MALDI-ToF 质谱技术：精准识别新冠假疫苗的新利器

新冠疫情期间，不合格和伪造（SF）疫苗风险增加，检测方法匮乏。研究人员运用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-ToF MS）分析 COVISHIELD?新冠疫苗。结果显示该技术能区分真假疫苗，有望用于监管标准，保障疫苗安全。

　　在新冠疫情这场全球 “战役” 中，新冠疫苗的快速研发与全球分发堪称医学史上的一座丰碑，为抗击疫情带来了曙光。然而，这背后却隐藏着重重危机。据世界卫生组织（WHO）估算，在低收入和中等收入国家（LMIC），约 10% 的医疗产品存在不合格或伪造的情况 。在疫苗领域，这一问题同样严峻。新冠疫苗的重要性不言而喻，但全球分配不均，使得一些不法分子有机可乘，伪造疫苗事件频发。在 48 个国家，已报告了 184 起与伪造、挪用新冠疫苗相关的事件。比如在印度，有人被错误注射生理盐水替代新冠疫苗；在瓦拉纳西，6000 瓶伪造的 COVISHIELD?新冠疫苗被查获 。这些伪造疫苗不仅无法提供有效的免疫保护，还可能对人体健康造成严重危害，同时也极大地损害了公众对医疗体系的信任。

面对如此严峻的形势，如何快速、准确地检测出伪造疫苗成为了亟待解决的关键问题。在此背景下，来自英国牛津大学等机构的研究人员展开了一项极具意义的研究，相关成果发表在《npj Vaccines》杂志上。

研究人员运用了基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-ToF MS）技术，该技术可测量单个分析物离子的质荷比（m/z），能在样本预处理简单、分析速度快的情况下对复杂混合物进行分析。全球众多医院的微生物实验室中都配备有 MALDI-ToF MS 仪器，这为疫苗检测提供了便利条件。研究样本来自印度血清研究所生产的 COVISHIELD?新冠疫苗，包括不同批次、不同生产工厂的产品，同时还使用了多种伪造疫苗的替代品用于对比分析。研究人员利用该技术对疫苗瓶标签提取物、疫苗辅料成分进行分析，并通过主成分分析（PCA）、偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）等多元统计方法对数据进行处理 。

研究结果

1. 新冠疫苗批次间和批次内分析：通过对不同批次和相同批次的 COVISHIELD?疫苗进行 MALDI-ToF MS 分析，PCA 得分图显示，不同批次间以及同批次不同瓶之间的疫苗在光谱上没有差异，这表明该疫苗的生产质量较为稳定。
2. 疫苗辅料质量检测：在 0 - 900 m/z 的光谱范围内，研究人员检测到了 COVISHIELD?疫苗中 L - 组氨酸的特征峰（156 m/z）和聚山梨酯 80 的特征峰（309 m/z） 。聚山梨酯 80 在中质量范围（700 - 2500 m/z）和高质量范围（2000 - 20,000 m/z）还呈现出一系列均匀分布的峰，这些峰在基质光谱中未出现，而在真疫苗中存在。
3. 区分真假疫苗：对比真疫苗和八种伪造疫苗替代品的光谱，在低质量范围（0 - 900 m/z）和中质量范围（700 - 2500 m/z）可观察到不同的光谱峰。COVISHIELD?疫苗在这些质量范围内有独特的峰，如 156 m/z 和 309 m/z 的峰，可用于区分真假疫苗。PCA 和 PLS-DA 分析显示，真疫苗与伪造疫苗替代品能明显区分开，且外部验证表明该模型区分真假疫苗的准确率高达 100% 。
4. 温度对疫苗稳定性的影响：研究人员将疫苗样本暴露在不同温度条件下，包括 4°C、室温、37°C、45°C、100°C 以及经历冻融循环，然后进行 MALDI-ToF 分析。结果显示，多元分析未检测到不同温度处理样本间的显著差异，表明 MALDI-ToF MS 无法有效检测疫苗因温度变化而产生的稳定性变化。
5. 疫苗瓶标签分析：对 COVISHIELD?疫苗瓶标签提取物和办公文具标签进行 MALDI-ToF MS 分析，发现两者光谱差异显著。PCA 和 PLS-DA 分析显示，真标签、办公文具标签和基质背景能明显区分开，且模型区分标签类型的准确率可达 100%。此外，该技术还能区分不同生产工厂生产的疫苗瓶标签。

研究结论与讨论

这项研究表明，MALDI-ToF MS 光谱分析结合机器学习和多元分析，可用于新冠疫苗的真伪鉴定。COVISHIELD?疫苗在不同批次和生产工厂间具有良好的重现性，其中的 L - 组氨酸和聚山梨酯 80 这两种辅料可作为鉴定真疫苗的重要指标。分析疫苗瓶标签是一种非侵入性的方法，检测后的疫苗瓶可继续留在供应链中，该方法有望应用于其他药品标签的真伪鉴定 。

然而，该研究也存在一定的局限性。研究人员无法获取实际的伪造疫苗样本，只能使用替代品进行研究；同时，MALDI-ToF MS 无法检测疫苗中活性成分的稳定性，需要结合其他方法进行综合判断。尽管如此，MALDI-ToF MS 技术在疫苗质量控制领域仍展现出巨大的潜力。未来，可建立真疫苗的定制光谱库，并分发给国际药品监管机构，以便更好地利用该技术检测伪造疫苗，保障全球疫苗供应的安全与质量。