一种拟靶向代谢组学分析的离子对挑选方法技术

本发明专利技术公开了一种拟靶向代谢组学分析的最优离子对挑选方法。该方法采用液相色谱‑质谱运用可变质量窗口的信息非依赖采集模式对不同碰撞能下生物样本中代谢物信息进行采集；原始数据经峰识别软件处理得到母离子信息；将原始数据格式转化后经去卷积软件处理得到二级质谱碎片信息；随后通过Matlab算法自动挑选不同碰撞能下的候选离子对；在液相色谱‑三重四级杆质谱中采用动态多反应监测模式对候选离子对进行检测、去除假阳性、整合，最终得到用于拟靶向代谢组学分析的离子对。此发明专利技术具有代谢物离子对覆盖度大，离子对碰撞能量优化，实验过程和数据处理简单，时间和人力成本低等优点，并在未来代谢组学研究中具有一定的前景。

【技术实现步骤摘要】
一种拟靶向代谢组学分析的离子对挑选方法
本专利技术涉及分析化学领域，是一种基于液相色谱-质谱信息非依赖采集模式进行代谢物信息采集后通过数据分析、处理，结合液相色谱-三重四级杆质谱检测、去除假阳性，得到拟靶向最优离子对的新方法，具体为一种拟靶向代谢组学分析的离子对挑选方法。
技术介绍
代谢组学是继基因组学与蛋白质组学之后迅速发展起来的一门新兴学科，旨在对生物体内所有小分子代谢物进行定性、定量分析，寻找代谢物与生理、病理变化的相对关系。代谢组学研究主要可分为非靶向和靶向，其中非靶向代谢组学是采用无偏差的检测，以便尽可能多的覆盖代谢物种类；靶向代谢组学主要针对于若干个代谢物，进行有选择性的检测并对目标代谢物质进行定量分析。由于标准品的限制，因此靶向代谢组学所能覆盖的代谢物数量受到限制。在2012年一种基于实际样本中代谢物来建立离子对的拟靶向技术被提出，它能有效综合了代谢物检测数量和定量准确优势的新技术首次被提出，并展现出其在代谢组学研究中的前景。目前已建立了多种基于液相色谱-质谱的拟靶向代谢组学分析方法，如有采用基于质谱信息依赖采集模式(IDA)的拟靶向技术筛选出518对正离子对用于肝癌患者血清代谢组学研究和筛选出419对正离子对用于肝癌患者尿样代谢组学研究等。但是由于这些传统的拟靶向代谢组学方法的建立基于质谱信息依赖采集模式，由于这个模式下每个质谱数据点只能采集10-20个母离子的二级质谱信息，因此其代谢物离子对的覆盖度上具有明显的局限性。信息非依赖质谱采集模式作为一种全景式的二级质谱获取技术在2012年被提出。这项技术首先被用于蛋白质组学定性定量研究，随后逐渐被运用于代谢组学领域，例如药物代谢研究，毒理研究，食品品质研究等。最近有一篇文献报道了一种基于质谱信息非依赖采集模式的靶向代谢组学分析转换方法并用于大肠癌研究[3]。但是该方法采用了固定隔离质量窗口的SWATH(SequentialWindowedAcquisitionofallTheoreticalfragmentions)质谱采集模式，而且只是筛选了单一能量下的离子对，没有对不同碰撞能下的离子对进行优化，这在代谢组学研究中是不利的。可变隔离质量窗口在质谱信息非依赖采集模式中使用能明显提高母离子选择性和减少交叉离子干扰[4]，因此采用可变窗口可以明显改善数据复杂性，简化后续数据处理。针对上述拟靶向分析方法的不足，本专利技术中建立了一种拟靶向代谢组学分析的离子对挑选方法，该方法不仅能够有效扩大代谢物的检测范围和挑选最优碰撞能下离子对，而且方便简单、节省时间和人力成本。参考文献：[1]L.Zhou,Y.Liao,P.Yin,Z.Zeng,J.Li,X.Lu,L.Zheng,G.Xu,Metabolicprofilingstudyofearlyandlaterecurrenceofhepatocellularcarcinomabasedonliquidchromatography-massspectrometry,Journalofchromatography.B,Analyticaltechnologiesinthebiomedicalandlifesciences,966(2014)163-170.[2]Z.Zeng,X.Liu,W.Dai,P.Yin,L.Zhou,Q.Huang,X.Lin,G.Xu,Ionfusionofhigh-resolutionLC-MS-basedmetabolomicsdatatodiscovermorereliablebiomarkers,Analyticalchemistry,86(2014)3793-3800.[3]H.Zha,Y.Cai,Y.Yin,Z.Wang,K.Li,Z.J.Zhu,SWATHtoMRM:DevelopmentofHigh-CoverageTargetedMetabolomicsMethodUsingSWATHTechnologyforBiomarkerDiscovery,Analyticalchemistry,DOI10.1021/acs.analchem.7b05318(2018).[4]Y.Zhang,A.Bilbao,T.Bruderer,J.Luban,C.Strambio-De-Castillia,F.Lisacek,G.Hopfgartner,E.Varesio,TheUseofVariableQ1IsolationWindowsImprovesSelectivityinLC-SWATH-MSAcquisition,Journalofproteomeresearch,14(2015)4359-4371.
技术实现思路
本专利技术为了建立了一种拟靶向代谢组学分析的离子对挑选方法，把质量控制样本作为实验样本，液相色谱-质谱采用可变质量窗口的信息非依赖采集模式对不同碰撞能下的质量控制样本代谢物信息进行采集，得到的原始数据经峰识别，格式转化，MS-DIAL去卷积等处理后自动进行候选离子对挑选，最后采用液相色谱-三重四级杆质谱对候选离子对进行检测、去除假阳性、整合得到拟靶向最优离子对列表可以用于代谢组学研究。此方法不仅能够有效扩大代谢物的检测范围和挑选最优碰撞能下离子对，而且操作方便、数据处理简单、节省时间和人力成本。为实现上述目的，本专利技术采用的具体技术方法如下：一种拟靶向代谢组学分析的最优离子对挑选方法，液相色谱-质谱采用可变质量窗口的信息非依赖采集模式对待分析质量控制样本在10V到60V碰撞能范围内进行两个及以上不同能量下(由实验者自己选择，如使用3个能量，具体能量可以是10v，20v，30v；也可以是15v，30v，45v等)的代谢物信息采集；利用软件从原始数据获取代谢物的一级质谱保留时间，母离子和母离子强度以及各碰撞能量下母离子对应的二级质谱子离子，子离子强度信息；根据子离子强度筛选最优碰撞能量，得到代谢物的候选最优离子对，组成候选离子对列表；对候选离子对进行验证，去除假阳性后整合得到用于拟靶向代谢组学分析的最优离子对。待分析质量控制样本和液相色谱-质谱可变质量窗口信息非依赖采集的获取步骤如下,1)质量控制样本是通过将要进行代谢组学分析的两个以上来自同一物种的相同类型生物样本进行等体积移取或等质量称量合并制备；质量控制样本按实验需求完成相应的代谢组学前处理([可参考文献1]，采用乙腈对样本除蛋白并提取代谢物等)得到可用于色谱/质谱分析的进样溶液；上述的生物样本具体可以为植物的花、叶、茎、根、种子等，动物(包括人)的体液(如尿、血、唾液、胆汁、胃液、淋巴液及生物体的其他分泌液等)、毛发、肌肉和一些组织器官(如胸腺、胰腺、肝、肺、脑、胃、肾等)以及各种微生物等中的一种；2)液相色谱-质谱可变质量窗口信息非依赖采集方法为首先在SWATHVariableWindowCalculator_V1.0软件上设定10个及以上可变质量窗口数目后依据代谢物一级质量分布情况自动分配可变质量窗口，然后根据可变质量窗口采用信息非依赖质谱采集模式在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拟靶向代谢组学分析的最优离子对挑选方法，其特征在于：液相色谱-质谱采用可变质量窗口的信息非依赖采集模式对待分析质量控制样本在10V到60V碰撞能范围内进行两个及以上不同能量下的代谢物信息采集；利用软件从原始数据获取代谢物的一级质谱保留时间，母离子和母离子强度以及各碰撞能量下母离子对应的二级质谱子离子，子离子强度信息；根据子离子强度筛选最优碰撞能量，得到代谢物的候选最优离子对，组成候选离子对列表；对候选离子对进行验证，去除假阳性后整合得到用于拟靶向代谢组学分析的最优离子对。/n

【技术特征摘要】
1.一种拟靶向代谢组学分析的最优离子对挑选方法，其特征在于：液相色谱-质谱采用可变质量窗口的信息非依赖采集模式对待分析质量控制样本在10V到60V碰撞能范围内进行两个及以上不同能量下的代谢物信息采集；利用软件从原始数据获取代谢物的一级质谱保留时间，母离子和母离子强度以及各碰撞能量下母离子对应的二级质谱子离子，子离子强度信息；根据子离子强度筛选最优碰撞能量，得到代谢物的候选最优离子对，组成候选离子对列表；对候选离子对进行验证，去除假阳性后整合得到用于拟靶向代谢组学分析的最优离子对。


2.根据权利要求1所述的拟靶向最优离子对挑选方法，其特征在于：待分析质量控制样本和液相色谱-质谱可变质量窗口信息非依赖采集的获取步骤如下,
1)质量控制样本是通过将要进行代谢组学分析的两个以上来自同一物种的相同类型生物样本进行等体积移取或等质量称量合并制备；质量控制样本按实验需求完成相应的代谢组学前处理得到可用于色谱/质谱分析的进样溶液；
2)液相色谱-质谱可变质量窗口信息非依赖采集方法为：首先在软件上设定10个及以上可变质量窗口数目后依据代谢物一级质量分布情况自动分配可变质量窗口，然后根据可变质量窗口采用信息非依赖质谱采集模式在不同碰撞能下对代谢物二级信息进行采集。


3.根据权利要求1所述的拟靶向最优离子对挑选方法，其特征在于：一级质谱母离子信息和母离子对应的二级质谱信息的获取步骤如下,
1)原始数据通过峰识别软件处理获得一级质谱信息，包括母离子m/z，保留时间，母离子面积信息；
2)原始数据经abf格式转换后，经去卷积软件MS-DIAL处理，获得单个碰撞能下二级质谱信息，包含进行二级质谱碎裂的母离子m/z，保留时间，子离...

【专利技术属性】
技术研发人员：许国旺，王利超，苏本哲，赵欣捷，曾仲大，李超，路鑫，林晓慧，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21