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流式细胞仪能参与冬奥会的什么项目?

发布:贝克曼库尔特商贸(中国)有限公司
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虽然北京2022年冬奥会及冬残奥会已经圆满落幕,但这一个多月以来赛场内外的精彩点滴,无论是让世界为之惊艳的开幕式表演,还是令人心潮澎湃的比赛瞬间都让人难以忘怀。


台前中国冰雪健儿奋勇拼搏创造了冬奥参赛史上最 好成绩让我们激动;幕后防疫及后勤工作者的辛勤付出给全 球树立了新冠肺炎疫情下大国担当的中国形象让我们与自豪。在这之外,其实还有许多科技应用也参与了冬奥会的“项目”,其中,兴奋剂检测就是助力冬奥的重要力量!


此次北京冬奥会反兴奋剂中心,使用了贝克曼库尔特流式细胞仪进行相关检测。在第 一时间完成了仪器到位后的安装、调试、校正工作;二月四日大年初四,售后团队也迅速响应国家反兴奋剂中心的突发问题,在特殊时间身穿二级防护进入闭环系统完成紧急维修,保证冬奥会兴奋剂检测任务顺利完成。


科技助力,售后迅速响应,二者共同确保了兴奋剂检测实验室连续25天保持24小时不停机、安全平稳运行,及时出具兴奋剂检测结果,这也获得了冬奥会场馆兴奋剂检测中心运行团队的感谢信认可!



流式还能进行兴奋剂检测,听起来是不是一件很新鲜的事情?其实在体育比赛用的兴奋剂种类很多,有刺激中 枢神经令人亢奋的刺激剂品种:包括苯 丙 胺、咖 啡 因、麻 黄 碱;有促进增加肌肉块头和力量的合成代谢类固醇,有β2受体激动剂,还有血液兴奋剂等等。由于这些化合物类兴奋剂药物的使用可以很简单的被色谱、质谱等理化设备检测出来,因此相对隐蔽的血液兴奋剂作弊方法逐渐流行起来。


血液兴奋剂是通过人为的作用来改变血液中某种成分的含量,以达到提高比赛成绩的目的。它通常会在一些耐力比赛项目中被用到。耐力运动是有氧运动,比如:滑雪、长跑、游泳等,这些运动对耐力的要求是比较高的,通过输血的方式增加体内红细胞含量或者增强带氧能力,那对提高运动成绩是大有帮助的。


血液兴奋剂的使用主要有两种方式:一种是使用促红细胞生成素(EPO),另一种是进行血液违输。EPO能够刺激红细胞的生成,如果通过人为的输入EPO以增加红细胞数量,就可以增进耐力运动的表现;血液违输是在比赛前向运动员体内输入血型相同的血液,以达到物理上增加体内的红细胞数量的目的。自从以尿液为基础的重组红细胞生成素检测方法被纳入兴奋剂检测项目之后,如何对血液违输形式的血液兴奋剂的检测成为业内越来越关注的热点。


一直以来,研究人员都没有找到理想的方法来检测兴奋剂异体血液回输,一是,用以往的临床检验技术无法区分是否输入异体同型血液,并且成熟的红细胞属于无核的终末分化的细胞,无法有效利用核酸检测的方式鉴定其归属;二是,与受体红细胞总数相比输入的供体红细胞比例很低,且红细胞的数量和寿命随着时间推移而缩减也给样本检测造成困难。直到得益于流式细胞术、免疫学和抗原抗体技术的发展,有学者提出了通过流式细胞术进行红细胞血型抗原谱差异的方法才解决了这个难题。


红细胞的血型是指红细胞的抗原表型,抗原结构的物质基础是红细胞膜上的蛋白质和唐分子决定的。因此根据生化特性不同,红细胞血型抗原可分为两类,一类是由糖分子结构决定的血型抗原,如ABO、Hh,Lewis,P,I等血型;另一类是由蛋白质结构决定的血型抗原,如Rh,MNS,Kell,Kidd,JK等血型;因此我们日常所熟知的ABO血型或者Rh阴阳性其实都是血型的其中一种抗原表达情况而已,而目前已知并且已经证实的红细胞血型抗原超过了330种。理论上认为,临床上几乎不可能找到拥有完全相同红细胞血型抗原的供者(同卵双生除外)。有研究对半年内未接受过输血的12位健康中国人进行了常见8种血型抗原检测[1],结果如下:


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表1.12个单一血样8种血型表达情况一览表


由上述结果看出,不同个别之间血型抗原的表达是存在差异的。所以当人体接受了异体输血后,体内就可能会存在红细胞表面抗原性状表达不同的两种红细胞群,就能判断是否异体输血。


因此用流式细胞术检测运动员是否进行了违规的异体输血其实很简单:


首先,选择好需要检测的红细胞血型抗原。人类血型抗原由血型基因决定,同时受调控基因或修饰基因控制,具有个体差异性和种族差异性。世界反兴奋剂机构(WADA)对于流式细胞术检测异体血液回输的方法中涉及到的红细胞血型抗原的选择未做明确规定,一般以红细胞血型抗原表型在人群中表达的比例作为选择依据,在人群中表达型和不表达型均占有一定比例的血型抗原可作为候选抗原。下表就罗列了不同研究、赛事选择的血型抗原的一览表。


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表2 不同研究选择的红细胞血型抗原一览表


理想状态下,能够检测的候选红细胞血型抗原种类越多,检测的假阴性率就越低,但对于大样本量的实际兴奋剂检测工作来说,可操作性较差。因此,科学地选择红细胞抗原种类进行检测,可以有效提高兴奋剂检测效率。


其次,将采集到的红细胞样本与血型抗原抗体进行孵育后上流式细胞仪进行检测。通过分析血型抗原抗体对应的荧光通道的荧光强度来确定是否存在抗原表达不同的红细胞群。简而言之,如果在抗原表达检测中发现有两个以上不同荧光强度的红细胞群,就极有可能是异体输血导致的。下图是有研究用已知不表达JKa的样本A和表达JKa血型抗原的样本B两个红细胞样本进行的检测结果演示[3]。


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(A)图是不表达JKa抗原的红细胞样本A,没有阳性荧光信号;(B)图是表达JKa抗原的红细胞样本B,有强荧光信号。


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(C)图,混合了小部分表达JKa抗原的A红细胞和大部分不表达JKa抗原的B红细胞的样本;(D)图,混合了大部分表达JKa抗原的A红细胞和小部分不表达JKa抗原的B红细胞的样本;


用流式进行异体输血检测的方法灵敏度的验证结果显示,3%及以上比例少量混合的红细胞被检出率达到100% 。当少量混合的红细胞比例降低时,部分样品某些抗原表达与非表达的红细胞群分离效果不好,出现融合峰或拖尾峰影响判断,此时进行抗体优化程序可以解决或改善峰形问题。而当混合比例进一步降低至0.5%少量混合时,除了峰形问题外,由于定量结果低于抗体检测限而使混合血样检出率明显降。人体血量约为4~5L,其中,循环血量约占总血量的4/5。有研究显示,循环系统血红蛋白增加5%可以提高运动能力,输血量太少则达不到增加血红蛋白量进而提高有氧耐力的目的,因此流式细胞术的方法准确可靠,是完全符合常规和奥运会等大型赛事的异体血液回输的兴奋剂检测要求的。


正如奥运会赛场上奥运健儿可以在赛场上公平竞赛、自由挥洒,离不开幕后人员的默默保驾护航一样;贝克曼库尔特公司在各行各业的实验室的流式细胞仪,离心机和自动化工作站等设备在一线上助力科研工作者加速探索和助力健康中国2030的背后,也离不开贝克曼库尔特公司兢兢业业,勤勤恳恳的工程师和技术支持的付出。我们坚信强大的服务和维修团队,才是为客户保驾护航的坚实保障。

2022-03-21
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