[發明專利]一種用于液相色譜-質譜的代謝組學數據峰匹配方法

有效

• 申請號: 201610978694.5
• 申請日: 2016-11-08
• 公開（公告）號: CN108061776B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 許國旺;李麗麗;孔宏偉;趙春霞;路鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N30/88
• 分類號: G01N30/88;G01N30/86;G01N30/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種通用的用于液相色譜?質譜代謝組學數據的峰匹配方法，該方法充分利用采集的質譜信息，通過內源性多參比離子進行保留時間校正，并輔以二級質譜信息進行峰匹配。保證了后續峰匹配結果的準確性；并且在峰匹配過程中，輔以二級質譜信息，有效解決了部分質量數和保留時間相近的代謝物峰匹配錯誤問題，提高了峰匹配的準確性。本發明方法在保留時間漂移較大的數據集中匹配效果尤為突出。

技術領域

本發明涉及分析化學領域，是一種用于液相色譜-質譜采集數據的利用二級碎片信息輔助進行代謝組學峰匹配的新方法。

背景技術

代謝組學是系統生物學的重要的一部分，是“后基因組”研究中快速發展的一門學科。代謝物作為基因表達的終點，最為接近生物體的表型，也最能直接反映出生物體受外界環境擾動的影響。代謝組學是通過考察生物體系(細胞、組織或生物體)受刺激或擾動后，其代謝產物的變化或其隨時間的變化，來研究生物體系的一門科學。

液相色譜-質譜聯用技術是代謝組學主流分析工具之一。在基于液相色譜-質譜聯用的代謝組學研究中，數據處理的第一步是峰匹配。到目前為止，已經發展出很多代謝組學數據的峰匹配方法，比如開源的XCMS,儀器公司開發的Markerview(AB Sciex公司)、MPP(安捷倫公司)等，但上述峰匹配方法均有其局限性。首先，由于生物樣品的代謝組種類繁多，在同一個保留時間下洗脫出很多共流出物，且由于存在多個同分異構體，其質量數相同，色譜保留時間接近，這部分代謝物的峰匹配經常出錯。其次，在長時間的液相色譜分析過程中，由于流動相PH改變、室溫變化，而引起保留時間的漂移，造成峰匹配結果不準確。此外，現有的峰匹配算法，均需要先篩選出一些變量作為后續保留時間校準的參比標準，但如果參比變量在組學樣本中的自身匹配有誤，將會影響其后續對其它變量的校正和匹配結果。最常用的參比變量有兩種，一種是樣本本身不存在的，如外加的內標。外源性內標的加入增加了預處理的復雜性，且高質量外源性內標的數量和選擇范圍有限，限制了其應用。第二種是樣本本身存在的，從樣本中篩選出的變量，當只依據質譜的質量數和保留時間進行篩選時，易受到一些不可控因素影響，比如保留時間的漂移和同分異構體的影響等。

本發明針對目前代謝組學峰匹配方法存在的問題，發明了一種通用的液相色譜-質譜代謝組學數據的峰匹配方法。本發明充分利用待測組學樣本數據采集得到的一級和二級質譜信息，從中篩選得到多個穩定、可靠的參比變量；利用多個參比變量進行保留時間校正，進而進行峰匹配；對于質量數和保留時間接近的變量，如其二級碎片有差異，采用二級質譜信息進行匹配，可有效提高匹結果的準確性。

本發明的技術方案如下所示：

(1)代謝組學數據采集：首先樣品通過液相色譜分離進入質譜分析，同時采集一級和二級質譜數據，得到包含有一級和二級質譜信息的原始數據；然后從原始數據導出一級質譜信息(包括質量數、保留時間和峰強度)和二級質譜信息(包括一級質譜的質量數、保留時間、對應的二級碎片的質量數和碎片強度)。

(2)將一級質譜與二級質譜數據對應：設置保留時間窗口±3秒和質量數窗口±5ppm，即，對應時：一級質譜質量數為A，對應二級質譜質量數為A±5ppm進行匹配；一級質譜保留時間為B，對應二級質譜保留時間為B±3秒進行匹配。然后二級質譜進行篩選。篩選原則如下：保留每個二級質譜數據中子離子的相對強度大于等于基峰(二級質譜數據中強度最大的峰)強度15％的碎片，并且滿足子離子(碎片)與母離子(是指一級質譜峰)的質量數差值Δm13.9；當一個一級質譜峰的數據對應兩個以上的二級質譜數據時，僅保留基峰強度最大的二級質譜數據，最終實現一個一級質譜的母離子對應一個二級質譜數據。