[發(fā)明專利]代謝途徑和代謝物鑒定

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680043921.3
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN107923888A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G.阿斯塔里塔
• 申請（專利權(quán)）人: 沃特世科技公司
• 主分類號(hào): G01N30/86
• 分類號(hào): G01N30/86;G01N24/00;G01N33/48;B01D15/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周蓉,楊思捷

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2015年5月29日提交的美國臨時(shí)專利申請No.62/167,991的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于鑒定復(fù)雜生物樣品中的代謝途徑和代謝物的方法和裝置。具體而言，本公開涉及使用各種統(tǒng)計(jì)工具增加代謝組學(xué)中(諸如在非靶向代謝組學(xué)數(shù)據(jù)中)代謝途徑和代謝物鑒定的置信度的方法和裝置。

背景技術(shù)

代謝物鑒定是代謝組學(xué)分析的主要瓶頸。盡管使用了現(xiàn)代分析工具，如與高分辨率質(zhì)譜法耦合的色譜法，但是在任何一個(gè)樣品中絕大多數(shù)觀察到的峰的鑒定仍然是未知的。例如，對于相同的保留時(shí)間、精確質(zhì)量和分子式可以有多個(gè)，有時(shí)是數(shù)百個(gè)潛在的化學(xué)結(jié)構(gòu)。這些潛在的結(jié)構(gòu)可以僅作為代謝物鑒定的試驗(yàn)性列表提供。

已知樣品內(nèi)的代謝物變化是相互聯(lián)系的。這些變化的相互聯(lián)系可以對應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)特定的代謝途徑。已經(jīng)暴露于刺激、治療、條件等的樣品可以表現(xiàn)出代謝物的變化。對變化的或改變的代謝物的識(shí)別可用于鑒定刺激對樣品的效應(yīng)。使用現(xiàn)代分析工具儀器和方法識(shí)別復(fù)雜樣品中改變的代謝物，以及鑒定代謝途徑和最終改變的代謝物是耗時(shí)且耗費(fèi)資源的。

本公開涉及用于鑒定復(fù)雜生物樣品中的代謝途徑和代謝物的方法和裝置，所述方法和裝置較不耗時(shí)且耗費(fèi)資源較少。

發(fā)明內(nèi)容

本公開涉及用于鑒定復(fù)雜生物樣品中的代謝途徑和代謝物的方法和裝置。通常，本文公開的方法相比常規(guī)方法較不耗時(shí)且耗費(fèi)資源較少(例如，大約數(shù)分鐘而不是數(shù)小時(shí)或數(shù)天)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開涉及鑒定包含兩種或更多種代謝物的代謝途徑的方法，所述方法包括(i)接收兩個(gè)或更多個(gè)試驗(yàn)性代謝物鑒定列表，其中每個(gè)列表包括具有至少基本上相同質(zhì)量測量的潛在代謝物，(ii)將所述兩個(gè)或更多個(gè)試驗(yàn)性代謝物鑒定列表與兩種或更多種已知代謝途徑進(jìn)行比較，以及(iii)鑒定統(tǒng)計(jì)學(xué)上更可能包含所述兩種或更多種代謝物的至少一種代謝途徑。所述方法還可以用于鑒定代謝物中的至少一種，其中每個(gè)列表對應(yīng)于代謝物峰，并且所述方法還可以包括分析代謝峰中的至少一個(gè)以鑒定代謝物中的至少一種。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，本公開涉及一種鑒定包含兩種或更多種代謝物的代謝途徑的方法，所述方法包括(i)接收含有代謝物的樣品，(ii)接收含有代謝物的標(biāo)準(zhǔn)品，(iii)用質(zhì)譜儀系統(tǒng)分析所述樣品以生成樣品代謝物峰，其中每個(gè)樣品代謝物峰具有信號(hào)強(qiáng)度和至少質(zhì)量測量，(iv)用質(zhì)譜儀系統(tǒng)分析所述標(biāo)準(zhǔn)品以生成標(biāo)準(zhǔn)代謝物峰，其中每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品代謝物峰具有信號(hào)強(qiáng)度和至少質(zhì)量測量，(v)將所述樣品代謝物峰和所述標(biāo)準(zhǔn)品代謝物峰進(jìn)行比較，以鑒定強(qiáng)度差值大于約10％的一個(gè)或多個(gè)改變的代謝物峰，(vi)生成針對至少兩個(gè)或更多個(gè)改變的代謝物峰的試驗(yàn)性代謝物鑒定列表，其中每個(gè)列表包括具有至少基本上相同質(zhì)量測量的潛在代謝物，(vii)將所述兩個(gè)或更多個(gè)試驗(yàn)性代謝物鑒定列表與兩種或更多種已知代謝途徑進(jìn)行比較，以及(viii)鑒定統(tǒng)計(jì)學(xué)上更可能包含所述兩種或更多種代謝物的至少一種代謝途徑。所述方法還可以用于鑒定代謝物中的至少一種，其中每個(gè)列表對應(yīng)于代謝物峰，并且所述方法還包括分析代謝峰中的至少一個(gè)以鑒定代謝物中的至少一種。

以上實(shí)施方案可以包括各種特征。例如，以上實(shí)施方案可以以耦合到質(zhì)譜系統(tǒng)的質(zhì)譜儀的分離組件為特征。分離組件可以包括四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜儀。例如，質(zhì)譜系統(tǒng)可以包括耦合到質(zhì)譜儀(例如四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜儀)的色譜分離、離子遷移分離或兩者。

將樣品代謝物峰和標(biāo)準(zhǔn)代謝物峰進(jìn)行比較的步驟可以包括使用多變量統(tǒng)計(jì)分析諸如主分量分析、相關(guān)性分析、偏最小二乘判別分析(PLA-DA)、ANOVA分析或它們的組合來分析峰組。

本公開的方法還可以通過將至少質(zhì)量測量與代謝物數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較來鑒定一種或多種潛在代謝物為特征。所述方法還可以包括鑒定至少一種代謝途徑的步驟，包括過度表示(over-representation)分析工具的使用。

本發(fā)明的方法和裝置提供相對于現(xiàn)有技術(shù)的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。通過測試代謝物組是否富集特定途徑而非個(gè)別代謝物，增加了鑒定潛在途徑和代謝物的置信度和有效性。例如，本公開內(nèi)容可以用于對顯著改變的峰的試驗(yàn)性鑒定列表進(jìn)行富集分析，以確定是否發(fā)現(xiàn)相關(guān)代謝物在特定代謝途徑中統(tǒng)計(jì)學(xué)上富集。由于代謝物的變化是相互聯(lián)系的，并且可以在生物學(xué)中以協(xié)調(diào)的方式發(fā)生，所以在特定的生物化學(xué)途徑中發(fā)現(xiàn)多個(gè)代謝物命中可以增加鑒定正確的可能性。