【书同文 5】跨平台数据整合:当 Luminex 遇上 MSD
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往期文章:dpMFI 校正——横扫 Luminex 批次、板次与非特异偏差中,

我们借助斯坦福大学开发的dpMFI校正器,如同技艺精湛的裁缝,成功“熨平”了Luminex平台的批次偏差。然而,当研究从“单中心实验”扩展到“多中心协作”,且试图将Luminex数据与合作方的MSD历史结果对比时,一个更深层次的挑战出现:两种技术“国度”的数据,如何实现可信“对话”?

    

这并非假设。2010年Fu等人在《Clinical Chemistry》系统比较了MSD与Bio-Plex(Luminex)等主流平台,发现同一样本中IL-6的测量浓度在不同平台间存在显著差异,直接比对犹如“鸡同鸭讲”(见图)。

   

1、为什么 Luminex 和 MSD 数据不能直接比?

1原理的“代沟”

Luminex(xMAP技术)基于荧光微球编码,激光分别读取微球颜色和结合荧光的强度;MSD采用电化学发光(ECL)技术,通过电极激发发光分子产生信号。简言之,Luminex测量的是“荧光强度”,MSD测量的是“电化学发光强度”,两者信号本质不同,难以直接换算。

(2)标准品的“方言”

不同厂家使用自制重组蛋白标准品,纯度、活性、糖基化修饰存在差异,犹如不同地方的方言。即使标注相同单位,标准曲线的含义也因平台而异,导致测得浓度无法跨平台直接比较。

(3)基质的“干扰”
血清、血浆中的脂质、蛋白质等成分对不同技术的影响不一致。一个平台能耐受的基质干扰,另一个平台可能放大,导致信号抑制或增强,进一步加剧差异。

     

2、跨平台整合的“王道”——国际标准溯源

 

真正实现“书同文”的关键,是使用统一的国际标准品。世界卫生组织(WHO)发布的国际标准品(以国际单位 IU 表示)可以替代厂家标准品,重新绘制标准曲线,实现信号向统一单位 IU/mL 的换算。这不仅保证了各平台数据的可比性,也为临床诊断和监管提供了科学依据。

    

3、 退而求其次的“实用策略”——统计校正

由于并非所有检测因子都有对应的国际标准品,无标准时统计校正是可行选择,但有一定局限性:

 

(1)Z-Score标准化
将数据转为距离均值的标准差数值,去除量纲,适合做聚类和表达模式分析,但失去绝对浓度信息。

(2)分位数标准化(Quantile Normalization)
强制不同数据集拥有相同分布,适合多中心数据合并,减少批次效应,但可能掩盖真实的生物学差异。

(3)桥接样本校正
选取20–30份代表性样本,在两平台同时检测,建立线性回归模型(如 Y_MSD = a × X_Luminex + b)进行校正,方法灵活、针对性强,效果显著。

统计校正适合群体研究和趋势分析,但不能替代基于国际标准的绝对定量。

4、总结与展望

应用场景

推荐策略

备注

临床诊断/绝对定量

国际标准品溯源(IU/mL)

准确一致,监管认可

生物标志物筛选

Z-Score或分位数标准化

经济实用,适合趋势比较

多平台合作有配对样本

桥接样本回归校正

个性化强,针对性校正

期待试剂厂商能在出厂时完成国际标准比对,从源头解决“书同文”难题,助力多因子检测数据在精准医学领域自由流通。

 

参考文献

  1. Bolstad, B. M., Irizarry, R. A., Åstrand, M., & Speed, T. P. (2003). Normalization methods for high density array data. Bioinformatics, 19(2), 185–193.
  2. Fu, Q., Lindgren, C., van Hage, M., & Ekerfelt, C. (2010). Comparison of multiplex immunoassay platforms for cytokine detection. Clinical Chemistry, 56(3), 512–520.
  3. Kristiansen, P. A., Page, M., Bernasconi, V., Mattiuzzo, G., Dull, P., Makar, K., ... & Kaur, R. (2021). The importance of using WHO International Standards to harmonise SARS-CoV-2 serological assays. The Lancet Infectious Diseases, 21(7), e267–e268.
  4. Lee, D., Kwon, S., Kim, S., & Lee, J. (2012). Quantile normalization in metabolomics data. Journal of Chromatography B, 881-882, 58-63.
  5. S. Food and Drug Administration. (2018). Bioanalytical Method Validation: Guidance for Industry.https://www.fda.gov/files/drugs/published/Bioanalytical-Method-Validation-Guidance-for-Industry.pdf
  6. World Health Organization. (2021). Guidelines on the evaluation of similar biotherapeutic products (SBPs).https://cdn.who.int/media/docs/default-source/biologicals/ecbs/who-sbps_22-april-2021.pdf

 

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