行性，避免過(guò)于復(fù)雜或繁瑣的操作步驟，以提高實(shí)驗(yàn)效率和可操作性。并持續(xù)關(guān)注技術(shù)的普及和推廣，使更多的研究者及行業(yè)能夠應(yīng)用這一技術(shù)。2.1.4安全性原則在樣本收集、處理和分析過(guò)程中，應(yīng)確保實(shí)驗(yàn)人員的安全和健康。對(duì)于涉及有毒或有害物質(zhì)的樣本，應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施和操作規(guī)程。同時(shí)，應(yīng)遵守國(guó)家相關(guān)的倫理規(guī)范，保護(hù)參與者的權(quán)益和隱私。2.1.5創(chuàng)新性原則質(zhì)譜成像技術(shù)作為一種前沿技術(shù)，還在不斷地發(fā)展與升級(jí)，在遵循已有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新和方法優(yōu)化。在遵循現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)研究者探索和應(yīng)用新的實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以提升質(zhì)譜成像的靈敏度和分辨率，從而促進(jìn)空間代謝組學(xué)領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新和快速發(fā)展。2.2標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)共分6章，規(guī)定了基于質(zhì)譜成像技術(shù)的空間代謝組學(xué)總體流程以及從樣本收集、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、制備、儀器調(diào)試和性能評(píng)估、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)處理和分析、分析報(bào)告出具等關(guān)鍵技術(shù)的主要內(nèi)容和要求。適用于對(duì)人類及動(dòng)植物來(lái)源的新鮮組織、組織冰凍包埋塊或組織冰凍切片等樣本類型進(jìn)行基于質(zhì)譜成像的空間代謝組學(xué)檢測(cè)分析。2.3關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題說(shuō)明2.3.1技術(shù)原理質(zhì)譜成像技術(shù)是一種結(jié)合了質(zhì)譜分析和空間成像的技術(shù)，用于同時(shí)獲取樣本的化學(xué)信息和空間分布信息。其原理如圖1所示，可以簡(jiǎn)要描述如下：待測(cè)樣品（一般為生物組織，此處以大鼠的腦矢狀面切片為例）表面的分子被按照空間位置逐點(diǎn)/逐行掃描和解吸離子化后，經(jīng)過(guò)質(zhì)譜分析，獲得離子質(zhì)荷比、強(qiáng)度與空間位置關(guān)系的多維數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行圖像重構(gòu)及可視化分析，最終實(shí)現(xiàn)生物組織中分子的定性、定量和定位分析。通過(guò)質(zhì)譜成像技術(shù)，研究人員可以獲得樣品中不同分子的空間分布情況，從而深入了解樣品的化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)。該技術(shù)在生命科學(xué)、新藥研發(fā)、臨床精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和美麗健康科學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。圖1.質(zhì)譜成像原理圖（A.質(zhì)譜成像檢測(cè)分析主要流程示意圖；B.單個(gè)像素點(diǎn)質(zhì)譜圖；C.數(shù)據(jù)重構(gòu)后生成的不同m/z的成像圖；D.應(yīng)用示例：玻片上用不同顏色的記號(hào)筆標(biāo)記后通過(guò)質(zhì)譜成像分析得到的成像圖）2.4標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的是數(shù)據(jù)采集和質(zhì)控要求參考了《GB/T6041-2020質(zhì)譜分析方法通則》、《GB/Z27426—2022化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室結(jié)果有效性監(jiān)控指南》、《GB/T27025-2008檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》、《GB/T27407-2010實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制利用統(tǒng)計(jì)質(zhì)量保證和控制圖技術(shù)評(píng)價(jià)分析測(cè)量系統(tǒng)的性能》等標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合質(zhì)譜成像實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)的主要邏輯框架。2.5標(biāo)準(zhǔn)工作基礎(chǔ)本標(biāo)準(zhǔn)匯聚了來(lái)自質(zhì)譜成像技術(shù)全生態(tài)鏈的八家杰出單位共同起草，這些單位覆蓋了科研前沿的質(zhì)譜成像技術(shù)研究機(jī)構(gòu)、技術(shù)設(shè)備制造的領(lǐng)軍企業(yè)、精密儀器供應(yīng)商、專業(yè)的技術(shù)服務(wù)CRO（合同研發(fā)組織）以及積極推動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用型企業(yè)。其中，上海鹿明生物科技有限公司作為國(guó)內(nèi)空間代謝組技術(shù)服務(wù)領(lǐng)域的開拓者，穩(wěn)居市場(chǎng)領(lǐng)先地位，其2023年相關(guān)產(chǎn)品營(yíng)收高達(dá)2000萬(wàn)元人民幣，彰顯了公司在該領(lǐng)域的深厚實(shí)力與廣泛影響力。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所則是國(guó)產(chǎn)原位離子源AFAI-MSI技術(shù)的奠基者與推動(dòng)者，不僅開創(chuàng)了這一技術(shù)的應(yīng)用先河，更持續(xù)引領(lǐng)其在質(zhì)譜成像領(lǐng)域的深入探索與推廣，為行業(yè)樹立了技術(shù)創(chuàng)新的標(biāo)桿。沃特世科技(上海)有限公司以其獨(dú)特的行業(yè)地位脫穎而出，作為全球范圍內(nèi)唯一一家能夠同時(shí)提供MALDI（基質(zhì)輔助激光解吸電離）與DESI（電噴霧解吸電離）兩種關(guān)鍵離子源的儀器供應(yīng)商，展現(xiàn)了公司在高端質(zhì)譜儀器研發(fā)與制造上的卓越能力。維科托（北京）科技有限公司則是AFAI-MSI技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的重要推手與產(chǎn)業(yè)化制造的先鋒，將前沿科研成果高效轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)所需的先進(jìn)儀器，為科研與工業(yè)應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。此外，齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)憑借其在MALDI-MSI應(yīng)用領(lǐng)域的深厚積累與豐富經(jīng)驗(yàn)，成為該領(lǐng)域內(nèi)不可忽視的學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)結(jié)合典范，為技術(shù)的廣泛應(yīng)用與深化研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。哈爾濱敷爾佳科技發(fā)展有限公司是一家專注于皮膚健康護(hù)理的公司，主要從事專業(yè)皮膚護(hù)理產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，包括醫(yī)療器械類敷料和功能性護(hù)膚品，且于2023年8月1日在深圳證券交易所創(chuàng)業(yè)板成功上市。北京東方淼森生物科技有限公司專注于化妝品植物組方功效原料的創(chuàng)意、研發(fā)和生產(chǎn)，以中醫(yī)理論為指導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)代科技，致力于開發(fā)高品質(zhì)植物提取液并提供相關(guān)技術(shù)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。杭州環(huán)特生物科技股份有限公司是一家應(yīng)用斑馬魚技術(shù)，為藥物、功能性食品、化妝品等行業(yè)提供產(chǎn)品功效及安全性評(píng)價(jià)服務(wù)的高科技公司，致力于成為斑馬魚生物科技的領(lǐng)跑者。其中，上海鹿明生物科技有限公司的空間代謝組學(xué)分析平臺(tái)，是國(guó)內(nèi)首家且當(dāng)前市場(chǎng)份額最高的提供空代技術(shù)服務(wù)的公司。2020年底引進(jìn)了中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所的AAFADESI質(zhì)譜成像系統(tǒng)，這套系統(tǒng)是藥物所自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜成像系統(tǒng)，是10年的技術(shù)沉淀成果，鹿明生物在2021年4月底實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)及分析流程的落地，截止到2021年底，銷售額突破1000萬(wàn)，2022年年引進(jìn)第二臺(tái)AFADESI體系，完工額突破1000萬(wàn)，到2023年，市場(chǎng)反響越來(lái)越好，結(jié)合空間高分辨的需求，我們又引進(jìn)了WatersDESI體系，到2024年，陸續(xù)助力科學(xué)家產(chǎn)出了不錯(cuò)的科研成果。在標(biāo)準(zhǔn)研究過(guò)程中，我們也參考了11件相關(guān)專利，包括實(shí)驗(yàn)及分析等等。同時(shí)，我們也申請(qǐng)并授權(quán)了諸多相關(guān)的軟著，主要是關(guān)于空間代謝組數(shù)據(jù)分析。三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析無(wú)。四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況無(wú)。五、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用的情況本標(biāo)準(zhǔn)預(yù)期作用和效應(yīng)，主要體現(xiàn)在5個(gè)方面，首先，對(duì)于產(chǎn)品本身而言，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施具有一舉三效的作用，提升產(chǎn)品質(zhì)量，合格率達(dá)到95%以上，交付時(shí)間縮短，約30%，運(yùn)營(yíng)成本下降約10%；從科學(xué)研究的角度，本標(biāo)準(zhǔn)可以加速科學(xué)研究進(jìn)程，促進(jìn)新發(fā)現(xiàn)和新突破，科服的需求預(yù)計(jì)以年均30%的速度增長(zhǎng)；3、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用于發(fā)展，未來(lái)5年，基于質(zhì)譜成像的藥物研發(fā)，臨檢等相關(guān)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)以年均20%的速度增長(zhǎng)；4、加強(qiáng)了行業(yè)的規(guī)范，統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)行有效的質(zhì)量監(jiān)督，最后，也是最引以自豪的一點(diǎn)，我們建立了國(guó)內(nèi)外首個(gè)本領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮了引領(lǐng)和示范作用，擴(kuò)大我國(guó)在該領(lǐng)域的影響力，為后續(xù)建立行標(biāo)，國(guó)標(biāo)乃至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。六、采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)情況，與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況，國(guó)內(nèi)外關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比分析或與測(cè)試的國(guó)外樣品、樣機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比情況通過(guò)對(duì)本領(lǐng)域進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研可知，在空間代謝組技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)質(zhì)譜成像的樣品制備、分析物策略和數(shù)據(jù)處理等方面已有一些進(jìn)展。這些研究為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果解釋提供了標(biāo)準(zhǔn)化的方法和指導(dǎo)，有助于推動(dòng)空間代謝組技術(shù)的發(fā)展。然而，尚缺乏對(duì)共性部分的系統(tǒng)化總結(jié)和梳理，國(guó)內(nèi)外尚未形成相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或指南。本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布將是國(guó)內(nèi)外首發(fā)，具有里程碑意義。另外，本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委托上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所進(jìn)行新標(biāo)準(zhǔn)查新，經(jīng)過(guò)科技查新評(píng)估，在國(guó)內(nèi)外未見相同的標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)報(bào)道，具有創(chuàng)新性；就先進(jìn)性而言，其技術(shù)指標(biāo)與國(guó)內(nèi)外同類研究相當(dāng)。經(jīng)文獻(xiàn)分析對(duì)比，本委托項(xiàng)目擬制定《基于質(zhì)譜成像技術(shù)的空間代謝組學(xué)通用要求》技術(shù)指標(biāo)