質(zhì)譜成像技術 空間代謝組學應用要求編制說明

PAGE5《質(zhì)譜成像技術空間代謝組學應用要求》編制說明一、工作簡況1.1任務來源《質(zhì)譜成像技術的空間代謝組學的應用要求》團體標準是由上海市標準化協(xié)會批準立項，文件號滬標協(xié)【2024】14號。本標準由上海市標準化協(xié)會提出，上海鹿明生物科技有限公司牽頭承擔標準的研究與制定。1.2編制背景與目標代謝組學技術是一種全面分析和研究生物體代謝網(wǎng)絡的方法，利用高通量分析儀器，如質(zhì)譜儀和核磁共振儀，對機體內(nèi)代謝小分子（分子量<1500D）進行定性和定量研究。隨著質(zhì)譜成像技術的發(fā)展，空間代謝組學應運而生，可應對微空間差異大、異質(zhì)性高的復雜生物組織樣本的分析挑戰(zhàn)；它突破了代謝組學常規(guī)技術限制，能實現(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年國際著名學術期刊Nature將空間代謝組學列為未來七大值得關注的技術之一，在生物育種、新藥研發(fā)、腦和類腦科學、臨床精準醫(yī)學、美麗健康科學等戰(zhàn)略前沿領域中均具有廣闊的應用前景?？臻g代謝組分析技術是一門新興的高科技技術，尚處在初級應用階段，起到重要規(guī)范作用的技術標準尚未建立。為了推動空間代謝組學技術體系更好地在基礎及應用科學研究和生物醫(yī)藥等焦點領域的產(chǎn)業(yè)化和應用，我們制定了《基于質(zhì)譜成像技術的空間代謝組學通用要求》?！痘谫|(zhì)譜成像技術的空間代謝組學通用要求》是指導基于質(zhì)譜成像的空間代謝組技術從樣本收集、運輸、存儲到樣本制備、上機檢測、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)分析等全流程關鍵步驟的基本原則和通用要求。1.3主要工作過程2024年5月22日，在上海市標準化協(xié)會辦公室召開標準立項審查會，專家組一致同意《質(zhì)譜成像技術的空間代謝組學的應用要求》標準立項，建議上海市標準化協(xié)會將該項目列入標準制定計劃；2024年5月30日，根據(jù)立項審查會意見，修改了《質(zhì)譜成像技術的空間代謝組學的應用要求》草案，將技術原理放到編制說明中，并修改了一些格式問題，形成第一稿標準草案。2024年6月10日，標準工作組通過騰訊會議召開了《質(zhì)譜成像技術空間代謝組學應用要求》標準啟動及討論會，參加本次標準研討會議的有上海鹿明生物科技有限公司、中國醫(yī)學科學院藥物研究所、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。本次標準會議基本確定標準的框架結構、內(nèi)容細節(jié)，標準起草工作組根據(jù)會議討論內(nèi)容及反饋意見修改完善標準草案，形成征求意見稿。2024年7月3日，收到上海市標準化協(xié)會立項通知書。2024年7月5日開始面向本領域公開征求修改建議。二、標準編制原則和主要內(nèi)容2.1標準制定原則根據(jù)《中華人民共和國標準法》、《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》（GB/T1.1-2020）進行編制。2.1.1標準化原則確保實驗操作的標準化和規(guī)范化，從樣本收集、運輸、接收、存儲、切片樣本制備及存儲、儀器調(diào)試及性能評估、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)處理及分析到出具報告的每一個環(huán)節(jié)，都應遵循統(tǒng)一的標準和流程。減少實驗誤差，提高數(shù)據(jù)的準確性和可重復性。2.1.2科學性原則建立在科學理論和實驗數(shù)據(jù)的基礎上，確保技術的可靠性和有效性。同時，應不斷追蹤新的科研成果和技術進展，對標準進行更新和完善。2.1.3實用性原則結合實際應用的需求和可行性，避免過于復雜或繁瑣的操作步驟，以提高實驗效率和可操作性。并持續(xù)關注技術的普及和推廣，使更多的研究者及行業(yè)能夠應用這一技術。2.1.4安全性原則在樣本收集、處理和分析過程中，應確保實驗人員的安全和健康。對于涉及有毒或有害物質(zhì)的樣本，應采取相應的防護措施和操作規(guī)程。同時，應遵守國家相關的倫理規(guī)范，保護參與者的權益和隱私。2.1.5創(chuàng)新性原則質(zhì)譜成像技術作為一種前沿技術，還在不斷地發(fā)展與升級，在遵循已有標準和規(guī)范的基礎上，鼓勵技術創(chuàng)新和方法優(yōu)化。在遵循現(xiàn)有標準和規(guī)范的基礎上，鼓勵研究者探索和應用新的實驗方法和數(shù)據(jù)處理技術，以提升質(zhì)譜成像的靈敏度和分辨率，從而促進空間代謝組學領域的持續(xù)創(chuàng)新和快速發(fā)展。2.2標準主要技術內(nèi)容本標準共分6章，規(guī)定了基于質(zhì)譜成像技術的空間代謝組學總體流程以及從樣本收集、運輸、存儲、制備、儀器調(diào)試和性能評估、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)處理和分析、分析報告出具等關鍵技術的主要內(nèi)容和要求。適用于對人類及動植物來源的新鮮組織、組織冰凍包埋塊或組織冰凍切片等樣本類型進行基于質(zhì)譜成像的空間代謝組學檢測分析。2.3關鍵技術問題說明2.3.1技術原理質(zhì)譜成像技術是一種結合了質(zhì)譜分析和空間成像的技術，用于同時獲取樣本的化學信息和空間分布信息。其原理如圖1所示，可以簡要描述如下：待測樣品（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/逐行掃描和解吸離子化后，經(jīng)過質(zhì)譜分析，獲得離子質(zhì)荷比、強度與空間位置關系的多維數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)處理軟件進行圖像重構及可視化分析，最終實現(xiàn)生物組織中分子的定性、定量和定位分析。通過質(zhì)譜成像技術，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組成和空間結構。該技術在生命科學、新藥研發(fā)、臨床精準醫(yī)學和美麗健康科學等領域具有廣泛的應用前景。圖1.質(zhì)譜成像原理圖（A.質(zhì)譜成像檢測分析主要流程示意圖；B.單個像素點質(zhì)譜圖；C.數(shù)據(jù)重構后生成的不同m/z的成像圖；D.應用示例：玻片上用不同顏色的記號筆標記后通過質(zhì)譜成像分析得到的成像圖）2.4標準主要內(nèi)容的論據(jù)本標準規(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化學分析實驗室結果有效性監(jiān)控指南》、《GB/T27025-2008檢測和校準實驗室能力的通用要求》、《GB/T27407-2010實驗室質(zhì)量控制利用統(tǒng)計質(zhì)量保證和控制圖技術評價分析測量系統(tǒng)的性能》等標準，并結合質(zhì)譜成像實測經(jīng)驗，構建了標準的主要邏輯框架。2.5標準工作基礎本標準匯聚了來自質(zhì)譜成像技術全生態(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)譜成像技術研究機構、技術設備制造的領軍企業(yè)、精密儀器供應商、專業(yè)的技術服務CRO（合同研發(fā)組織）以及積極推動技術產(chǎn)業(yè)化的應用型企業(yè)。其中，上海鹿明生物科技有限公司作為國內(nèi)空間代謝組技術服務領域的開拓者，穩(wěn)居市場領先地位，其2023年相關產(chǎn)品營收高達2000萬元人民幣，彰顯了公司在該領域的深厚實力與廣泛影響力。中國醫(yī)學科學院藥物研究所則是國產(chǎn)原位離子源AFAI-MSI技術的奠基者與推動者，不僅開創(chuàng)了這一技術的應用先河，更持續(xù)引領其在質(zhì)譜成像領域的深入探索與推廣，為行業(yè)樹立了技術創(chuàng)新的標桿。沃特世科技(上海)有限公司以其獨特的行業(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）兩種關鍵離子源的儀器供應商，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技術成果轉化的重要推手與產(chǎn)業(yè)化制造的先鋒，將前沿科研成果高效轉化為市場所需的先進儀器，為科研與工業(yè)應用提供了強有力的技術支持。此外，齊魯工業(yè)大學(山東省科學院)憑借其在MALDI-MSI應用領域的深厚積累與豐富經(jīng)驗，成為該領域內(nèi)不可忽視的學術與產(chǎn)業(yè)結合典范，為技術的廣泛應用與深化研究奠定了堅實的基礎。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理的公司，主要從事專業(yè)皮膚護理產(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，結合現(xiàn)代科技，致力于開發(fā)高品質(zhì)植物提取液并提供相關技術服務的高新技術企業(yè)。杭州環(huán)特生物科技股份有限公司是一家應用斑馬魚技術，為藥物、功能性食品、化妝品等行業(yè)提供產(chǎn)品功效及安全性評價服務的高科技公司，致力于成為斑馬魚生物科技的領跑者。其中，上海鹿明生物科技有限公司的空間代謝組學分析平臺，是國內(nèi)首家且當前市場份額最高的提供空代技術服務的公司。2020年底引進了中國醫(yī)學科學院藥物研究所的AAFADESI質(zhì)譜成像系統(tǒng)，這套系統(tǒng)是藥物所自主研發(fā)的國產(chǎn)質(zhì)譜成像系統(tǒng)，是10年的技術沉淀成果，鹿明生物在2021年4月底實現(xiàn)了實驗及分析流程的落地，截止到2021年底，銷售額突破1000萬，2022年年引進第二臺AFADESI體系，完工額突破1000萬，到2023年，市場反響越來越好，結合空間高分辨的需求，我們又引進了WatersDESI體系，到2024年，陸續(xù)助力科學家產(chǎn)出了不錯的科研成果。在標準研究過程中，我們也參考了11件相關專利，包括實驗及分析等等。同時，我們也申請并授權了諸多相關的軟著，主要是關于空間代謝組數(shù)據(jù)分析。三、主要試驗（或驗證）情況分析無。四、標準中涉及專利的情況無。五、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用的情況本標準預期作用和效應，主要體現(xiàn)在5個方面，首先，對于產(chǎn)品本身而言，標準的實施具有一舉三效的作用，提升產(chǎn)品質(zhì)量，合格率達到95%以上，交付時間縮短，約30%，運營成本下降約10%；從科學研究的角度，本標準可以加速科學研究進程，促進新發(fā)現(xiàn)和新突破，科服的需求預計以年均30%的速度增長；3、促進產(chǎn)業(yè)化應用于發(fā)展，未來5年，基于質(zhì)譜成像的藥物研發(fā)，臨檢等相關產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模預計以年均20%的速度增長；4、加強了行業(yè)的規(guī)范，統(tǒng)一的技術標準，可以進行有效的質(zhì)量監(jiān)督，最后，也是最引以自豪的一點，我們建立了國內(nèi)外首個本領域的技術標準，發(fā)揮了引領和示范作用，擴大我國在該領域的影響力，為后續(xù)建立行標，國標乃至國際標準奠定了堅實的基礎。六、采用國際標準和國外先進標準情況，與國際、國外同類標準水平的對比情況，國內(nèi)外關鍵指標對比分析或與測試的國外樣品、樣機的相關數(shù)據(jù)對比情況通過對本領域進行文獻調(diào)研可知，在空間代謝組技術領域，針對質(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展。這些研究為實驗設計、數(shù)據(jù)處理和結果解釋提供了標準化的方法和指導，有助于推動空間代謝組技術的發(fā)展。然而，尚缺乏對共性部分的系統(tǒng)化總結和梳理，國內(nèi)外尚未形成相對統(tǒng)一的標準、規(guī)范或指南。本技術標準的發(fā)布將是國內(nèi)外首發(fā)，具有里程碑意義。另外，本技術標準委托上?？茖W技術情報研究所進行新標準查新，經(jīng)過科技查新評估，在國內(nèi)外未見相同的標準文獻報道，具有創(chuàng)新性；就先進性而言，其技術指標與國內(nèi)外同類研究相當。經(jīng)文獻分析對比，本委托項目擬制定《基于質(zhì)譜成像技術的空間代謝組學通用要求》技術指標