Data Processing for NIST MSMS Search Using Thermo Freestyle Software (My Favorite Approach)

Význam tématu

V oblasti neřízené (non-targeted) hmotnostní spektrometrie hraje klíčovou roli spolehlivé a efektivní zpracování dat pro identifikaci neznámých sloučenin. Integrace softwaru Thermo Freestyle s NIST MSMS knihovnou umožňuje rychlé vyhledání fragmentačních spekter a přispívá k přesnější strukturální charakterizaci analytů.

Cíle a přehled studie / článku

Účelem prezentovaného přístupu je popsat krok za krokem workflow v software Thermo Freestyle pro získání a odeslání MS2 spekter do NIST MSMS Search. Studie ukazuje optimalizaci nastavení oken, detekčních režimů a filtrace dat tak, aby bylo možné snadno extrahovat spektra v pozitivním i negativním ionizačním režimu a navázat je na spektrální knihovnu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro získání a zpracování dat byla použita níže uvedená instrumentace a software:

• Hmotnostní spektrometr Thermo Orbitrap s možností LC-MS a MSMS akvizice
• Foto detekční pole (PDA) a UV-VIS detektor pro souběžné sledování UV signatur
• Software Thermo Freestyle pro zpracování dat
• NIST MSMS Search 2023 Tandem Library pro identifikaci neznámých fragmentačních spekter

Hlavní výsledky a diskuse

Popisovaný postup spočívá ve vytvoření tří oken v uživatelském rozhraní Freestyle:

• Horní okno pro pozitivní ionizační režim MS1
• Prostřední okno pro negativní ionizační režim MS1 nebo MS2
• Dolní okno pro PDA/UV stopu

Nastavení lze uložit jako vlastní layout, který se po otevření nového souboru aplikuje automaticky. Významným zjištěním je, že průměrování MS2 spekter převádí přesná měřítka na nominální hmotnost, proto je pro zachování přesné hodnoty doporučeno vybírat MS2 spektra jedním kliknutím. Tento přístup zjednodušuje selekci fragmentů a zvyšuje přesnost následného vyhledávání v NIST knihovnách.

Přínosy a praktické využití metody

Popisovaný workflow přináší následující výhody:

• Rychlé a opakovatelné nastavení rozložení oken pro různé vzorky
• Zachování přesné hmotnosti fragmentů při odesílání do knihovny
• Možnost současné analýzy pozitivního a negativního ionizačního režimu i chromatografického/UV profilu
• Intuitivní výběr spekter pro neznámé sloučeniny

Budoucí trendy a možnosti využití

V další fázi vývoje lze očekávat:

• Automatizaci výběru a odesílání spekter do knihoven prostřednictvím skriptů
• Integraci strojového učení pro předběžnou klasifikaci fragmentačních vzorů
• Rozšíření knihoven o specializované databáze metabolit nebo environmentálních kontaminantů
• Využití v průmyslové kvalitativní kontrole a v klinické metabolomice

Závěr

Popisovaný přístup v Thermo Freestyle představuje efektivní a snadno ovladatelnou cestu zpracování neřízených LC-MSMS dat a jejich propojení s NIST MSMS knihovnou. Ukládání vlastních layoutů, selektivní výběr spekter a minimalizace nežádoucího průměrování přispívají k vyšší kvalitě identifikací.

Reference

• James Little: Mass Spec Interpretation Services, https://littlemsandsailing.com/
• NIST 2023 Tandem Library pro MSMS Search