專(zhuān)利名稱(chēng)：產(chǎn)物離子光譜的數(shù)據(jù)獨(dú)立獲取及參考光譜庫(kù)匹配的制作方法
產(chǎn)物離子光譜的數(shù)據(jù)獨(dú)立獲取及參考光譜庫(kù)匹配
相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考
本申請(qǐng)案主張2010年9月15日申請(qǐng)的第61/383，137號(hào)美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案及2010年9月15日申請(qǐng)的第10009595.9號(hào)歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)案的權(quán)益，其全文以引用的方式并入本文中。技術(shù)領(lǐng)域背景技術(shù)
多年來(lái)，已使用質(zhì)譜分析對(duì)復(fù)雜混合物中的化合物進(jìn)行識(shí)別及定量。一般的化合物可包括(但不限于)蛋白質(zhì)、肽、藥品化合物及衍生物(例如代謝物、麻醉劑、殺蟲(chóng)劑等)。常用的質(zhì)譜分析技術(shù)為串聯(lián)質(zhì)譜分析。在串聯(lián)質(zhì)譜分析中，通過(guò)質(zhì)量分析器來(lái)選擇前驅(qū)物離子，所述前驅(qū)物離子以某種方式經(jīng)片段化且所述片段在第二質(zhì)量分析器內(nèi)或在第一分析器的第二掃描內(nèi)進(jìn)行分析。所產(chǎn)生的片段可用于識(shí)別或定量。
常用的定量技術(shù)為選擇反應(yīng)監(jiān)視(SRM)。SRM已長(zhǎng)期用于對(duì)小型分子進(jìn)行定量，且最近已應(yīng)用于肽、蛋白質(zhì)及其它生物化合物(例如脂質(zhì)及碳水化合物)。一般在三級(jí)四極儀器上執(zhí)行SRM，其中第一及第二質(zhì)量分析器具有約0.7的質(zhì)量離析峰值寬度，且在液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS)分析期間，對(duì)前驅(qū)物與片段質(zhì)量的一個(gè)或一個(gè)以上結(jié)合物(已知為過(guò)渡物)進(jìn)行監(jiān)視。
盡管SRM具有靈敏性及穩(wěn)健性，但其至少具有限制其應(yīng)用的以下若干問(wèn)題:
1.在數(shù)據(jù)獲取之前必須界定待測(cè)量的化合物，且必須從感興趣的化合物的經(jīng)驗(yàn)片段光譜或從此光譜的庫(kù)來(lái)確定待監(jiān)視的過(guò)渡物。
2.由于可在一單個(gè)分析期間進(jìn)行測(cè)量的過(guò)渡物且因此化合物的數(shù)目由于若干原因受到限制，所以所獲得的信息是不完整的。必須很好地界定色譜峰值，原因在于定量是基于過(guò)渡物的色譜中的峰值的高度或面積(即過(guò)渡物對(duì)時(shí)間的響應(yīng)的曲線)進(jìn)行的。因此，有必要盡可能的降低測(cè)量一組過(guò)渡物所花費(fèi)的時(shí)間。靈敏性(可檢測(cè)到的材料的最少量)取決于監(jiān)視過(guò)渡物所花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)度(駐留時(shí)間)，因此較好的靈敏性花費(fèi)更多的時(shí)間，這意味著可分析較少的化合物。人們認(rèn)為，已識(shí)別的正確化合物通常要求測(cè)量若干過(guò)渡物并將響應(yīng)與從標(biāo)準(zhǔn)光譜所期望的那些響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比。如果質(zhì)量過(guò)渡窗口相對(duì)較寬以使在復(fù)雜化合物中可同時(shí)選擇一個(gè)或一個(gè)以上前驅(qū)物或片段且干擾目標(biāo)片段離子的測(cè)量，則以上看法就特別真實(shí)。精確且準(zhǔn)確的定量要求包含可靠的標(biāo)準(zhǔn)材料(一般為目標(biāo)化合物的同位素標(biāo)記形式)，其產(chǎn)生可與目標(biāo)化合物區(qū)分開(kāi)的不同過(guò)渡物；也必須對(duì)這些進(jìn)行監(jiān)視，從而減少可進(jìn)行分析的化合物的總數(shù)目。
3.此外，可用數(shù)據(jù)受到在執(zhí)行分析之前所界定的數(shù)據(jù)的限制。因此，如果必須監(jiān)視不同的或額外的過(guò)渡物以提高定量的置信度的準(zhǔn)確性，或如果需要額外數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)不同化合物或者目標(biāo)化合物的經(jīng)改質(zhì)形式，那么就經(jīng)常有必要對(duì)樣本進(jìn)行再分析以產(chǎn)生額外的數(shù)據(jù)。
4.由于一次僅可分析有限數(shù)量的化合物，所以獲得呈現(xiàn)在樣本中的所有化合物的數(shù)據(jù)就需要許多單獨(dú)分析。
一個(gè)替代獲取方法使用高的及低的片段化交替進(jìn)行掃描，接著對(duì)所述片段化進(jìn)行處理以確定合為一體的前驅(qū)物(低能量)及片段(高能量)。由于在復(fù)雜混合物中，可同時(shí)對(duì)許多離子進(jìn)行片段化，所以基于從此數(shù)據(jù)所提取的離子跡線的定量(類(lèi)似于SRM)易于受到干擾。
其它替代獲取方法選擇跨越感興趣的質(zhì)量范圍的小型質(zhì)量窗口，但完全覆蓋整個(gè)質(zhì)量范圍就需要大量的分析且花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間。
因此，在同一分析中，在可進(jìn)行分析的化合物的數(shù)目、且因此樣本生產(chǎn)量(如果需要完全覆蓋)、靈敏性與檢測(cè)到使定量行為降級(jí)的干擾的可能性之間存在折衷。發(fā)明內(nèi)容


所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，以下所描述的附圖僅出于說(shuō)明的目的。所述附圖無(wú)意以任何方式限制本發(fā)明教示的范圍。
圖1為闡述可在其上實(shí)施本發(fā)明教示的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖。
圖2為根據(jù)各種實(shí)施例展示如何使用質(zhì)量分析器的步進(jìn)式前驅(qū)物離子選擇窗口獲取整個(gè)質(zhì)量范圍的數(shù)據(jù)的示意圖。
圖3為根據(jù)各種實(shí)施例展示針對(duì)從參考光譜庫(kù)所確定的片段從圖2的離子跡線所抽取的質(zhì)量跡線的示范性圖表。
圖4為根據(jù)各種實(shí)施例展示用于存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的系統(tǒng)的示意圖。
圖5為根據(jù)各種實(shí)施例展示用于存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的方法的示范性流程圖。
圖6為根據(jù)各種實(shí)施例包括一個(gè)或一個(gè)以上截然不同的軟件模塊的系統(tǒng)的示意圖，所述軟件模塊執(zhí)行用于存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的方法。
在詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例之前，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，本發(fā)明教示的應(yīng)用并不受限于構(gòu)造細(xì)節(jié)、組件布置以及在以下詳細(xì)描述中所闡述的或在附圖中所說(shuō)明的步驟布置。而且，應(yīng)了解，本文所使用的措辭及術(shù)語(yǔ)是出于描述的目的且不應(yīng)被視為限制。
具體實(shí)施方式
由計(jì)算機(jī)實(shí)施的系統(tǒng)
圖1為闡述可在其上實(shí)施本發(fā)明教示的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100的框圖。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100包括總線102或用于傳遞信息的其它通信機(jī)構(gòu)及與總線102耦合的用于處理信息的處理器104。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100還包括存儲(chǔ)器106，其可為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或其它動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)裝置，耦合到總線102用于存儲(chǔ)待由處理器104執(zhí)行的指令。存儲(chǔ)器106還可用于在待由處理器104執(zhí)行的指令的執(zhí)行期間存儲(chǔ)臨時(shí)變量或其它中間信息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100進(jìn)一步包括只讀存儲(chǔ)器(ROM) 108或其它靜態(tài)存儲(chǔ)裝置，其耦合到總線102用于存儲(chǔ)用于處理器104的靜態(tài)信息及指令。提供存儲(chǔ)裝置110 (例如磁盤(pán)或光盤(pán))且將其耦合到總線102用于存儲(chǔ)信息及指令。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100可經(jīng)由總線102耦合到用于將信息顯示給計(jì)算機(jī)用戶(hù)的顯示器112(例如陰極射線管(CRT)或液晶顯示器(LCD))。將輸入裝置114(包括字母數(shù)字及其它鍵)耦合到總線102用于將信息及命令選擇傳遞給處理器104。另一類(lèi)型的用戶(hù)輸入裝置為光標(biāo)控制116,例如鼠標(biāo)、追蹤球或光標(biāo)方向鍵,其用于將方向信息及命令選擇傳遞給處理器104且用于控制顯示器112上的光標(biāo)移動(dòng)。此輸入裝置一般在兩個(gè)軸線(第一軸線(即，X)和第二軸線(即，y))上具有兩個(gè)自由度，這允許所述裝置指定平面中的位置。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100可執(zhí)行本發(fā)明教示。與本發(fā)明教示的某些實(shí)施方案一致，響應(yīng)于處理器104執(zhí)行包含在存儲(chǔ)器106中的一個(gè)或一個(gè)以上指令的一個(gè)或一個(gè)以上序列，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100提供結(jié)果。可從另一計(jì)算機(jī)可讀媒體(例如存儲(chǔ)裝置110)將此類(lèi)指令讀入到存儲(chǔ)器106內(nèi)。執(zhí)行包含在存儲(chǔ)器106中的指令序列引起處理器104執(zhí)行本文所描述的過(guò)程。替代地，可使用硬連線電路來(lái)替代或結(jié)合軟件指令而實(shí)施本發(fā)明教示。因此，本發(fā)明教示的實(shí)施方案并不限于硬件電路與軟件的任何特定結(jié)合。
本文所使用的術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀媒體”意指參與將指令提供給處理器104用以執(zhí)行的任何媒體。此一媒體可采取許多形式，包括但不限于非易失性媒體、易失性媒體及傳輸媒體。非易失性媒體包括(例如)光盤(pán)或磁盤(pán)(例如存儲(chǔ)裝置110)。易失性媒體包括動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(例如存儲(chǔ)器106)。傳輸媒體包括同軸電纜、銅線及光纖，包括構(gòu)成總線102的電線。
計(jì)算機(jī)可讀媒體的共同形式包括(例如)軟盤(pán)(floppy disk)、軟盤(pán)(flexibledisk)、硬盤(pán)、磁帶、或任何其它磁性媒體、CD-ROM、數(shù)字視頻光盤(pán)(DVD)、藍(lán)光光盤(pán)、任何其它光學(xué)媒體、指狀驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器卡、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPR0M、任何其它存儲(chǔ)器芯片或盒帶、或任何其它計(jì)算機(jī)可讀取的有形媒體。
在將一個(gè)或一個(gè)以上指令的一個(gè)或一個(gè)以上序列載運(yùn)到處理器104用以執(zhí)行時(shí)可涉及到多種形式的計(jì)算機(jī)可讀媒體。舉例來(lái)說(shuō)，開(kāi)始可在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)上載運(yùn)指令。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可將指令裝載到其動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中并使用調(diào)制解調(diào)器通過(guò)電話線發(fā)送指令。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100的本地調(diào)制解調(diào)器可在電話線上接收數(shù)據(jù)且使用紅外發(fā)射器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為紅外信號(hào)。耦合到總線102的紅外檢測(cè)器可接收在紅外信號(hào)中所載運(yùn)的數(shù)據(jù)且將所述數(shù)據(jù)放置在總線102上?？偩€102將數(shù)據(jù)載運(yùn)到存儲(chǔ)器106，處理器104從存儲(chǔ)器106檢索并執(zhí)行指令?？扇芜x地在被處理器104執(zhí)行之前或之后將由存儲(chǔ)器106接收的指令存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置110上。
根據(jù)各種實(shí)施例，經(jīng)配置以被處理器執(zhí)行而執(zhí)行方法的指令存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀媒體上。計(jì)算機(jī)可讀媒體可為存儲(chǔ)數(shù)字信息的裝置。舉例來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)可讀媒體包括在本行業(yè)中已知用于存儲(chǔ)軟件的壓縮光盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(⑶-ROM)。由適于執(zhí)行經(jīng)配置待執(zhí)行的指令的處理器存取計(jì)算機(jī)可讀媒體。
已出于說(shuō)明和描述的目的呈現(xiàn)本發(fā)明教示的多個(gè)實(shí)施方案的以下描述。其并不詳盡且并不將本發(fā)明教示限制于所揭示的精確形式。根據(jù)以上教示的修改和變更是可能的，或可從本發(fā)明教示的實(shí)踐獲得修改和變更。此外，所描述的實(shí)施方案包括軟件，但本發(fā)明教示可作為硬件與軟件的結(jié)合或僅以硬件的形式而進(jìn)行實(shí)施?？墒褂妹嫦?qū)ο蟮募胺敲嫦驅(qū)ο蟮木幊滔到y(tǒng)來(lái)實(shí)施本發(fā)明教示。
數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)及方法
如以上所描述，在傳統(tǒng)質(zhì)譜分析方法中，在同一分析中，在可分析的化合物的數(shù)目、靈敏性與檢測(cè)到使定量行為降級(jí)的干擾的可能性之間存在折衷。
因此，需要一種方法，其提供在復(fù)雜混合物中存在的所有可檢測(cè)化合物的完整記錄，所述記錄可用于對(duì)已知化合物進(jìn)行定量、對(duì)已知化合物的經(jīng)改質(zhì)形式進(jìn)行確定及定量或者確定未知的改質(zhì)的類(lèi)型及位置。此外，應(yīng)存儲(chǔ)所述記錄，以便可在獲取數(shù)據(jù)的時(shí)候或之后的某個(gè)時(shí)候執(zhí)行這些操作。此一記錄使得能夠?qū)捎梅蛛x裝置及所使用的質(zhì)譜儀系統(tǒng)檢測(cè)到的所有化合物進(jìn)行完整的分析。
此方法允許在不需要在樣本上重新獲取數(shù)據(jù)的情況下確定動(dòng)態(tài)定量目標(biāo)過(guò)渡物及目標(biāo)化合物的經(jīng)改質(zhì)形式(例如，代謝物或者轉(zhuǎn)譯后的改質(zhì))。
在各種實(shí)施例中，系統(tǒng)及方法提供用于產(chǎn)生所有可檢測(cè)化合物的記錄的方法，且包括產(chǎn)生所有化合物的片段光譜的數(shù)據(jù)獲取方法與目標(biāo)數(shù)據(jù)分析方法的新穎結(jié)合。
當(dāng)前的選擇反應(yīng)監(jiān)視(SRM)方法需要漫長(zhǎng)的準(zhǔn)備工作來(lái)在樣本注入(包括參考光譜庫(kù)產(chǎn)生)之前設(shè)計(jì)方法；其允許監(jiān)視每一注入的有限數(shù)目的肽的過(guò)渡物；其需要通過(guò)參考庫(kù)匹配進(jìn)行大量數(shù)據(jù)分析以確認(rèn)所監(jiān)視的肽的身份；且其需要新的數(shù)據(jù)獲取以改善定量精確性(通過(guò)用新的過(guò)渡物取代被污染的過(guò)渡物)及/或擴(kuò)張對(duì)新的過(guò)渡物及/或在原始數(shù)據(jù)集中沒(méi)有進(jìn)行監(jiān)視的分析物的定量。
在各種實(shí)施例中，系統(tǒng)及方法解決了 SRM方法的當(dāng)前限制且使得能夠迭代地且遞歸地從單一樣本注入探測(cè)整個(gè)蛋白質(zhì)組。雖然這些系統(tǒng)及方法解決了 SRM方法的當(dāng)前限制，但其并不以任何方式受限于SRM或應(yīng)用SRM的試驗(yàn)類(lèi)型。這些系統(tǒng)及方法包括新穎的LC-MS獲取裝置與用于數(shù)據(jù)分析的生物信息管線的結(jié)合。以下呈現(xiàn)各種實(shí)施例的細(xì)節(jié):
方法設(shè)置
與SRM相反，各種實(shí)施例在樣本注入之前并不需要任何初步的方法設(shè)計(jì)。由于LC-MS獲取可在所記錄的質(zhì)量及保留時(shí)間范圍內(nèi)涵蓋樣本的全部分析內(nèi)容(參看下文)，所以可后驗(yàn)地提取任何感興趣的化合物的數(shù)據(jù)?？稍O(shè)定保留時(shí)間及質(zhì)量范圍以產(chǎn)生特別感興趣的范圍的信息。
LC-MS獲取方法
在各種實(shí)施例中，獲取方法涵蓋所有可用所使用的色譜及質(zhì)量范圍檢測(cè)到的化合物；這些可為廣泛的且一般的以檢測(cè)盡可能多的化合物或可經(jīng)調(diào)節(jié)以聚焦于特別感興趣的化合物或化合物類(lèi)型。前驅(qū)物離子的寬的窗口(例如> 10，> 15,> 20amu)經(jīng)選擇且經(jīng)片段化以產(chǎn)生呈現(xiàn)在所述窗口中的所有前驅(qū)物的片段光譜。以步進(jìn)方式移動(dòng)窗口以涵蓋其余的前驅(qū)物空間(例如，對(duì)于25amu的窗口寬度，第一窗口可涵蓋100-125，第二窗口可涵蓋125-150，第三窗口可涵蓋150-175等等)。
窗口可重疊以確保化合物的所有同位素形式一起呈現(xiàn)在至少一個(gè)窗口中。窗口具有相對(duì)四方的形狀以保持小的重疊且最小化所需窗口數(shù)目，其為有利的。
因此，獲取整個(gè)質(zhì)量范圍的數(shù)據(jù)所需的時(shí)間并不取決于待片段化的前驅(qū)物的數(shù)目，而是取決于窗口的數(shù)目及窗口的累積時(shí)間。所述時(shí)間足夠短以維持分離所產(chǎn)生的峰值的保真度。
取決于是否使用分離系統(tǒng)，將產(chǎn)生整個(gè)質(zhì)量范圍的產(chǎn)物離子光譜重復(fù)一次或一次以上。所有未經(jīng)片段化的前驅(qū)物離子的質(zhì)譜可作為循環(huán)的部分而并入。存儲(chǔ)所獲取的所有數(shù)據(jù)用于隨后的提取。窗口的寬度可恒定或可改變。
圖2為根據(jù)各種實(shí)施例展示如何使用質(zhì)量分析器的步進(jìn)式前驅(qū)物離子選擇窗口獲取全部質(zhì)量范圍的數(shù)據(jù)的示意圖200。圖形200描繪LC-MS方法，其中通過(guò)在整個(gè)色譜分析230期間在整個(gè)質(zhì)量范圍220內(nèi)重復(fù)地逐步平移質(zhì)量分析器的隔離窗口而獲得對(duì)全部片段離子光譜的數(shù)據(jù)獨(dú)立獲取。舉例來(lái)說(shuō)，圖形200為L(zhǎng)C-MS圖譜。注意，在圖形200中的每一循環(huán)開(kāi)始之前的虛線描繪對(duì)高分辨率的精確質(zhì)量調(diào)查(MSl)掃描的任選獲取，如果分析過(guò)程需要，所述質(zhì)量調(diào)查掃描也可用于將片段離子與片段離子所起源于的前驅(qū)物進(jìn)行再關(guān)聯(lián)。
通過(guò)將針對(duì)每一隔離窗口所獲取的產(chǎn)物離子光譜組合為單獨(dú)的MS2圖譜可解釋圖形200的數(shù)據(jù)。MS2圖譜240為隔離窗口 210的所有產(chǎn)物離子光譜的示范性組合。MS2圖譜240包括離子跡線250，其繪示為質(zhì)量對(duì)電荷(m/z)、保留時(shí)間及信號(hào)強(qiáng)度的函數(shù)。符號(hào)260識(shí)別屬于對(duì)應(yīng)分析物的片段的離子跡線250。符號(hào)270識(shí)別從參考光譜庫(kù)所確定的片段的離子跡線250。
圖3為根據(jù)各種實(shí)施例展示針對(duì)從參考光譜庫(kù)所確定的片段從圖2的離子跡線所提取的質(zhì)量跡線的示范性圖表300。
在各種實(shí)施例中，LC-MS獲取方法包括對(duì)從離子前驅(qū)物的片段化所產(chǎn)生的產(chǎn)物離子的監(jiān)視，如下所述:
樣本的所有分析物的全部?jī)?nèi)容涵蓋:
I)基于質(zhì)量分析器的隔離窗口的步進(jìn)的數(shù)據(jù)獨(dú)立獲取:
不考慮樣本的內(nèi)容，以數(shù)據(jù)獨(dú)立的方式在整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)且通過(guò)整個(gè)色譜分析獲取MS信息，而不監(jiān)視每一運(yùn)轉(zhuǎn)的少許離散前驅(qū)物/過(guò)渡物。在各種實(shí)施例中，并非聚焦于預(yù)定或目標(biāo)前驅(qū)物，而是通過(guò)在整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)逐步步進(jìn)質(zhì)量分析器的前驅(qū)物離子選擇窗口而可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)(參看圖2)。因此，并非通過(guò)在SRM中待監(jiān)視的過(guò)渡物的數(shù)目，而是通過(guò)涵蓋整個(gè)質(zhì)量范圍(圖2)所必要的步驟數(shù)目來(lái)確定這些測(cè)量的循環(huán)次數(shù)(或駐留時(shí)間)。此類(lèi)步進(jìn)式數(shù)據(jù)獨(dú)立的片段化測(cè)量允許在一個(gè)單個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)獲取有關(guān)包含在樣本中的分析物/前驅(qū)物的全部信息。實(shí)際上，此數(shù)據(jù)獲取方法可產(chǎn)生存在于樣本中的所有分析物的全部片段離子圖譜，且使片段離子光譜涉及在其中獲取片段離子光譜的前驅(qū)物離子選擇窗口。
2)第一質(zhì)量分析器的選擇窗口的變寬:
2a)即使在質(zhì)量分析器可實(shí)現(xiàn)的最窄選擇窗口處，也幾乎不可能確保僅選擇不含污染物的感興趣的前驅(qū)物用于片段化。因此，在許多實(shí)施例中，采用相反的方法:使質(zhì)量分析器的前驅(qū)物隔離窗口變寬且因此包括多個(gè)前驅(qū)物共洗脫，且有助于分析期間所記錄的片段化模式。下文在數(shù)據(jù)分析區(qū)段內(nèi)描述了由多個(gè)前驅(qū)物的片段化所導(dǎo)致的復(fù)雜產(chǎn)物離子光譜的解譯。
2b)如在各種實(shí)施例中所實(shí)踐的，使質(zhì)量分析器的選擇窗口變寬的附帶積極效應(yīng)為(i)在點(diǎn)(I)中所提到的循環(huán)時(shí)間的縮短，且因此獲取所監(jiān)視的前驅(qū)物的經(jīng)較好界定且分辨率較高的色譜洗脫外形；及(ii)片段的信號(hào)強(qiáng)度增加，因?yàn)榍膀?qū)物的整個(gè)同位素模式現(xiàn)在參與片段化，而不僅是SRM中的單個(gè)同位素峰值參與片段化。
肽識(shí)別的置信度增益:
3)獲取全部的產(chǎn)物離子光譜，而非如經(jīng)典SRM試驗(yàn)中監(jiān)視給定前驅(qū)物的若干產(chǎn)物離子。在前驅(qū)物的洗脫內(nèi)獲得一系列全部產(chǎn)物離子(MS2)光譜，從而允許通過(guò)將全部MS2光譜的完整片段化模式(而非若干離子片段)與來(lái)自庫(kù)的參考光譜進(jìn)行匹配而實(shí)現(xiàn)前驅(qū)物識(shí)別中的更好的置信度。
總之，在許多實(shí)施例中，LC-MS方法導(dǎo)致獲取一系列MS2圖譜而非每一前驅(qū)物的若干過(guò)渡物，所述MS2圖譜可涵蓋完整質(zhì)量范圍及色譜分析外形且可作為在寬的隔離窗口(圖2-3)上所獲取的偽SRM跡線進(jìn)行處理。
使用某種前驅(qū)物隔離窗口重疊可獲取連續(xù)的MS2圖譜，以確保在至少一個(gè)隔離窗口內(nèi)任何給定前驅(qū)物離子的完整同位素模式的傳送，且借此在任何LC時(shí)間點(diǎn)處維持母體與片段同位素峰值之間的最佳相關(guān)。此重疊可減小到可通過(guò)實(shí)驗(yàn)而確定的最小值，以最佳匹配在質(zhì)譜儀中所使用的離子選擇裝置上可實(shí)現(xiàn)的片段離子傳送外形。減少連續(xù)的隔離窗口之間的重置允許維持最小的窗口尺寸、涵蓋給定m/z范圍的最小的窗口數(shù)目以及循環(huán)的隔離窗口獲取之間的最小駐留時(shí)間。
在各種組合中，各種實(shí)施例包括以下MS獲取方法；且單獨(dú)及結(jié)合數(shù)據(jù)分析原理的各種組合在下文進(jìn)一步描述:
I)基于以?xún)?nèi)容獨(dú)立的方式步進(jìn)質(zhì)量分析器的前驅(qū)物隔離窗口循環(huán)獲取前驅(qū)物離子的全部片段化(MS2)光譜(參看圖2)。獲取并不包括(例如)將前驅(qū)物隔離窗口聚焦于預(yù)定(例如，數(shù)據(jù)依賴(lài)獲取/脅迫)或目標(biāo)(例如內(nèi)含物列表或SRM)前驅(qū)物離子的質(zhì)量上。
2)通過(guò)在數(shù)據(jù)分析部分中所描述的本發(fā)明的各種實(shí)施例，對(duì)多個(gè)母體前驅(qū)物的這些MS2光譜進(jìn)行精細(xì)搜索，所述母體前驅(qū)物是在母體離子前驅(qū)物隔離窗口內(nèi)伴隨選擇且伴隨參與所觀察到的片段模式。換句話說(shuō)，在各種實(shí)施例中，并不針對(duì)前驅(qū)物離子進(jìn)行搜索。在預(yù)期包含前驅(qū)物離子的窗口內(nèi)針對(duì)片段進(jìn)行搜索。
3)針對(duì)前驅(qū)物選擇的重疊窗口的用途。
可在各種實(shí)施例中使用重疊窗口以確保(i)適當(dāng)?shù)剡x擇所有的前驅(qū)物離子，甚至在并不理想的質(zhì)量分析器的情形下，及(ii)在質(zhì)量分析器/選擇窗口的邊界處的前驅(qū)物離子獲得其全部或大體上全部的同位素模式，所述同位素模式被選擇用于在同一隔離窗口內(nèi)的片段化。
4)在同一獲取運(yùn)轉(zhuǎn)期間前驅(qū)物隔離窗口的固定及/或可變寬度的用途。在各種實(shí)施例中，固定及/或可變寬度在同一循環(huán)期間(即，整個(gè)質(zhì)量范圍上的一組掃描)用于前驅(qū)物隔離窗口。使用較大窗口允許在質(zhì)量/色譜分析空間的較不擁擠的部分中(即，在其中預(yù)期最小的分析物數(shù)目)縮短獲取的循環(huán)時(shí)間。使用較窄的窗口可允許在質(zhì)量/色譜分析空間的最復(fù)雜部分中增加分析的動(dòng)態(tài)范圍。實(shí)際上，較窄的窗口包含較少的將片段化的前驅(qū)物離子且因此具有較少的機(jī)會(huì)來(lái)包含大量的具有較大差異的前驅(qū)物。
5)在同一獲取運(yùn)轉(zhuǎn)期間，每一前驅(qū)物選擇窗口的單個(gè)及/或多個(gè)(可變的或離散的)碰撞能量的用途。在此類(lèi)多個(gè)碰撞能量實(shí)驗(yàn)期間所獲取的增加的或減少的片段離子強(qiáng)度可經(jīng)檢查以用于共洗脫且與來(lái)自光譜庫(kù)的參考片段離子強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)，且可加強(qiáng)對(duì)源自同一母體離子的片段離子峰值群組的識(shí)別(參看數(shù)據(jù)分析部分)。
6)在同一獲取運(yùn)轉(zhuǎn)期間，每一前驅(qū)物隔離窗口的固定及/或可變時(shí)間對(duì)MS2光譜的獲取的用途。由于在獲取時(shí)間期間可將信號(hào)報(bào)告為計(jì)數(shù)(例如，cts/msec)，所以可變獲取時(shí)間仍可用于定量的目的(如在“動(dòng)態(tài)的”或“按時(shí)間表的” SRM中)。較長(zhǎng)的獲取時(shí)間可允許更靈敏地監(jiān)視低含量的前驅(qū)物。
關(guān)于生物信息學(xué)/數(shù)據(jù)分析管線的各種實(shí)施例
數(shù)據(jù)分析包括片段離子洗脫信息的使用及參考光譜庫(kù)的數(shù)據(jù)提取。針對(duì)使用合成肽池(Picotti等人，Nat Methods2010)及/或從在那些有機(jī)體上執(zhí)行的大量先前的MS定序蛋白質(zhì)學(xué)分析可產(chǎn)生整個(gè)有機(jī)體的原型肽(唯獨(dú)在一個(gè)蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的MS可觀察到的肽，因此所述肽定性且定量地對(duì)所述蛋白質(zhì)進(jìn)行明確地特征化)的參考光譜庫(kù)。類(lèi)似地，從合成分析物參考及/或從先前的分析物MS分析可產(chǎn)生其它分析物的參考光譜庫(kù)。重要地，一旦已產(chǎn)生參考片段離子庫(kù)，其就可被永久使用。
由于LC-MS數(shù)據(jù)包括從寬的前驅(qū)物選擇窗口所獲取的全部產(chǎn)物離子光譜，所以數(shù)據(jù)處理經(jīng)修改以考慮在所記錄的MS2光譜中所觀察到的潛在地參與片段化模式的多個(gè)前驅(qū)物且考慮所有的片段離子的存在。
后驗(yàn)地搜索前驅(qū)物
與必須在樣本注入之前選擇感興趣的前驅(qū)物的SRM方法相反，“完整內(nèi)容涵蓋”獲取方法使得能夠在LC-MS/MS數(shù)據(jù)集中后驗(yàn)地且在各種實(shí)施例中搜索且定量存在于光譜庫(kù)中的任何分析物。數(shù)據(jù)分析包括從在感興趣的前驅(qū)物的預(yù)期選擇窗口(m/z)中所獲取的一系列全部產(chǎn)物離子光譜提取所述前驅(qū)物的片段質(zhì)量跡線(從參考光譜庫(kù)及/或從計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)而確定)(參看圖2-3)。
舉例來(lái)說(shuō)，基于將所獲取的產(chǎn)物離子片段的質(zhì)量準(zhǔn)確性及/或相對(duì)強(qiáng)度與參考(或預(yù)測(cè))片段化光譜進(jìn)行對(duì)比，基于匹配片段的數(shù)目，基于這些片段的所提取的離子跡線的類(lèi)似色譜分析特征(共洗脫、峰值形狀等)，可對(duì)前驅(qū)物識(shí)別的置信度進(jìn)行打分。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)從同一 LC-MS數(shù)據(jù)集類(lèi)似地搜索(及打分)假目標(biāo)前驅(qū)物片段離子，可確定識(shí)別的概率。可通過(guò)在前驅(qū)物的整個(gè)色譜分析洗脫上整合產(chǎn)物離子跡線來(lái)執(zhí)行相對(duì)定量。在各種實(shí)施例中，使用經(jīng)不同地同位素標(biāo)記的參考分析物(類(lèi)似地識(shí)別、定量及打分)來(lái)實(shí)現(xiàn)感興趣的對(duì)應(yīng)前驅(qū)物的絕對(duì)定量。
肽識(shí)別的置信度增益:
通過(guò)將全部MS2光譜的整個(gè)片段化模式與來(lái)自庫(kù)的參考光譜(而非若干離子片段)進(jìn)行匹配，可圍繞得分最佳的片段離子峰值群組候選者的洗脫而提取一系列全部產(chǎn)物離子(MS2)光譜以實(shí)現(xiàn)前驅(qū)物識(shí)別的更好置信度。
以上所描述的數(shù)據(jù)提取策略使用無(wú)偏提取從LC-MS/MS數(shù)據(jù)集提取參考片段離子跡線(來(lái)自光譜庫(kù))。由于全部產(chǎn)物離子圖譜是使用來(lái)自庫(kù)的獨(dú)立匹配的片段離子跡線提取的，因此提取全部產(chǎn)物離子圖譜用于多個(gè)前驅(qū)物的識(shí)別。因此這并不限制在質(zhì)量分析器的選擇窗口內(nèi)的前驅(qū)物共洗脫的搜索數(shù)目，且可允許在同一產(chǎn)物離子光譜內(nèi)識(shí)別多個(gè)前驅(qū)物。
通過(guò)MS2特征提取進(jìn)行替代數(shù)據(jù)處理
另一數(shù)據(jù)處理實(shí)施例包括來(lái)自經(jīng)重建的MS2圖譜的所有或大體上所有的片段離子信號(hào)的重新特征提取(圖2)。接著可由進(jìn)行參考光譜庫(kù)匹配(或最后針對(duì)分析物的預(yù)計(jì)算理論片段離子的數(shù)據(jù)庫(kù))以確定其原始前驅(qū)物來(lái)分組并搜索共洗脫片段離子信號(hào)。在各種實(shí)施例中，通過(guò)在整個(gè)其洗脫中重復(fù)前驅(qū)物識(shí)別且減去所述前驅(qū)物的產(chǎn)物離子信號(hào)而繼續(xù)進(jìn)行所述方法，從而增加分析的靈敏性且揭示含量較低的前驅(qū)物的離子片段。
各種實(shí)施例在各種組合中包括下述數(shù)據(jù)分析原理；且單獨(dú)及與MS獲取原理的各種組合一起在下文進(jìn)一步描述:
I)從在所述前驅(qū)物的預(yù)期選擇窗口(或多個(gè)窗口，用于經(jīng)改質(zhì)的或多個(gè)電荷狀態(tài)的肽)中所獲取的全部產(chǎn)物離子光譜系列提取感興趣的前驅(qū)物的片段質(zhì)量跡線(從參考光譜庫(kù)或從計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)中確定)(參看圖2到3)。
2)通過(guò)基于以下參數(shù)對(duì)所提取的片段離子跡線進(jìn)行打分而識(shí)別分析物，舉例來(lái)說(shuō)，例如:(i)所提取的片段離子跡線的共洗脫，( )其峰值形狀的相關(guān)，(iii)其相對(duì)強(qiáng)度與來(lái)自參考光譜庫(kù)(或來(lái)自計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè))的相對(duì)強(qiáng)度的相關(guān)，(iv)接近預(yù)期的參考色譜分析的保留時(shí)間，(V)同一前驅(qū)物的多個(gè)電荷狀態(tài)的片段離子跡線的共洗脫及峰值形狀相關(guān)，(vi)與一個(gè)或一個(gè)以上不同同位素標(biāo)記參考(例如，輕的或重的內(nèi)生樣本的相應(yīng)的重的或輕的參考分析物)的片段離子跡線的共洗脫、峰值形狀及相對(duì)強(qiáng)度相關(guān)，(vii)從在各種碰撞能量下所獲取的窗口得到的片段離子跡線的共洗脫及峰值形狀相關(guān)，(viii)從在各種碰撞能量下所獲取的窗口得到的片段離子的相對(duì)強(qiáng)度與來(lái)自參考光譜庫(kù)(或來(lái)自計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè))的那些相對(duì)強(qiáng)度的相關(guān)，及(ix)以上各者中的兩者或兩者以上的組合。
3)通過(guò)基于在同一 LC-MS/MS數(shù)據(jù)集中類(lèi)似地搜索假目標(biāo)前驅(qū)物片段離子而進(jìn)行的錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率評(píng)估來(lái)區(qū)分真與假肯定識(shí)別。假目標(biāo)命中可大體上用于使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)(例如半監(jiān)督學(xué)習(xí))最優(yōu)化以上所提及的一個(gè)或一個(gè)以上得分的組合，且通過(guò)假設(shè)其類(lèi)似于識(shí)別的零分布而估計(jì)錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率。
4)使用共洗脫片段離子強(qiáng)度來(lái)定量包含在樣本中的經(jīng)識(shí)別的分析物。
5)通過(guò)在其整個(gè)色譜分析洗脫上大體上移除被污染的片段離子跡線或已被識(shí)別的分析物的那些離子跡線來(lái)“精化”及再搜索(例如，多次反復(fù))所獲取的數(shù)據(jù)。
6)從在所述前驅(qū)物的預(yù)期選擇窗口(或多個(gè)窗口，用于經(jīng)改質(zhì)的或多個(gè)電荷狀態(tài)肽)中所獲取的全部產(chǎn)物離子光譜的系列提取任何感興趣的前驅(qū)物的預(yù)計(jì)算理論片段質(zhì)量跡線(例如，用于對(duì)天然的或合成的化合物的光譜庫(kù)的獲取及精化)。
7)對(duì)來(lái)自經(jīng)重組MS2`圖譜的片段離子信號(hào)的重新“特征提取”(圖2);對(duì)(例如)那些在上文所描述的片段離子信號(hào)進(jìn)行分組及打分(點(diǎn)2);通過(guò)進(jìn)行參考光譜庫(kù)匹配(或最后針對(duì)分析物的預(yù)計(jì)算理論片段離子的數(shù)據(jù)庫(kù))以確定其原始前驅(qū)物而對(duì)那些片段離子信號(hào)進(jìn)行搜索；基于其共洗脫片段離子強(qiáng)度對(duì)被識(shí)別的分析物進(jìn)行定量。
總之，各種實(shí)施例可允許⑴在單一 LC-MS注入或分析中，對(duì)存在于樣本中的所有分析物的產(chǎn)物離子光譜進(jìn)行詳盡的獲取，( )通過(guò)特定的數(shù)據(jù)提取策略而對(duì)那些產(chǎn)物離子光譜進(jìn)行完全的識(shí)別與定量分析，及(iii)通過(guò)反復(fù)數(shù)據(jù)提取而對(duì)那些分析進(jìn)行精化及/或補(bǔ)充。因此，在數(shù)據(jù)一致性、識(shí)別速率及定量速度方面，此組合的LC-MS獲取及數(shù)據(jù)處理方法相對(duì)于傳統(tǒng)方法獲得了顯著改善。這些發(fā)明使得對(duì)完整蛋白質(zhì)組圖譜的獲取及對(duì)那些蛋白質(zhì)組圖譜的定性及定量數(shù)據(jù)提取的方法成為可能。
這些發(fā)明的潛在應(yīng)用本質(zhì)上與SRM定量蛋白質(zhì)組的那些應(yīng)用相同且包括依賴(lài)于定性及定量LC-MS分析的任何生物技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、藥品及生物應(yīng)用。舉例來(lái)說(shuō)，在各種實(shí)施例中，所述方法特別適合對(duì)可能僅在有限數(shù)量中有效的復(fù)雜樣本(例如，完全有機(jī)物、細(xì)胞、器官、體液等)中的大量感興趣候選前驅(qū)物(例如，肽)執(zhí)行分析。
各種實(shí)施例包括以下應(yīng)用，其中:
-對(duì)天然的或合成的化合物(例如肽)的光譜庫(kù)進(jìn)行快速獲取及精化。
-對(duì)感興趣的天然的或合成的化合物進(jìn)行定性及定量分析(例如，在特定分析物或生物標(biāo)志測(cè)量的背景下，或分析蛋白質(zhì)絡(luò)合物的成分)。
-對(duì)經(jīng)天然或人工改質(zhì)的分析物進(jìn)行定性及定量分析，所述分析物與其未經(jīng)改質(zhì)的對(duì)等物(例如，與活性型探針?lè)磻?yīng)的具有轉(zhuǎn)譯后的改質(zhì)的蛋白質(zhì)/肽，或化學(xué)交聯(lián)的蛋白質(zhì)/肽)共享片段離子，或其改質(zhì)共享片段離子(例如，泛素或類(lèi)泛素的分子)或共同報(bào)導(dǎo)體離子，或通過(guò)使用此改質(zhì)對(duì)那些分析物的片段離子所帶來(lái)的(正的或負(fù)的)質(zhì)量差異，對(duì)經(jīng)天然或人工改質(zhì)的分析物進(jìn)行定性及定量分析。
-對(duì)存在于光譜庫(kù)中或重新識(shí)別的所有可檢測(cè)分析物進(jìn)行定性及定量分析(參考數(shù)據(jù)分析部分)(例如，在部分或完全蛋白質(zhì)組分析的背景下)。
-通過(guò)對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)集進(jìn)行反復(fù)數(shù)據(jù)提取而對(duì)那些定性及定量分析進(jìn)行精化及/或補(bǔ)充的能力。
這些各種實(shí)施例可為采取高生產(chǎn)力方式對(duì)復(fù)雜樣本的整個(gè)代謝物組/蛋白質(zhì)組進(jìn)行完全的定性及定量分析做準(zhǔn)備。
定量數(shù)據(jù)處理
在各種實(shí)施例中，從單一前驅(qū)物質(zhì)量窗口所獲取的所有片段數(shù)據(jù)可一起進(jìn)行處理。雖然所述數(shù)據(jù)可含有來(lái)自一個(gè)或一個(gè)以上前驅(qū)物離子(化合物)的片段，但其可經(jīng)處理以定量感興趣的化合物或搜索此類(lèi)化合物的經(jīng)改質(zhì)的形式。
高分辨率及高質(zhì)量準(zhǔn)確性的感興趣的化合物的前驅(qū)物質(zhì)量及預(yù)期的一組片段是從庫(kù)獲得，或通過(guò)分析化合物的可信標(biāo)準(zhǔn)形式而獲得，或者從以前的分析(不論化合物是否已知)獲得，或者通過(guò)使用已知片段化規(guī)則的預(yù)報(bào)而獲得?？苫谄漕A(yù)期強(qiáng)度、其對(duì)感興趣的化合物而言為唯一的可能性或其它特征來(lái)選擇片段組。對(duì)于含有預(yù)期的前驅(qū)物質(zhì)量的窗口來(lái)說(shuō)，片段質(zhì)量組用于產(chǎn)生包括一個(gè)或一個(gè)以上峰值的離子跡線(例如色譜)。
對(duì)跡線打分以確定正確的或最可能的峰值?？苫趤?lái)自質(zhì)譜的以下信息進(jìn)行打分，例如:樣本片段離子的經(jīng)檢測(cè)質(zhì)量在多大程度上匹配預(yù)定產(chǎn)物離子的預(yù)期質(zhì)量；樣本片段離子的相對(duì)強(qiáng)度在多大程度上匹配預(yù)定產(chǎn)物離子的相對(duì)強(qiáng)度；所測(cè)量的樣本離子處于正確的同位素形式，通常其為單一同位素；前驅(qū)物及片段離子具有預(yù)期的電荷狀態(tài)。
如果包含分離步驟，就可基于以下額外信息進(jìn)行打分，例如:在形狀及位置方面，所檢測(cè)的離子跡線在多大程度上彼此匹配。如果對(duì)樣本的不同同位素形式(例如，經(jīng)標(biāo)記的與天然的形式的組合)進(jìn)行分析，則可使用來(lái)自不同形式的數(shù)據(jù)對(duì)打分進(jìn)行進(jìn)一步精化。如果所述組中的一個(gè)或一個(gè)以上片段由于存在干擾而得分較低，則可將其從所述組排除，且如果需要的話，就用來(lái)自預(yù)定光譜的另一片段取代所述片段。
得到可接受的得分的離子可用于產(chǎn)生目標(biāo)化合物的定量值，可將所述值與來(lái)自其它樣本(例如，用于時(shí)間進(jìn)程研究的成員、已進(jìn)行不同處理或制備的樣本群組、來(lái)自健康的或有病的對(duì)象的樣本群組等)的類(lèi)似值進(jìn)行比較。由于來(lái)自所有被檢測(cè)前驅(qū)物的所有片段離子均存在于數(shù)據(jù)中，所以在各種實(shí)施例中可通過(guò)使用減少測(cè)量誤差的替代片段離子來(lái)執(zhí)行最佳定量。
由于所獲取的數(shù)據(jù)包括來(lái)自所有可檢測(cè)化合物的片段，所以其可針對(duì)任何數(shù)量的化合物進(jìn)行提取且打分可產(chǎn)生定量值。
定性數(shù)據(jù)處理
在各種實(shí)施例中，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步提取以提取有關(guān)存在于樣本中的化合物的定性信息。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)在未預(yù)期的保留時(shí)間處將同一組片段離子定位于同一前驅(qū)物窗口內(nèi)或不同窗口內(nèi)可檢測(cè)到經(jīng)改質(zhì)的形式?？苫谟伤龈馁|(zhì)所引起的預(yù)期的質(zhì)量差異來(lái)確定窗口。在各種實(shí)施例中，可通過(guò)定位具有改質(zhì)的特性的離子來(lái)檢測(cè)經(jīng)改質(zhì)的形式。
一旦檢測(cè)到經(jīng)改質(zhì)的形式，就可以多種方式確定所述改質(zhì)的類(lèi)型及位置。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)對(duì)依賴(lài)于所述改質(zhì)的位置或類(lèi)型的離子進(jìn)行預(yù)測(cè)且通過(guò)產(chǎn)生從那些經(jīng)預(yù)測(cè)質(zhì)量的數(shù)據(jù)所提取的跡線并對(duì)其打分，可確定所述改質(zhì)的類(lèi)型及位置。在各種實(shí)施例中，可通過(guò)從所述數(shù)據(jù)產(chǎn)生光譜且對(duì)所述光譜進(jìn)行解譯而確定所述改質(zhì)的類(lèi)型及位置。
此外，可處理來(lái)自每一窗口的數(shù)據(jù)以確定或識(shí)別相關(guān)離子且借此提取已知或未知化合物的光譜，可對(duì)所述光譜進(jìn)行解譯以確定化合物的身份。
串聯(lián)質(zhì)譜系統(tǒng)
圖4為根據(jù)各種實(shí)施例展示用于存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的系統(tǒng)400的示意圖。系統(tǒng)400包括串聯(lián)質(zhì)譜儀410及處理器420。處理器420可為(但不限于)計(jì)算機(jī)、微處理器或任何能夠發(fā)送及接收來(lái)自質(zhì)譜儀410的控制信號(hào)及數(shù)據(jù)且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的裝置。
串聯(lián)質(zhì)譜儀410可包括一個(gè)或一個(gè)以上執(zhí)行兩個(gè)或兩個(gè)以上質(zhì)量分析的物理質(zhì)量分析器。串聯(lián)質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器可包括(但不限于)飛行時(shí)間(TOF)、四極子、離子阱、線性離子阱、軌道阱或者傅里葉變換質(zhì)量分析器。串聯(lián)質(zhì)譜儀410還可包括分離裝置(未圖示)。分離裝置可執(zhí)行分離技術(shù)，其包括(但不限于)液相色譜分析、氣相色譜分析、毛細(xì)管電泳或離子遷移。串聯(lián)質(zhì)譜儀410可包括分別在空間或時(shí)間內(nèi)的分離質(zhì)譜分析階段或步驟。
串聯(lián)質(zhì)譜儀410使用多個(gè)質(zhì)量選擇窗口在整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)執(zhí)行一次或一次以上多個(gè)產(chǎn)物離子掃描。在單一樣本分析中執(zhí)行多個(gè)產(chǎn)物離子掃描。舉例來(lái)說(shuō)，單一樣本分析為單一樣本注入。串聯(lián)質(zhì)譜儀410從多個(gè)產(chǎn)物離子掃描產(chǎn)生每一質(zhì)量選擇窗口的所有可檢測(cè)化合物的所有樣本產(chǎn)物離子光譜。
處理器420與串聯(lián)質(zhì)譜儀410通信。處理器420從串聯(lián)質(zhì)譜儀410接收每一質(zhì)量選擇窗口的所有樣本產(chǎn)物離子光譜。接著處理器420將每一質(zhì)量選擇窗口的所有樣本產(chǎn)物離子光譜存儲(chǔ)為樣本的所有可檢測(cè)化合物的電子記錄。電子記錄用于對(duì)在存儲(chǔ)電子記錄時(shí)已知的化合物進(jìn)行表征或用于對(duì)在存儲(chǔ)電子記錄之后變?yōu)橐阎幕衔镞M(jìn)行表征。
在各種實(shí)施例中，多個(gè)質(zhì)量選擇窗口中的每一質(zhì)量選擇窗口具有大于10原子質(zhì)量單位(amu)的寬度或大于15amu的寬度。
在各種實(shí)施例中，多個(gè)質(zhì)量選擇窗口中的至少兩個(gè)質(zhì)量選擇窗口具有不同寬度。
在各種實(shí)施例中，搜索來(lái)自電子記錄的一個(gè)或一個(gè)以上質(zhì)量選擇窗口的所有樣本產(chǎn)物離子光譜是否有來(lái)自參考庫(kù)的預(yù)定產(chǎn)物離子光譜。舉例來(lái)說(shuō)，處理器420接收與已知化合物對(duì)應(yīng)的預(yù)定產(chǎn)物離子光譜。處理器420從電子記錄接收一個(gè)或一個(gè)以上質(zhì)量選擇窗口的所有樣本產(chǎn)物離子光譜。接著處理器420將預(yù)定產(chǎn)物離子光譜的預(yù)定產(chǎn)物離子與一個(gè)或一個(gè)以上質(zhì)量選擇窗口的所述所有樣本產(chǎn)物離子光譜的樣本產(chǎn)物離子進(jìn)行比較。從所述比較，一種或一種以上匹配的樣本產(chǎn)物離子對(duì)在樣本中可檢測(cè)到的已知化合物進(jìn)行表征。舉例來(lái)說(shuō)，已知化合物包括產(chǎn)生可再生產(chǎn)物離子光譜的任何化合物。
在各種實(shí)施例中，已知化合物包括肽、蛋白質(zhì)、完整蛋白質(zhì)組、內(nèi)源性代謝物、脂質(zhì)或碳水化合物中的一者或一者以上。
在各種實(shí)施例中，已知化合物包括具有生物的、藥品的、環(huán)境的、法醫(yī)學(xué)的或工業(yè)重要性的一種或一種以上化合物。所述具有生物的、藥品的、環(huán)境的、法醫(yī)學(xué)的或工業(yè)重要性的一種或一種以上化合物可包括(但不限于)殺蟲(chóng)劑、除草劑、殺真菌劑、工業(yè)化學(xué)品、麻醉劑、摻雜劑或炸藥中的一者或一者以上。
在各種實(shí)施例中，通過(guò)將經(jīng)驗(yàn)的或先驗(yàn)的片段化或改質(zhì)規(guī)則應(yīng)用到已知化合物而通過(guò)計(jì)算產(chǎn)生預(yù)定產(chǎn)物離子光譜。
在各種實(shí)施例中，從對(duì)與天然發(fā)生源隔離或化學(xué)合成的可信的標(biāo)準(zhǔn)化合物的分析獲得預(yù)定產(chǎn)物離子光譜。
在各種實(shí)施例中，從公共的或私有的光譜庫(kù)獲得預(yù)定產(chǎn)物離子光譜。
在各種實(shí)施例中，在對(duì)與預(yù)定產(chǎn)物離子光譜相對(duì)應(yīng)的化合物進(jìn)行識(shí)別或不進(jìn)行識(shí)別的情況下，從對(duì)代表性樣本的先前分析獲得預(yù)定產(chǎn)物離子光譜。
在各種實(shí)施例中，從參考庫(kù)搜索預(yù)定產(chǎn)物離子光譜包括計(jì)算得分。舉例來(lái)說(shuō)，處理器420通過(guò)計(jì)算得分而將預(yù)定產(chǎn)物離子光譜的預(yù)定產(chǎn)物離子與一個(gè)或一個(gè)以上質(zhì)量選擇窗口的所有樣本產(chǎn)物離子光譜的樣本產(chǎn)物離子進(jìn)行比較，所述得分表示預(yù)定產(chǎn)物離子與樣本產(chǎn)物離子的匹配程度。舉例來(lái)說(shuō)，所述得分可包括比較離子質(zhì)量及相對(duì)強(qiáng)度。在各種實(shí)施例中，得分包括確定樣本前驅(qū)物離子具有預(yù)期的同位素形式。在各種實(shí)施例中，得分可包括有關(guān)前驅(qū)物及片段離子的預(yù)期電荷狀態(tài)的信息。
在各種實(shí)施例中，分離裝置隨著時(shí)間的推進(jìn)而分離單個(gè)樣本分析的樣本化合物。在正對(duì)樣本化合物進(jìn)行分離時(shí)，串聯(lián)質(zhì)譜儀410在單個(gè)樣本分析上執(zhí)行多個(gè)產(chǎn)物離子掃描。在各種實(shí)施例中，基于對(duì)離子跡線的峰值形狀或匹配的樣本產(chǎn)物離子的檢測(cè)時(shí)間類(lèi)似性進(jìn)行比較，處理器420進(jìn)一步計(jì)算所述匹配的得分。
在各種實(shí)施例中，處理器420進(jìn)一步使用來(lái)自對(duì)搜索的比較的一種或一種以上匹配樣本產(chǎn)物離子來(lái)計(jì)算樣本的化合物的定量值。舉例來(lái)說(shuō)，使用樣本產(chǎn)物離子光譜中的一種或一種以上匹配樣本產(chǎn)物離子的強(qiáng)度來(lái)計(jì)算定量值。在各種實(shí)施例中，使用一種或一種以上匹配離子跡線峰值的強(qiáng)度或面積來(lái)計(jì)算定量值。
在各種實(shí)施例中，處理器420進(jìn)一步使用來(lái)自對(duì)搜索的比較的一種或一種以上匹配樣本產(chǎn)物離子來(lái)識(shí)別已知化合物中的一種或一種以上化合物的經(jīng)改質(zhì)形式。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)在同一質(zhì)量選擇窗口內(nèi)或在不同質(zhì)量選擇窗口內(nèi)發(fā)現(xiàn)一種或一種以上匹配樣本產(chǎn)物離子而識(shí)別經(jīng)改質(zhì)形式。舉例來(lái)說(shuō)，從預(yù)期改質(zhì)的質(zhì)量確定不同質(zhì)量選擇窗口。
在各種實(shí)施例中，通過(guò)發(fā)現(xiàn)與通過(guò)改質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)的一種或一種以上匹配樣本產(chǎn)物離子相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量來(lái)識(shí)別經(jīng)改質(zhì)形式。舉例來(lái)說(shuō)，所述改質(zhì)為已知改質(zhì)、由已知反應(yīng)引起或由其它實(shí)驗(yàn)提出。
在各種實(shí)施例中，通過(guò)發(fā)現(xiàn)已知化合物的經(jīng)改質(zhì)部分的質(zhì)量特性來(lái)識(shí)別經(jīng)改質(zhì)形式。
在各種實(shí)施例中，通過(guò)從經(jīng)結(jié)合分子發(fā)現(xiàn)絡(luò)合物合成光譜來(lái)識(shí)別經(jīng)改質(zhì)形式。
在各種實(shí)施例中，處理器420進(jìn)一步從電子記錄提取被識(shí)別的經(jīng)改質(zhì)形式的光譜，以便對(duì)被識(shí)別的經(jīng)改質(zhì)形式中的改質(zhì)的類(lèi)型及位置進(jìn)行表征。
在各種形式中，處理器420進(jìn)一步使用預(yù)定產(chǎn)物離子及改質(zhì)來(lái)預(yù)測(cè)將指示改質(zhì)的位點(diǎn)的質(zhì)量，且產(chǎn)生每一所述質(zhì)量的得分以確定所述改質(zhì)的位置。
串聯(lián)質(zhì)譜分析方法
圖5為根據(jù)各種實(shí)施例展示用于存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的方法500的示范性流程圖。
在方法500的步驟510中，在單一樣本分析中，在串聯(lián)質(zhì)譜儀上使用多個(gè)質(zhì)量選擇窗口在整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)執(zhí)行一次或一次以上多個(gè)產(chǎn)物離子掃描。產(chǎn)生每一質(zhì)量選擇窗口的所有可檢測(cè)化合物的全部樣本產(chǎn)物離子光譜。
在步驟520中，使用處理器從串聯(lián)質(zhì)譜儀接收每一質(zhì)量選擇窗口的全部樣本產(chǎn)物離子光譜。
在步驟530中，使用處理器將每一質(zhì)量選擇窗口的全部樣本產(chǎn)物離子光譜存儲(chǔ)為樣本的所有可檢測(cè)化合物的電子記錄。所述電子記錄用于對(duì)在存儲(chǔ)電子記錄時(shí)已知的化合物進(jìn)行表征或?qū)υ诖鎯?chǔ)電子記錄之后變?yōu)橐阎幕衔镞M(jìn)行表征。
串聯(lián)質(zhì)譜分析計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品
在各種實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，其內(nèi)容包括具有在處理器上執(zhí)行的指令的程序，以便執(zhí)行用于存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的方法。由包括一個(gè)或一個(gè)以上截然不同的軟件模塊的系統(tǒng)執(zhí)行此方法。
圖6為根據(jù)各種實(shí)施例的包括執(zhí)行用于存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的方法的一個(gè)或一個(gè)以上截然不同的軟件模塊的系統(tǒng)600的示意圖。系統(tǒng)600包括測(cè)量模塊610及存儲(chǔ)模塊620。
測(cè)量模塊610從串聯(lián)質(zhì)譜儀接收質(zhì)量范圍的每一質(zhì)量選擇窗口的所有可檢測(cè)化合物的全部樣本產(chǎn)物離子光譜。通過(guò)在單一樣本分析中使用多個(gè)質(zhì)量選擇窗口在整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)執(zhí)行一次或一次以上多個(gè)產(chǎn)物離子掃描，串聯(lián)質(zhì)譜儀產(chǎn)生樣本產(chǎn)物離子光譜。
存儲(chǔ)模塊620將每一質(zhì)量選擇窗口的全部樣本產(chǎn)物離子光譜存儲(chǔ)為樣本的所有可檢測(cè)化合物的電子記錄。電子記錄用于對(duì)在存儲(chǔ)電子記錄時(shí)已知的化合物進(jìn)行表征或用于對(duì)在存儲(chǔ)電子記錄之后變?yōu)橐阎幕衔镞M(jìn)行表征。
雖然結(jié)合各種實(shí)施例描述了本發(fā)明教示，但本發(fā)明教示并無(wú)意受限于此類(lèi)實(shí)施例。相反，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，本發(fā)明教示包括各種替代物、修改及等效物。
此外，在描述各種實(shí)施例中，說(shuō)明書(shū)可能已將方法及/或工藝呈現(xiàn)為特定的步驟順序。然而，在所述方法或工藝并不依賴(lài)本文所闡述的特定的步驟次序的程度上，所述方法或工藝不應(yīng)受限于所描述的特定的步驟順序。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，其它的步驟順序也是可能的。因此，本說(shuō)明書(shū)中所闡述的特定的步驟次序不應(yīng)解釋為對(duì)權(quán)利要求書(shū)的限制。此外，針對(duì)方法及/或工藝的權(quán)利要求書(shū)不應(yīng)受限于以所寫(xiě)出的次序執(zhí)行其步驟，且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可易于了解，所述順序可改變且仍保持在各種實(shí)施例的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的系統(tǒng)，其包括: 串聯(lián)質(zhì)譜儀，所述串聯(lián)質(zhì)譜儀: 在單一樣本分析中使用多個(gè)質(zhì)量選擇窗口在整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)執(zhí)行一次或一次以上多個(gè)產(chǎn)物離子掃描，從而產(chǎn)生每一質(zhì)量選擇窗口的所有可檢測(cè)化合物的全部樣本產(chǎn)物離子光譜；及 處理器，其與所述串聯(lián)質(zhì)譜儀通信，所述處理器: 從所述串聯(lián)質(zhì)譜儀接收每一質(zhì)量選擇窗口的所述全部樣本產(chǎn)物離子光譜，且將每一質(zhì)量選擇窗口的所述全部樣本產(chǎn)物離子光譜存儲(chǔ)為所述樣本的所有可檢測(cè)化合物的電子記錄，其中所述電子記錄用于對(duì)在存儲(chǔ)所述電子記錄時(shí)已知的化合物進(jìn)行表征或?qū)υ诖鎯?chǔ)所述電子記錄之后變?yōu)橐阎幕衔镞M(jìn)行表征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)質(zhì)量選擇窗口中的每一質(zhì)量選擇窗口具有大于15amu的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器進(jìn)一步接收與已知化合物相對(duì)應(yīng)的預(yù)定產(chǎn)物離子光譜、從所述電子記錄接收一個(gè)或一個(gè)以上質(zhì)量選擇窗口的所述全部樣本產(chǎn)物離子光譜并且將所述預(yù)定產(chǎn)物離子光譜的預(yù)定產(chǎn)物離子與一個(gè)或一個(gè)以上質(zhì)量選擇窗口的所述全部樣本產(chǎn)物離子光譜的樣本產(chǎn)物離子進(jìn)行比較，其中來(lái)自所述比較的一種或一種以上匹配的樣本產(chǎn)物離子對(duì)在所述樣本中可檢測(cè)到的所述已知化合物進(jìn)行表征。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述已知化合物包括肽、蛋白質(zhì)、完整蛋白質(zhì)組、內(nèi)源性代謝物、脂質(zhì)、碳水化合物或其組合中的一者或一者以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述已知化合物包括具有藥品的、環(huán)境的、法醫(yī)學(xué)的或工業(yè)重要性的一種或一種以上化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)定產(chǎn)物離子光譜是從所述已知化合物的可信標(biāo)準(zhǔn)、從對(duì)包含所 述化合物的樣本的分析、從現(xiàn)存光譜庫(kù)確定，或者通過(guò)將經(jīng)驗(yàn)的或先驗(yàn)的片段化或改質(zhì)規(guī)則應(yīng)用到所述已知化合物而以計(jì)算的方式產(chǎn)生。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述處理器通過(guò)以下方式將所述預(yù)定產(chǎn)物離子光譜的預(yù)定產(chǎn)物離子與一個(gè)或一個(gè)以上質(zhì)量選擇窗口的所述全部樣本產(chǎn)物離子光譜的樣本產(chǎn)物離子進(jìn)行比較: 計(jì)算得分，所述得分表示所述預(yù)定產(chǎn)物離子與所述樣本產(chǎn)物離子的匹配程度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括分離裝置，所述分離裝置隨著時(shí)間的推進(jìn)而將所述單個(gè)樣本分析的樣本化合物分離，且其中當(dāng)正分離所述樣本化合物時(shí)，所述串聯(lián)質(zhì)譜儀在所述單個(gè)樣本分析上執(zhí)行多個(gè)產(chǎn)物離子掃描。
9.根據(jù)權(quán)利要求 8所述的系統(tǒng)，其中所述得分是基于所述預(yù)定產(chǎn)物離子的跡線中的峰值與所述樣本產(chǎn)物離子的跡線中的峰值的匹配程度而進(jìn)一步計(jì)算。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述處理器進(jìn)一步使用來(lái)自所述比較的所述一種或一種以上匹配的樣本產(chǎn)物離子來(lái)計(jì)算所述樣本的化合物的定量值。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述處理器進(jìn)一步使用來(lái)自所述比較的所述一種或一種以上匹配的樣本產(chǎn)物離子來(lái)識(shí)別所述已知化合物中的一種或一種以上化合物的經(jīng)改質(zhì)形式。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述處理器將所述匹配的樣本離子與從所述預(yù)定離子及所述改質(zhì)所預(yù)測(cè)的質(zhì)量進(jìn)行比較，以對(duì)所述改質(zhì)的類(lèi)型及位置進(jìn)行表征。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述處理器進(jìn)一步從所述電子記錄提取所述被識(shí)別的經(jīng)改質(zhì)形式的光譜，以便對(duì)所述被識(shí)別的經(jīng)改質(zhì)形式中的所述改質(zhì)的類(lèi)型及位置進(jìn)行表征。
14.一種用于存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的方法，其包括: 使用串聯(lián)質(zhì)譜儀在單一樣本分析中使用多個(gè)質(zhì)量選擇窗口在整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)執(zhí)行一次或一次以上多個(gè)產(chǎn)物離子掃描，從而產(chǎn)生每一質(zhì)量選擇窗口的所有可檢測(cè)化合物的全部樣本產(chǎn)物離子光譜； 使用處理器從所述串聯(lián)質(zhì)譜儀接收每一質(zhì)量選擇窗口的所述全部樣本產(chǎn)物離子光譜；及 使用所述處理器將每一質(zhì)量選擇窗口的所述全部樣本產(chǎn)物離子光譜存儲(chǔ)為所述樣本的所有可檢測(cè)化合物的電子記錄，其中所述電子記錄用于對(duì)在存儲(chǔ)所述電子記錄時(shí)已知的化合物進(jìn)行表征或?qū)υ诖鎯?chǔ)所述電子記錄之后變?yōu)橐阎幕衔镞M(jìn)行表征。
15.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，所述有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體的內(nèi)容包含具有指令的程序，所述指令在處理器上執(zhí)行以便執(zhí)行用于存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的方法，所述方法包括: 提供系統(tǒng)，其中所述系 統(tǒng)包括一個(gè)或一個(gè)以上截然不同的軟件模塊，且其中所述截然不同的軟件模塊包括測(cè)量模塊及存儲(chǔ)模塊；及 使用所述測(cè)量模塊從串聯(lián)質(zhì)譜儀接收每一質(zhì)量選擇窗口的所有可檢測(cè)化合物的全部樣本產(chǎn)物離子光譜，所述串聯(lián)質(zhì)譜儀在單一樣本分析中使用多個(gè)質(zhì)量選擇窗口在整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)執(zhí)行一次或一次以上多個(gè)產(chǎn)物離子掃描；及 使用所述存儲(chǔ)模塊將每一質(zhì)量選擇窗口的所述全部樣本產(chǎn)物離子光譜存儲(chǔ)為所述樣本的所有可檢測(cè)化合物的電子記錄，其中所述電子記錄用于對(duì)在存儲(chǔ)所述電子記錄時(shí)已知的化合物進(jìn)行表征或?qū)υ诖鎯?chǔ)所述電子記錄之后變?yōu)橐阎幕衔镞M(jìn)行表征。
全文摘要
本發(fā)明揭示用來(lái)存儲(chǔ)樣本的所有可檢測(cè)化合物的全部產(chǎn)物離子光譜的電子記錄的系統(tǒng)及方法。在串聯(lián)質(zhì)譜儀上在單個(gè)樣本分析中使用多個(gè)質(zhì)量選擇窗口在整個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)執(zhí)行一次或一次以上多個(gè)產(chǎn)物離子掃描。產(chǎn)生每一質(zhì)量選擇窗口的所有可檢測(cè)化合物的全部樣本產(chǎn)物離子光譜。使用處理器從所述串聯(lián)質(zhì)譜儀接收每一質(zhì)量選擇窗口的全部樣本產(chǎn)物離子光譜。使用所述處理器將每一質(zhì)量選擇窗口的全部樣本產(chǎn)物離子光譜存儲(chǔ)為所述樣本的所有可檢測(cè)化合物的電子記錄。所述電子記錄用于對(duì)在存儲(chǔ)所述電子記錄時(shí)已知的化合物進(jìn)行表征或?qū)υ诖鎯?chǔ)所述電子記錄之后變?yōu)橐阎幕衔镞M(jìn)行表征。
文檔編號(hào)H01J49/00GK103109345SQ201180044570
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者羅納德·邦納, 斯蒂芬·泰特, 魯?shù)婪颉ぐ２鳡柕? 佩德羅·何塞·納瓦羅阿爾瓦雷斯, 奧利弗·林納, 盧卡斯·賴(lài)特爾, 盧多維克·吉萊 申請(qǐng)人:Dh科技發(fā)展私人貿(mào)易有限公司, 蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院