Small Molecule Real-Time Library Search

Význam tématu

Real-time knihovní vyhledávání malých molekul představuje klíčovou inovaci pro hmotnostní spektrometrická měření, neboť umožňuje v reálném čase porovnat experimentálně získaná MS2 spektra s referenčními záznamy. Toto přístupy výrazně zvyšují efektivitu akvizice dat a kvalitu výsledků, podporují rozhodování o další MSn akvizici a urychlují identifikaci analytů v komplexních matricích.

Cíle a přehled studie / článku

• Rozšířit infrastrukturu Real-Time Search v kontrolním softwaru Tune 3.5 na Orbitrap IQ-X a Eclipse Tribrid MS o vyhledávání spekter malých molekul proti knihovnám mzVault a mzCloud.
• Implementovat službu Glutamate pro zpracování a návrat výsledků vyhledávání během akvizice.
• Umožnit dynamické rozhodování o následných MSn skenech na základě skóre podobnosti (cosine) a konfidenčního skóre.

Použitá metodika a instrumentace

Vyhledávání probíhá následovně:

1. Při spuštění metody je do paměti načtena a předfiltrována spektrální knihovna podle polarity, aktivačního režimu, tolerance kolizní energie a typu analyzátoru.
2. Každé MS2 spektrum je zasláno do služby Glutamate, která vykoná dotaz na knihovnu v definovaných aduktech a vrátí cosinové skóre a konfidenční skóre pro kandidátní spektra.
3. Na základě skóre jsou vybrané kandidáty seřazeny a vypočítán delta score rozdíl mezi nejlepší a druhou nejlepší shodou.
4. Pokud jsou splněny nastavené prahové hodnoty, spustí se dle metodické logiky definované akce, např. další MS3 sken, optimalizace kolizní energie nebo vyloučení vybraných iontů.

Použitá instrumentace

• Orbitrap IQ-X Tribrid Mass Spectrometer (Thermo Fisher Scientific)
• Orbitrap Eclipse Tribrid Mass Spectrometer (Thermo Fisher Scientific)
• Instrument Control Software Tune 3.5
• Spektrální knihovny mzVault a mzCloud (.db formát)
• Služba Glutamate pro real-time zpracování vyhledávání
• Thermo Scientific Compound Discoverer pro offline analýzu skóre

Hlavní výsledky a diskuse

• Real-Time Library Search generuje během akvizice známé metriky podobnosti a identifikačního skóre, které lze okamžitě využít.
• Implementace dynamické klasifikace MSn akcí podle skóre umožňuje cílené prohlubování dat o sloučeniny s nejvýznamnějšími fragmenty.
• Použití delta skóre zvyšuje selektivitu mezí nejednoznačnými shodami.
• Maskované šablony metod poskytují flexibilitu pro různé aplikace, např. Met-IQ pro primární metabolity a transformační produkty.

Přínosy a praktické využití metody

• Zrychlené rozhodování o další MSn akvizici přímo ve spektrálním běhu.
• Vylepšená pokrytí a identifikace malých molekul v komplexních vzorcích.
• Možnost vytvářet vlastní knihovny v mzVault a využívat rozsáhlou databázi mzCloud offline.
• Redukce zbytečných skenů a optimalizace využití instrumentálního času.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření real-time knihovních vyhledávání na jiné typy spektrometrů a integrace strojového učení pro vylepšení skórovacích algoritmů. Dále se předpokládá vývoj pokročilých adaptivních metod akvizice, které budou na základě dynamických dat vytvářet optimalizované akviziční strategie v reálném čase.

Závěr

Real-Time Library Search rozšiřuje inteligentní akvizici na Orbitrap IQ-X a Eclipse Tribrid hmotnostních spektrometrech o okamžité porovnání experimentálních spekter s referenčními knihovnami. Díky tomu nástroj podporuje informovaná rozhodnutí o dalším skenování, zvyšuje efektivitu a kvalitu dat a poskytuje univerzální platformu pro široké spektrum aplikací v analytické chemii.

Reference

• Barshop W., Canterbury J., Bills B., Sharma S. Small Molecule Real-Time Library Search. Thermo Fisher Scientific, PO000115-na-en06/21.