Evaluating Data Analysis Techniques for LC-IM-MS Data: Preprocessing, Untargeted Feature Finding, and DIA Fragmentation Alignment
Postery | 2025 | Agilent Technologies | ASMSInstrumentace
Ion mobility–hmotnostní spektrometrie (LC-IM-MS) přidává k tradiční analýze kapalné chromatografie další separační rozměr na základě doby driftu iontů. Tento přístup významně zlepšuje rozlišení složitých vzorků, minimalizuje chimerické spektra při datově nezávislé akvizici (DIA) a otevírá cestu pro komplexní čtyřrozměrnou detekci molekul.
Hlavním cílem bylo porovnat různé techniky předzpracování a algoritmy pro untargeted detekci signálů ve čtyřrozměrných datech LC-IM-MS a ověřit metody sladění fragmentů z DIA akvizice. Studie zkoumá:
Data byla získána na systému Agilent 6560 Ion Mobility LC/Q-TOF spřaženém s kapalinovou chromatografií 1290 Infinity. Testovací vzorky zahrnovaly:
1) Nové funkce v PNNL PreProcessor 5.0 vedou ke zrychlení a automatizaci předzpracování IM-MS dat.
2) Workflow 2 (rozdělení LC oblasti do dílčích souborů, samostatné feature finding a poté DDA konverze) dovoluje plně využít výhod HRdm a významně navyšuje počet identifikovaných triacylglycerolů oproti Workflow 1.
3) U BSA tryptického digestu dosáhla IMFE sekvenčního pokrytí až 65 % pro souhrnná data, přičemž výběr fragmentačního okna podle FWHM poskytuje pevnější extrakční podmínky než široké drift time okno.
4) Při označené PFAS metodě batch polygon extraction zkrátila čas feature findingu z 61 na 26 minut a díky smoothingu a saturace-repair v driftu a chromatografii umožnila detekci vysoce koncentrovaných PFAS, které byly původně vynechány.
Implementace popsaných modulů usnadňuje laboratorní i výzkumné workflow:
Vývoj se bude soustředit na:
Studie ukazuje, že kombinace nových modulů PNNL PreProcessor a optimalizovaných pracovních postupů zásadně zlepšuje kvalitu a efektivitu LC-IM-MS analýz. Workflow 2 je doporučeno pro zachování separace izomerů při DIA-DDA konverzi a předzpracování s polygon extraction, smoothingem a saturace-repairem vede k nejlepším výsledkům v lipidomice, proteomice i PFAS analýze.
Iontová mobilita, LC/MS, LC/MS/MS, LC/TOF, LC/HRMS
ZaměřeníLipidomika, Proteomika, Životní prostředí
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Ion mobility–hmotnostní spektrometrie (LC-IM-MS) přidává k tradiční analýze kapalné chromatografie další separační rozměr na základě doby driftu iontů. Tento přístup významně zlepšuje rozlišení složitých vzorků, minimalizuje chimerické spektra při datově nezávislé akvizici (DIA) a otevírá cestu pro komplexní čtyřrozměrnou detekci molekul.
Cíle a přehled studie / článku
Hlavním cílem bylo porovnat různé techniky předzpracování a algoritmy pro untargeted detekci signálů ve čtyřrozměrných datech LC-IM-MS a ověřit metody sladění fragmentů z DIA akvizice. Studie zkoumá:
- Implementaci nových funkcí v PNNL PreProcessor 5.0.
- Dva pracovní postupy (Workflow 1 a 2) pro převod IM dat na DDA formát.
- Vliv předzpracování na detekci lipidů, peptidů (BSA digest) a PFAS sloučenin.
Použitá metodika a instrumentace
Data byla získána na systému Agilent 6560 Ion Mobility LC/Q-TOF spřaženém s kapalinovou chromatografií 1290 Infinity. Testovací vzorky zahrnovaly:
- Lipidový extrakt NIST SRM 1950.
- Tryptický digest albuminu BSA.
- Směs perfluorovaných alkylových látek (PFAS).
- CCS kalibrace přímo v PreProcessoru.
- IM-to-DDA integrace feature finding a konverze v jednom kroku.
- Batch polygon extraction pro selektivní odstranění pozadí.
Hlavní výsledky a diskuse
1) Nové funkce v PNNL PreProcessor 5.0 vedou ke zrychlení a automatizaci předzpracování IM-MS dat.
2) Workflow 2 (rozdělení LC oblasti do dílčích souborů, samostatné feature finding a poté DDA konverze) dovoluje plně využít výhod HRdm a významně navyšuje počet identifikovaných triacylglycerolů oproti Workflow 1.
3) U BSA tryptického digestu dosáhla IMFE sekvenčního pokrytí až 65 % pro souhrnná data, přičemž výběr fragmentačního okna podle FWHM poskytuje pevnější extrakční podmínky než široké drift time okno.
4) Při označené PFAS metodě batch polygon extraction zkrátila čas feature findingu z 61 na 26 minut a díky smoothingu a saturace-repair v driftu a chromatografii umožnila detekci vysoce koncentrovaných PFAS, které byly původně vynechány.
Přínosy a praktické využití metody
Implementace popsaných modulů usnadňuje laboratorní i výzkumné workflow:
- Zvyšuje citlivost a počet identifikací lipidů, peptidů i PFAS.
- Minimalizuje manuální zásahy a chyby při několika krocích zpracování.
- Zkracuje celkový čas analýzy a zefektivňuje automatizovanou pipeline.
Budoucí trendy a možnosti využití
Vývoj se bude soustředit na:
- Adaptivní CCS kalibraci a strojové učení pro lepší rozlišení izomerů.
- Pokročilé algoritmy de-noisingu a signal enhancement.
- Integraci více datových typů (ion mobility, frakce, další kapalinové stupně).
- Standardizaci formátů a širší kompatibilitu open source nástrojů.
Závěr
Studie ukazuje, že kombinace nových modulů PNNL PreProcessor a optimalizovaných pracovních postupů zásadně zlepšuje kvalitu a efektivitu LC-IM-MS analýz. Workflow 2 je doporučeno pro zachování separace izomerů při DIA-DDA konverzi a předzpracování s polygon extraction, smoothingem a saturace-repairem vede k nejlepším výsledkům v lipidomice, proteomice i PFAS analýze.
Reference
- Bilbao A. et al. Journal of Proteome Research 2022, 21(3), 798–807.
- Stow S. M. et al. Journal of the American Society for Mass Spectrometry 2024, 35(8), 1991–2001.
- Tsugawa H. et al. Nature Methods 2015, 12(6), 523–526.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Exploring Ion Mobility Data File Conversions to Leverage Existing Tools and Enable New Workflows
2024|Agilent Technologies|Postery
Poster Reprint ASMS 2024 Poster number MP 461 Exploring Ion Mobility Data File Conversions to Leverage Existing Tools and Enable New Workflows Sarah M. Stow1; Hannah Florance1; David A. Weil1; Bryson Gibbons2; Aivett Bilbao2; Richard Knochenmuss3; Ruwan T. Kurulugama1; John…
Klíčová slova
dda, ddapreprocessor, preprocessorpnnl, pnnlhrdm, hrdmdemultiplexing, demultiplexingions, ionsconversion, conversionworkflow, workflowdata, dataall, alllipid, lipidfragmentation, fragmentationtgs, tgsinterpolation, interpolationmobility
Enabling Protein and Oligonucleotide Ion Mobility Data Analysis in BioConfirm with PNNL PreProcessor Data Conversions
2024|Agilent Technologies|Postery
Poster Reprint ASMS 2024 Poster number MP 473 Enabling Protein and Oligonucleotide Ion Mobility Data Analysis in BioConfirm with PNNL PreProcessor Data Conversions Gordon W. Slysz1; Sarah M. Stow1; Jack P. Ryan2; Erin S. Baker2; Rebecca Glaskin1; Michael D. Knierman1;…
Klíčová slova
dda, ddapreprocessor, preprocessorpnnl, pnnlions, ionsbioconfirm, bioconfirmfragmentation, fragmentationstates, statesmobility, mobilitycharge, chargedata, dataquad, quadspectra, spectraisolation, isolationall, allconfirmation
Development and Application of SLIM-based Mobility-Aligned Fragmentation for Protein Analysis
2022|Agilent Technologies|Postery
Development and Application of SLIM-based Mobility-Aligned Fragmentation for Protein Analysis Lauren C Royer; Joshua K McBee, PhD; Kelly L Wormwood Moser, PhD; Daniel DeBord, PhD; Jacob McCabe, PhD | MOBILion Systems, Inc. Chadds Ford, PA Abstract Infusion Data Reduction via…
Klíčová slova
maf, mafhrim, hrimskyline, skylinestitched, stitcheddata, datamobility, mobilityinfusion, infusionfile, filebsa, bsaaligned, alignedframes, frameshigh, highfiles, fileslow, lowfragmentation
Agilent MassHunter IM-MS Browser Software - Quick Start Guide
2015|Agilent Technologies|Manuály
MassHunter IM-MS Browser Software Quick Start Guide Getting Started 6 How do I get started? 6 Terminology 7 Processing and viewing results Exporting data 12 Creating data files 12 User Interface 16 Main functional areas 16 Menu bar 25 File…
Klíčová slova
frame, framebrowser, browserdrift, driftwindow, windowguide, guidefile, fileccs, ccsquick, quickstart, startspectrum, spectrumviewer, viewermenu, menufeature, featureuser, userabundance