使用SWATH方法扩展动态范围技术

本发明专利技术公开用于确定质谱分析法中的定量的动态范围是否可扩展的系统和方法。在多个采集时间中的每个采集时间，对于所关注化合物的样品执行DIA方法。对于两个或更多个前体离子质量选择窗口中的每个窗口，产生多个产物离子谱。选择所述所关注化合物的已知产物离子。从所述已知产物离子的两个或更多个不同前体离子窗口计算两个或更多个XIC。计算所述两个或更多个XIC中的一个XIC对于所述两个或更多个XIC中的至少一个其它XIC的比率。如果所述比率高于阈值，那么在所述定量中使用所述XIC。如果不高于阈值，那么两个或更多个XIC可被组合为用于所述定量的单个XIC。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用SWATH方法扩展动态范围相关申请的交叉引用本申请案主张2016年6月15日申请的美国临时专利申请案第62/350,325号的权益，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。
本文中的教示涉及扩展液相层析质谱法(liquidchromatographymassspectrometry；LC-MS)或液相层析质谱法/质谱分析法(liquidchromatographymassspectrometry/massspectrometry；LC-MS/MS)中的所关注化合物的可定量范围。更确切地说，本文中的教示涉及用于通过在LC-MS/MS中使用数据独立采集(dataindependentacquisition；DIA)方法，并且组合来自两个或更多个前体离子的已知特定产物离子的密集度，来扩展所关注化合物的可定量范围的系统和方法。
技术介绍
LC-MS和LC-MS/MS背景质谱分析法(massspectrometry；MS)是基于从那些化合物形成的离子的质荷比(mass-to-chargeratio；m/z)而检测和定量化合物的分析技术。质谱分析法(MS)和液相层析(liquidchromatography；LC)的组合是用于鉴定和定量混合物内的化合物的重要分析工具。一般来说，在液相层析中，被分析的流体样品穿过填充有经化学处理的固体吸附材料(通常以较小固体颗粒形式，例如，二氧化硅)的塔。由于混合物组分与固体吸附材料(通常被称作固定相)的略微不同的相互作用，不同组分可具有不同的贯穿填充塔运输(溶离)时间，导致各种组分的分离。在LC-MS中，离开LC塔的流出物可以持续地经历质谱分析。来自这一分析的数据可被处理以产生提取离子层析图(extractedionchromatogram；XIC)，其可能描绘所检测离子密集度(一或多个特定被分析物的所检测离子数目的量度)作为滞留时间的函数。在某些情况下，LC流出物可经历串列式质谱(或质谱/质谱MS/MS)以用于鉴定对应于XIC中的峰的产物离子。举例来说，可基于它们的质/荷比而选择前体离子，以进行后续质量分析阶段。举例来说，所选前体离子可被分裂(例如，借助碰撞诱导解离)，且可借助后续质谱阶段分析被分裂离子(产物离子)。串列式质谱或MS/MS背景串列式质谱或MS/MS涉及从样品电离一或多种所关注化合物、选择一或多个化合物的一或多个前体离子、将一或多个前体离子分裂成产物离子，以及对产物离子质量分析。串列式质谱可能提供定性和定量信息。产物离子质谱可用于识别所关注分子。一或多个产物离子的密集度可用于定量存在于样品中的化合物的量。可使用串列式质谱仪执行大量不同类型的实验方法或工作流程。这些工作流程可包含但不限于针对性采集、信息依赖型采集(informationdependentacquisition；IDA)或数据依赖型采集(datadependentacquisition；DDA)，以及数据独立采集(dataindependentacquisition；DIA)。在针对性采集方法中，对于所关注化合物，预定义前体离子到产物离子的一或多种转变。随着样品被引入到串列式质谱仪中，在多个时间段或循环的每个时间段或循环期间查询一或多个转变。换句话说，质谱仪选择并且分裂每个转变的前体离子，且对于转变的产物离子执行针对性质量分析。因此，对于每个转变产生层析图(密集度随滞留时间的变化)。针对性采集方法包含但不限于多反应监测(multiplereactionmonitoring；MRM)和经选择反应监测(selectedreactionmonitoring；SRM)。在IDA(或DDA)方法中，用户可能指明当样品被引入到串列式质谱仪中时，收集产物离子质谱的指标。举例来说，在IDA方法中，执行前体离子或质谱分析法(MS)全谱扫描，以产生前体离子峰列表。用户可能选择指标来在峰列表上筛选用于前体离子的子集的峰列表。全谱扫描和峰列表被定期刷新或更新，且随后对于前体离子的子集的每个前体离子执行MS/MS。对于每个前体离子产生产物离子质谱。随着样品被引入到串列式质谱仪中，对于前体离子子集的前体离子迭代地执行MS/MS。然而，在蛋白质组学和许多其它应用中，化合物的复杂度和动态范围非常大。这造成了对于传统的针对性和IDA方法的挑战，需要极高速MS/MS采集来深入地查询样品，以对于广泛范围的被分析物进行识别和定量。因此，开发DIA方法，串列式质谱的第三大类。这些DIA方法已用于增加对于复杂样品的数据采集的可再现性和全面性。DIA方法也可以被称为非特异性分裂方法。在DIA方法中，串列式质谱仪的动作在基于先前前体或全谱扫描中所获取的数据而执行的MS/MS扫描中不变化。替代地，选择前体离子质量范围。随后跨越前体离子质量范围步进前体离子质量选择窗口。前体离子质量选择窗口中的全部前体离子被分裂，且前体离子质量选择窗口中的全部前体离子的全部产物离子被质量分析。用于扫描质量范围的前体离子质量选择窗口可以很窄，以使得窗口内多个前体的概率较小。这一类型的DIA方法例如被称为MS/MSALL。在MS/MSALL方法中，在整个质量范围内扫描或步进约1amu的前体离子质量选择窗口。对于每个1amu前体质量窗口产生产物离子质谱。分析或扫描所述整个质量范围一次所花费的时间被称作一个扫描循环。然而，在每个循环期间扫描跨越广泛的前体离子质量范围的窄前体离子质量选择窗口可能耗费很长时间，并且对于一些仪器和实验是不实用的。因此，跨越整个前体质量范围步进更大前体离子质量选择窗口，或具有更大宽度的选择窗口。这一类型的DIA方法例如被称为SWATH采集。在SWATH采集中，每个循环中跨越前体质量范围步进的前体离子质量选择窗口的宽度可为5到25amu，或甚至更大。如同MS/MSALL方法，每个前体离子质量选择窗口中的全部前体离子被分裂，且每个质量选择窗口中的全部前体离子的全部产物离子被质量分析。然而，因为使用更宽的前体离子质量选择窗口，所以相比于MS/MSALL方法的循环时间，循环时间可显著减小。美国专利第8,809,770号描述SWATH采集如何用于提供关于所关注化合物前体离子的定量和定性信息。具体地说，将从前体离子质量选择窗口分裂中发现的产物离子与所关注化合物的已知产物离子的数据库比较。另外，分析从分裂前体离子质量选择窗口发现的产物离子的离子痕迹或提取的离子层析图(XIC)，以提供定量和定性信息。定量动态范围背景通过质谱的定量通常使用MRM和LC作为引入系统。在预期所关注化合物从LC塔洗脱的时间期间，测量例如来自特定MRM转变的响应。产生层析图(XIC)，对其进行处理以确定存在于层析图中的任何峰的面积，并且从校准曲线或与已知集中标准的比率计算相应的量。众所周知，所关注化合物或被分析物的经测量信号将首先随浓度线性地增加，但最终达到限制可测量最大浓度的坪值。给予线性响应的浓度范围被称为线性动态范围。这一信号坪值或翻转通常归因于离子源、检测器或塔中的饱和状态，以使得增加所关注化合物浓度不再导致产生或检测的离子数目增加。这一信号坪值还可能归因于加合物、二聚体、三聚体、具有多个电荷的离子和其它物种的形成。虽然许多化合物是通过质子的加入(阳性模式)或移除(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过使用数据独立采集DIA方法组合针对相同产物离子从已知所关注化合物的两个或更多个不同前体离子产生的两个或更多个产物离子提取离子层析图XIC来扩展所述已知所关注化合物的定量计算的动态范围的系统，其包括：(a)样品引入装置，其随时间推移引入包含一或多种所关注化合物的样品；(b)离子源装置，其电离所述样品来将所述样品转换为离子束；(c)串列式质谱仪，其将所关注前体离子质量范围划分为用于DIA方法的多个前体离子质量选择窗口，并且通过以下方式对所述离子束执行所述DIA方法：在多个采集时间中的每个采集时间，对于所述多个前体离子质量选择窗口中的每个前体质量选择窗口，在所述窗口中分裂前体离子从而产生产物离子并且质量分析所产生的所述产物离子，跨越所述多个采集时间产生所述多个前体离子质量选择的每个窗口的多个产物离子谱；以及(d)与所述串列式质谱仪通信的处理器，其(d)(i)从所述串列式质谱仪接收所述多个前体离子质量选择窗口中的每个窗口的多个产物离子谱，(d)(ii)对于所述一或多种所关注化合物中的所关注化合物的至少一个已知产物离子，选择质荷比m/z值；(d)(iii)从所述多个前体离子质量选择窗口中的两个或更多个不同窗口中的每一个的多个产物离子谱计算所述m/z值的XIC，从而产生两个或更多个XIC，(d)(iv)将所述两个或更多个XIC组合为具有更大动态范围的单个XIC，以及(d)(v)使用所述单个XIC计算所述所关注化合物的量。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.15 US 62/350,3251.一种用于通过使用数据独立采集DIA方法组合针对相同产物离子从已知所关注化合物的两个或更多个不同前体离子产生的两个或更多个产物离子提取离子层析图XIC来扩展所述已知所关注化合物的定量计算的动态范围的系统，其包括：(a)样品引入装置，其随时间推移引入包含一或多种所关注化合物的样品；(b)离子源装置，其电离所述样品来将所述样品转换为离子束；(c)串列式质谱仪，其将所关注前体离子质量范围划分为用于DIA方法的多个前体离子质量选择窗口，并且通过以下方式对所述离子束执行所述DIA方法：在多个采集时间中的每个采集时间，对于所述多个前体离子质量选择窗口中的每个前体质量选择窗口，在所述窗口中分裂前体离子从而产生产物离子并且质量分析所产生的所述产物离子，跨越所述多个采集时间产生所述多个前体离子质量选择的每个窗口的多个产物离子谱；以及(d)与所述串列式质谱仪通信的处理器，其(d)(i)从所述串列式质谱仪接收所述多个前体离子质量选择窗口中的每个窗口的多个产物离子谱，(d)(ii)对于所述一或多种所关注化合物中的所关注化合物的至少一个已知产物离子，选择质荷比m/z值；(d)(iii)从所述多个前体离子质量选择窗口中的两个或更多个不同窗口中的每一个的多个产物离子谱计算所述m/z值的XIC，从而产生两个或更多个XIC，(d)(iv)将所述两个或更多个XIC组合为具有更大动态范围的单个XIC，以及(d)(v)使用所述单个XIC计算所述所关注化合物的量。2.根据权利要求1所述的系统，其中步骤(d)(iv)包括将所述两个或更多个XIC相加成具有更大动态范围的所述单个XIC。3.根据权利要求1所述的系统，其中步骤(d)(iii)和(d)(iv)包括从所述多个前体离子质量选择窗口中的每个窗口的所述多个产物离子谱计算所述m/z值的XIC，从而对于所述多个前体离子质量选择窗口中的每个窗口产生XIC，以及将所述多个前体离子质量选择窗口中的全部窗口的XIC组合成具有更大动态范围的单个XIC。4.根据权利要求1所述的系统，其中步骤(d)(iii)和(d)(iv)包括从所述多个前体离子质量选择窗口中的每个窗口的所述多个产物离子谱计算所述m/z值的XIC，从而对于所述多个前体离子质量选择窗口中的每个窗口产生XIC，组合所述多个前体离子质量选择窗口中的全部窗口的XIC的组合，从而产生多个XIC组合，选择所述多个XIC组合中具有所述所关注化合物的最大动态范围的组合XIC。5.根据权利要求1所述的系统，其中步骤(d)(iv)进一步包括组合所述多个前体离子质量选择窗口中的所述两个或更多个不同窗口的所述两个或更多个XIC，而不用确定所述两个或更多个不同窗口是否包含所述所关注化合物的已知前体离子。6.根据权利要求1所述的系统，其中步骤(d)(iv)包括通过计算所述两个或更多个XIC的加权和来将所述两个或更多个XIC组合成单个XIC。7.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理器根据滞留时间、与主导前体离子的相关度、质量精度、与干扰前体离子的相关度或信噪比来加权所述两个或更多个XIC。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理器根据在分裂所述两个或更多个XIC中的每个XIC的所述前体离子时所述串列式质谱仪的相对响应来加权所述两个或更多个XIC。9.根据权利要求1所述的系统，其额外迭代地重复步骤(a)到(d)一或多次，并且在每个迭代中在步骤(c)中将所述所关注前体离子质量范围划分为不同的两个或更多个前体离子质量选择窗口，并且将产生的所述单个XIC与其它迭代的单个XIC进行比较以确定用于所述所关注化合物的两个或更多个前体离子质量选择窗口的最优组。10.一种用于通过使用数据独立采集DIA质谱分析法方法组合针对相同产物离子从已知所关注化合物的两个或更多个不同前体离子产生的两个或更多个产物离子提取离子层析图XIC来扩展所述已知所关注化合物的定量计算的动态范围的方法，其包括：(a)使用样品引入装置，随时间推移引入包含一或多种所关注化合物的样品；(b)使用离子源装置，电离所述样品来将所述样品转换为离子束；(c)使用串列式质谱仪，将所关注前体离子质量范围划分为用于DIA方法的多个前体离子质量选择窗口，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·F·邦纳，L·L·伯顿，G·霍普加特纳，G·伊沃什夫，
申请(专利权)人：DH科技发展私人贸易有限公司，日内瓦大学，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG