BRPI0711967A2 - mass spectrometry biomarker assay - Google Patents

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BRPI0711967A2
BRPI0711967A2 BRPI0711967-4A BRPI0711967A BRPI0711967A2 BR PI0711967 A2 BRPI0711967 A2 BR PI0711967A2 BR PI0711967 A BRPI0711967 A BR PI0711967A BR PI0711967 A2 BRPI0711967 A2 BR PI0711967A2
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biomarker
sample
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mass
biomarkers
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BRPI0711967-4A
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Portuguese (pt)
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Toshihide Nishimura
Atsushi Ogiwara
Takeshi Kawamura
Takao Kawakami
Yutaka Kyono
Mitsuhiro Kanazawa
Fredrik Nyberg
Gyoergy Marko-Varga
Hisase Anyoji
Original Assignee
Astrazeneca Uk Ltd
Medical Proteoscope Co Ltd
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Abstract

ENSAIO DE BIOMARCADOR DE ESPECTROMETRIA DE MASSA. A presente invenção refere-se a um método para determinar a presença de um ou mais biomarcadores de polipeptídeo em uma amostra, compreendendo as etapas de: (a) submeter a amostra a uma análise espectrométrica de massa (MS) e gravação do índice do tempo de retenção e da massa correspondente para cada sinal detectado; (b) correlacionar a massa correspondente a cada sinal a uma base de dados de referência das massas de biomarcador para formar uma correlação entre cada sinal e um biomarcador de referência, e descartar aqueles sinais cujas massas não se correlacionam a uma massa do biomarcador de referência; (c) armazenar aqueles sinais cujas massas se correlacionam com um biomarcador de referência; (d) confirmar a correlação entre cada sinal armazenado e um biomarcador de referência ao combinar o espectro de MS de cada sinal com o espectro de MS do biomarcador de referência na base de dados usando uma medida de similaridade, para definir um conjunto de sinais de correlação positivos; (d) medir a intensidade de cada sinal de correlação positivo e a classificação de sua intensidade absoluto ou a sua intensidade de sinal relativo usando uma função de discriminação; (e) aplicar um limite aos valores de classificação obtidos a partir da função de discriminação para determinar a presença ou ausência do biomarcador.MASS SPECTROMETRY BIOMARKER TEST. The present invention relates to a method for determining the presence of one or more polypeptide biomarkers in a sample, comprising the steps of: (a) subjecting the sample to mass spectrometric analysis (MS) and recording the time index and the corresponding mass for each detected signal; (b) correlate the mass corresponding to each signal to a reference database of the biomarker masses to form a correlation between each signal and a reference biomarker, and discard those signals whose masses do not correlate to a mass of the reference biomarker ; (c) store those signals whose masses correlate with a reference biomarker; (d) confirm the correlation between each stored signal and a reference biomarker by combining the MS spectrum of each signal with the MS spectrum of the reference biomarker in the database using a similarity measure, to define a set of signal positive correlation; (d) measure the intensity of each positive correlation signal and the classification of its absolute intensity or its relative signal intensity using a discrimination function; (e) apply a limit to the classification values obtained from the discrimination function to determine the presence or absence of the biomarker.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ENSAIO DE BIOMARCADOR DE ESPECTROMETRIA DE MASSA"Report of the Invention Patent for "MASS SPECTROMETRY BIOMARKER TEST"

A presente invenção refere-se a um ensaio para biomarcadores. Em particular, a invenção descreve um ensaio multíplex capaz de automati- camente rastrear a presença de biomarcadores em amostras por espectro- metria de massa.The present invention relates to an assay for biomarkers. In particular, the invention describes a multiplex assay capable of automatically tracing the presence of biomarkers in mass spectrometry samples.

Vários marcadores biológicos, conhecidos como biomarcadores, têm sido identificados e estudados através da aplicação de bioquímica e bio- logia molecular para estados clínicos e toxicológicos. Os biomarcadores po- dem ser descobertos tanto em tecidos quanto em biofluidos, onde o sangue é o biofluido mais comum usado em estudos de biomarcadores.Several biological markers, known as biomarkers, have been identified and studied through the application of biochemistry and molecular biology to clinical and toxicological conditions. Biomarkers can be discovered in both tissue and biofluids, where blood is the most common biofluid used in biomarker studies.

Os biomarcadores podem ter um poder preditivo, e como tal po- dem ser usados para predizer ou detectar a presença, nível, tipo ou estágio de condições ou doenças particulares (incluindo a presença ou nível de mi- crorganismos ou toxinas em particular), a susceptibilidade (incluindo a sus- ceptibilidade genética) para condições ou doenças em particular, ou a res- posta a tratamentos particulares (incluindo tratamentos com fármacos). A- credita-se que os biomarcadores vão desempenhar um papel cada vez mais importante no futuro da descoberta e desenvolvimento de fármacos, melho- rando a eficiência da pesquisa e dos programas de desenvolvimento. Os biomarcadores podem ser usados como agentes de diagnóstico, monitores de progresso da doença, monitores de tratamento e pregnosticador do resul- tado clínico. Por exemplo, vários projetos de pesquisa de biomarcadores estão tentando identificar marcadores de cânceres específicos e de doenças cardiovasculares e imunológicas específicas.Biomarkers may have predictive power, and as such may be used to predict or detect the presence, level, type or stage of particular conditions or diseases (including the presence or level of particular microorganisms or toxins), susceptibility (including genetic susceptibility) to particular conditions or diseases, or response to particular treatments (including drug treatments). Biomarkers are believed to play an increasingly important role in the future of drug discovery and development, improving the efficiency of research and development programs. Biomarkers can be used as diagnostic agents, disease progress monitors, treatment monitors, and clinical outcome pregnorizers. For example, several biomarker research projects are trying to identify markers of specific cancers and specific cardiovascular and immune diseases.

Proteínas intactas podem ser ensaiadas de diversas maneiras utilizando tecnologias baseadas em gel como também de separação da fase líquida. A eletroforese de gel bidimensional é usada com misturas de proteí- nas solubilisadas em que as proteínas são separadas com base na carga e no tamanho. As proteínas são transformadas de tal modo que ambas as formas isoméricas, como também as modificações pós-traducionais, são transformadas. A quantificação das proteínas é feita por técnicas de colora- ção, em que ambas as técnicas de pré- e pós coloração podem ser aplica- das. A marcação metabólica também permite que a faixa linear seja estendi- da até 5 ordens de magnitude, oferecendo sensibilidades dentro da faixa fentomolar. A identificação da proteína é realizada a partir de pontos de gel excisados. As proteínas são fragmentadas após degradação e modificação química. As misturas de peptídeos resultantes são extraídas de amostra de gel isolada e subseqüentemente identificadas por espctrometria de massa.Intact proteins can be tested in various ways using gel-based technologies as well as liquid phase separation. Two-dimensional gel electrophoresis is used with solubilized protein mixtures where proteins are separated based on charge and size. Proteins are transformed in such a way that both isomeric forms as well as post-translational modifications are transformed. Protein quantification is done by staining techniques, in which both pre- and post-staining techniques can be applied. Metabolic marking also allows the linear range to be extended up to 5 orders of magnitude, offering sensitivities within the fentomolar range. Protein identification is performed from excised gel points. Proteins are fragmented after degradation and chemical modification. The resulting peptide mixtures are extracted from isolated gel sample and subsequently identified by mass spectrometry.

A HPLC (Cromatografia Líquida de Alto Desempenho) multidi- mensional pode ser usada como uma boa alternativa para separar proteínas ou peptídeos. A mistura de proteína ou peptídeo é passada por uma suces- são de fases ou dimensões estacionárias cromatográficas que dá uma po- tência de transformação mais alta. A HPLC é flexível para muitas aborda- gens experimentais, e várias fases estacionárias e móveis podem ser sele- cionadas por sua adequabilidade em transformar classes de proteína ou peptídeo específicas de interesse, e por compatibilidade umas com as outras e com os métodos de espectrometria de massa a jusante de deteção e iden- tificação. A Cromatografia Líquida de Alto Desempenho é atualmente a me- lhor metodologia para separações de solutos que também permitem a ope- ração automatizada com um alto grau de reprodutibilidade. As configurações em linha desses tipos de plataformas de separação de multimecanismos são comumente aplicadas dentro dos estudos proteômicos.Multidimensional High Performance Liquid Chromatography (HPLC) can be used as a good alternative to separate proteins or peptides. The protein or peptide mixture is passed through a succession of chromatographic stationary phases or dimensions giving a higher transformation power. HPLC is flexible for many experimental approaches, and various stationary and mobile phases can be selected for their suitability for transforming specific protein or peptide classes of interest, and for compatibility with each other and with the spectrometry methods of downstream mass of detection and identification. High Performance Liquid Chromatography is currently the best methodology for solute separations that also allow automated operation with a high degree of reproducibility. The inline configurations of these types of multi-mechanism separation platforms are commonly applied within proteomic studies.

A espctrometria de massa (MS) é também um elemento essen- cial do campo de proteômicos. De fato, a MS é a principal ferramenta usada para estudar e caracterizar proteínas purificadas nesse campo. O link de interface em proteômicos e MS, exibindo centenas ou milhares de proteínas, é feito pela tecnlogia de gel em que a alta resolução pode ser alcançada em um gel único. Os pesquisadores estão utilizando com sucesso o poder de MS para por de lado os géis bidimensionais que originalmente deram aos proteômicos o seu impulso.Mass spectrometry (MS) is also an essential element of the proteomic field. In fact, MS is the main tool used to study and characterize purified proteins in this field. The interface link in proteomics and MS, displaying hundreds or thousands of proteins, is made by gel technology where high resolution can be achieved on a single gel. Researchers are successfully utilizing the power of MS to put aside the two-dimensional gels that originally gave proteomics their momentum.

A aplicação e o desenvolvimento da espctrometria de massa (MS) para identificar proteínas ou peptídeos separados, através de técnicas de separação de fase líquida e/ou técnicas de separação com base em gel, levaram a um avanço tecnológico significativo em análise de expressão de proteína e peptídeo. Há dois métodos principais para a caracterização de espectrometria de massa de proteínas e peptídeos: ionização de desabsor- ção a laser assistida pela matriz (MALDI) e ionização de electrospray (ESI).The application and development of mass spectrometry (MS) to identify separated proteins or peptides through liquid phase separation techniques and / or gel based separation techniques has led to a significant technological advance in protein expression analysis. and peptide. There are two main methods for characterizing protein and peptide mass spectrometry: matrix assisted laser desorption ionization (MALDI) and electrospray ionization (ESI).

Usando várias abordagens, as fontes de íons de MALDI e ESI podem ser combinadas com tempo-de- vôo (TOF) ou outros tipos de analizadores es- pectrométricos de massa para determinar a massa ou a seqüência de peptí- deos.Using various approaches, MALDI and ESI ion sources can be combined with time-to-flight (TOF) or other types of mass spectrometric analyzers to determine the mass or sequence of peptides.

Em MALDI, os peptídeos são co-cristalizados com a matriz, e pulsados com lasers. Esse tratamento vaporiza e ioniza os peptídeos. Os pesos moleculares (massas) dos peptídeos carregados são depois determi- nados em um analizador de TOF. Nesse dispositvo, um campo elétrico ace- lera as moléculas carregadas em direção a um detector, e as diferenças em duração de tempo que os peptídeos ionizados gastam para alcançar o de- tector (o tempo-de-vôo deles) revelam os pesos moleculares dos peptídeos; peptídeos menores alcançam o detector mais rapidamente. Esse método gera perfis de massa de misturas de peptídeos - isto é, perfis dos pesos e quantidades moleculares dos peptídeos na mistura. Esses perfis podem de- pois ser usados para identificar proteínas conhecidas a partir de bancos de dados de seqüência de proteínas.In MALDI, the peptides are co-crystallized with the matrix, and pulsed with lasers. This treatment vaporizes and ionizes the peptides. The molecular weights (masses) of the loaded peptides are then determined in a TOF analyzer. In this device, an electric field accelerates charged molecules toward a detector, and the differences in the length of time that ionized peptides spend to reach the detector (their flight time) reveal the molecular weights of the detectors. peptides; Smaller peptides reach the detector faster. This method generates mass profiles of peptide mixtures - that is, profiles of the weights and molecular quantities of peptides in the mixture. These profiles can then be used to identify known proteins from protein sequence databases.

Fazendo uma interface de ESI-MS com a cromatografia líquida (LC/MS/MS), os peptídeos que são depurados a partir da coluna LC- são introduzidos na fonte de íon do espectrometro de massa. Uma voltagem é aplicada para uma agulha muito fina. A agulha depois atomiza gotículas no analizador espectrométrico de massa, onde as gotículas evaporam e os íons de peptídeos são liberados correspondendo a uma variedade de estados de carga que são fragmentados e a partir dos quais a seqüência pode ser de- terminada. Em LC/MS/MS, os pesquisadores usam dispositivos de LC mi- crocapilares para inicialmente separar peptídeos.By interfacing ESI-MS with liquid chromatography (LC / MS / MS), peptides that are purified from the LC- column are introduced into the ion source of the mass spectrometer. A voltage is applied to a very thin needle. The needle then atomizes droplets into the mass spectrometric analyzer, where the droplets evaporate and the peptide ions are released corresponding to a variety of charge states that are fragmented and from which the sequence can be determined. In LC / MS / MS, researchers use microcapillary LC devices to initially separate peptides.

A espctrometria de massa (MS) é uma técnica analítica valiosa porque ela mede uma propriedade intrínseca de uma biomolécula, sua mas- sa, com sensibilidade muito alta. A MS pode portanto ser usada para medir uma ampla variedade de tipos de moléculas (proteínas, peptídeos, ou quais- quer outras biomoléculas) e uma ampla faixa de materiais de tipos/biológicos de amostras. A preparação da amostra correta é conhecida como sendo crucial para a geração do sinal de MS e resolução e sensibilidade de espec- tra. A preparação da amostra é dessa maneira uma área crucial para a exe- qüibilidade e sensibilidade da análise.Mass spectrometry (MS) is a valuable analytical technique because it measures an intrinsic property of a biomolecule, its mass, with very high sensitivity. MS can therefore be used to measure a wide variety of molecule types (proteins, peptides, or any other biomolecules) and a wide range of sample type / biological materials. Correct sample preparation is known to be crucial for MS signal generation and spectrum resolution and sensitivity. Sample preparation is thus a crucial area for the feasibility and sensitivity of the analysis.

As proteínas são biomacromoléculas que são difíceis de separar por técnicas de separação cromatográfica de fase líquida, devido à transfe- rência de massa desfavorável dentro das partículas do material de coluna cromatográfica, a fase estacionária. Entretanto, as proteínas podem se transformar em formas de unidades menores (peptídeo ou polipeptídeo) por quebrar a ligação de peptídeo que junta dois aminoácidos adjacentes. Isso pode ser realizado pela clivagem enzimática por proteases, proteínas que são capazes de interagir e dissolver ligações de peptídeos em outras proteí- nas. A tripsina é a protease mais comumente usada, usada em estudos de análise de expressão de proteína. Após a degradação enzimática, uma mis- tura complexa de peptídeos resultante será separada e fracionada por cro- matografia capilar. Todos os peptídeos que são a soma das proteínas fra- gentadas na amostra não serão transformados nesse estágio. Os peptídeos que tiverem sido gerados a partir da proteína correspondente não serão se- parados como uma unidade na etapa de fracionamento cromatográfico, mas em vez disso serão separados junto com os peptídeos resultantes de todas as outras proteínas da amostra. Os altos peptídeos de depuração separados e transformados do capilar, serão fraciondos mais comumente com base na carga e hidrofobicidade. Os peptídeos separados são introduzidos em linha a partir da parte cromatográfica da plataforma no espectrometro de massa, dessa maneira evitando possíveis contaminações. Os peptídeos são depois determinados por massa (m/z), a fim de capturar todos os peptídeos presen- tes em uma dada janela de tempo. Em seguida, diversas massas de peptí- deo são selecionadas para seqüenciar (MS/MS), com base em sua abun- dância em dada janela de tempo. Isso é realizado através de uma nova inter- face de amostragem de íon, por meio da ionização de um sistema de espec- trometro de massa de separar íon de ionização por electrospray. A interface usa quadrupolos lineares como guias de íons e separadores de íons para aumentar o desempenho do filtro. íons de separação nos quadrupolos linea- res demonstraram melhorar o ciclo obrigatório do sistema. A excitação dipo- lar de íons separados em um quadrupolo linear é usada para ejetar íons in- desejáveis.Proteins are biomacromolecules that are difficult to separate by liquid phase chromatographic separation techniques due to unfavorable mass transfer within the particles of the chromatographic column material, the stationary phase. However, proteins can turn into smaller unit forms (peptide or polypeptide) by breaking the peptide bond that joins two adjacent amino acids. This can be accomplished by enzymatic cleavage by proteases, proteins that are able to interact and dissolve peptide bonds into other proteins. Trypsin is the most commonly used protease used in protein expression analysis studies. Following enzymatic degradation, a resulting complex mixture of peptides will be separated and fractionated by capillary chromatography. All peptides that are the sum of the failed proteins in the sample will not be transformed at this stage. Peptides that have been generated from the corresponding protein will not be separated as a unit in the chromatographic fractionation step, but will instead be separated together with the resulting peptides from all other proteins in the sample. The high separated and transformed capillary clearance peptides will be fractionated most commonly based on charge and hydrophobicity. The separated peptides are introduced inline from the chromatographic part of the platform into the mass spectrometer, thus avoiding possible contamination. Peptides are then determined by mass (m / z) to capture all peptides present in a given time window. Then several peptide masses are selected to sequence (MS / MS) based on their abundance in a given time window. This is accomplished through a new ion sampling interface by ionizing an electrospray ion separation ion mass spectrometer system. The interface uses linear quadrupoles such as ion guides and ion separators to increase filter performance. Separation ions in linear quadrupoles have been shown to improve the obligatory system cycle. Dipolar excitation of separated ions in a linear quadrupole is used to eject undesirable ions.

Depois da primeira aparição de uma instrumentação bem- sucedida em 1990, a espectrometria de massa de íon separada com ioniza- ção por electrospray (ESI) tornou-se uma ferramenta usada amplamente para análise de investigação. Electrospray é uma fonte suave que pode ioni- zar analisados importantes tais como peptídeos, e proteínas. íons altamente carregados produzidos em ESI podem estender a faixa de analisadores de massa. Os espectômetros de massa de separação têm capacidades favorá- veis tais como capacidade de MS de série flexível (MS n.... ). Nesse proces- so de ionização, o íon precursor é ativado por aceleração em um separador de íon linear seletivo de massa, sob condições pelas quais alguns dos íons formados de fragmentos são instáveis dentro do separador. Após um atraso de tempo, os parâmetros de estabilidade do separador de íons são mudados para permitir a captura de fragmentos que eram anteirormente instáveis. O resultado é um espectro de íon do produto que tem origem a partir dos íons de precursor com uma distribuição de energia interna modificada. É possível acompanhar a evolução da distribuição de energia interna do precursor por muitos milisegundos, após a admitância dos íons de precursor em uma se- paração de íon linear. O espectro de íon do produto de fragmentação de tempo demorado tipicamente exibe produtos de fragmentação seqüencial reduzida levando aos espectros que são mais facilmente interpretados. Di- versos parâmetros experimentais importantes para a fragmentação de tem- po· demorado têm sido identificados e são discutidos. A técnica tem aplica- ções para ambos, íons de precursor pequenos e peptídeos carregados mul- tiplicados.After the first appearance of a successful instrumentation in 1990, electrospray ionization (ESI) separated ion mass spectrometry became a widely used tool for research analysis. Electrospray is a mild source that can ionize important analytes such as peptides, and proteins. Highly charged ions produced in ESI can extend the range of mass analyzers. Separation mass spectrometers have favorable capabilities such as flexible series MS capability (MS n ....). In this ionization process, the precursor ion is activated by acceleration in a mass selective linear ion separator, under conditions whereby some of the fragments ions formed are unstable within the separator. After a time delay, the ion separator stability parameters are changed to allow the capture of fragments that were previously unstable. The result is a product ion spectrum that originates from the precursor ions with a modified internal energy distribution. It is possible to follow the evolution of the internal energy distribution of the precursor for many milliseconds after admitting the precursor ions in a linear ion separation. The ion spectrum of the time-consuming fragmentation product typically exhibits reduced sequential fragmentation products leading to the more easily interpreted spectra. Several experimental parameters important for time fragmentation have been identified and discussed. The technique has applications for both small precursor ions and multiplied charged peptides.

A Espctrometria de massa em série (MS/MS) está no âmago das mais modernas investigações espectrométricas de massa de misturas com- plexas. A fragmentação envolve a ativação de um íon precursor através de colisões com um gás alvo e pode produzir fragmentos carregados e neutros. A natureza dos íons de fragmentos, como também suas intensidades, é mui- tas vezes indicadora da estrutura do íon precursor e dessa maneira pode render informações úteis para a identificação de analisados desconhecidos, como também prover uma técnica de rastreamento útil para diferentes clas- ses de analisados. A ativação através de colisões múltiplas prolonga a ativa- ção do tempo e permite que energias mais altas sejam depositadas nos íons precursores. Pressões de gás de colisão mais altas também implicam taxas de relaxamento mais altas.Serial mass spectrometry (MS / MS) is at the heart of the latest mass spectrometric investigations of complex mixtures. Fragmentation involves activation of a precursor ion through collisions with a target gas and can produce charged and neutral fragments. The nature of fragment ions, as well as their intensities, is often indicative of the precursor ion structure and thus can yield useful information for identifying unknown analytes, as well as providing a useful tracking technique for different classes. of analyzed. Activation through multiple collisions prolongs time activation and allows higher energies to be deposited on the precursor ions. Higher collision gas pressures also imply higher relaxation rates.

Enquanto que a combinação da separação de proteína por elec- troforese de gel D2 e análise por espctrometria de massa têm sido conside- radas como sendo úteis para a análise de biomarcador, sistemas multíplex capazes de analisar diversos biomarcadores estão atualmente no estágio experimental.While the combination of protein separation by D2 gel electrophoresis and mass spectrometric analysis has been found to be useful for biomarker analysis, multi-duplex systems capable of analyzing various biomarkers are currently at the experimental stage.

Muitas doenças têm sido apresentadas como estando associa- das a um padrão complexo de biomarcadores, que podem ser diagnóstico para a doença ou indicativo da resposta ao tratamento do fármaco por um paciente. Esses padrões muitas vezes envolvem diversos biomarcadores, requerendo análises simultâneas múltiplas. Existe uma necessidade, dessa maneira, de um sistema capaz de ensaiar diversos biomarcadores simulta- neamente. Idealmente, o sistema poderia ser automatizado.Many diseases have been presented as being associated with a complex pattern of biomarkers, which may be diagnostic for the disease or indicative of a patient's response to drug treatment. These patterns often involve multiple biomarkers, requiring multiple simultaneous analyzes. There is thus a need for a system capable of testing several biomarkers simultaneously. Ideally, the system could be automated.

Sumário da InvençãoSummary of the Invention

A invenção provê um ensaio para biomarcadores em uma amos- tra biológica que é automatizada e acurada. O ensaio conta com a espctro- metria de massa para identificar biomarcadores, e é referido aqui a seguir como ensaio de biomarcador de espctrometria de massa (MSBA).The invention provides an assay for biomarkers in a biological sample that is automated and accurate. The assay relies on mass spectrometry to identify biomarkers, and is referred to hereinafter as the mass spectrometry biomarker (MSBA) assay.

A invenção provê um método para determinar a presença de um ou mais biomarcadores de polipeptídeos preferivelmente em amostra de tes- te de ser humano, que pode incluir amostras de teste de não-humanos, que está tipicamente confinada em um volume de um biofluido contendo proteí- nas de ocorrência natural dentro de uma quantidade de tecido, sangue, ou outros espécimes clinicamente obtidos.The invention provides a method for determining the presence of one or more polypeptide biomarkers preferably in a human test sample, which may include non-human test samples, which is typically confined to a volume of a protein-containing biofluid. - naturally occurring within a quantity of clinically obtained tissue, blood, or other specimens.

O método preferivelmente compreende as etapas a seguir:The method preferably comprises the following steps:

(a) submeter a amostra a uma análise espectrométrica de massa (MS) e registrar o índice do tempo de retenção e massa correspondente pa- ra cada sinal detectado;(a) subject the sample to mass spectrometric analysis (MS) and record the retention time and mass index corresponding to each detected signal;

(b) correlacionar, a massa que corresponde a cada sinal, a um banco de dados de referência mantendo um conjunto master de massas de biomarcador de uma doença ou alteração biológica conhecidas, para formar uma correlação entre cada sinal de amostra de teste e um biomarcador do conjunto mestre de biomarcadores dentro do banco de dados de referência, e descartar aqueles sinais de teste cujas massas não são correlatas a uma massa de biomarcador de referência no conjunto de dados-mestre;(b) correlate the mass corresponding to each signal to a reference database maintaining a master set of biomarker masses of a known disease or biological change to form a correlation between each test sample signal and a biomarker. the master set of biomarkers within the reference database, and discard those test signals whose masses do not correlate with a reference biomarker mass in the master data set;

(c) armazenar esses sinais de amostras de teste cujas massas são correlacionadas com um biomarcador de referência nos dados-mestre;(c) store these signals from test samples whose masses are correlated with a reference biomarker in the master data;

(d) confirmar a correlação entre cada sinal armazenado e um biomarcador de referência, igualando o espectro de MS de cada sinal com o espectro de MS do biomarcador de referência no banco de dados, usando uma medida de similaridade para definir um conjunto de sinais positivamente correlacionados;(d) confirm the correlation between each stored signal and a reference biomarker by equating the MS spectrum of each signal with the MS spectrum of the reference biomarker in the database, using a similarity measure to positively define a signal set. correlated;

(d) medir a intensidade de cada sinal de teste armazenado posi- tivamente correlacionado o sinal e a classificando sua intensidade de sinal absoluta, ou sua intensidade de sinal relativa, usando uma função de discri- minação;(d) measuring the intensity of each positively correlated stored test signal and classifying it by its absolute signal intensity, or relative signal intensity, using a discretion function;

(e) aplicar um limite para anotar os valores obtidos a partir da função de discriminação para determinar a presença ou ausência do biomar- cador.(e) apply a limit to note the values obtained from the discrimination function to determine the presence or absence of the biomarker.

Preferivelmente, o método da invenção usa o conjunto de dados- mestre na fase de rastreamento da amostra de teste.Preferably, the method of the invention uses the master data set in the test sample tracking phase.

Vantajosamente, o método filtra e rstreia a massa e as identida- des de seqüências de conjuntos de dados que são baseadas em cada uma das propriedades únicas de carga, massa, espectros de seqüências associ- ados com certas seqüências de proteínas identificadas no conjunto de da- dos-mestre.Advantageously, the method filters and streams the mass and sequence identities of datasets that are based on each of the unique load, mass, sequence spectra properties associated with certain protein sequences identified in the data set. - dos-masters.

Em um primeiro aspecto, dessa maneira, a invenção provê um método para determinar a presença de um ou mais biomarcadores de poli- peptídeos em uma amostra, compreendendo as etapas de:In a first aspect, therefore, the invention provides a method for determining the presence of one or more polypeptide biomarkers in a sample, comprising the steps of:

(a) submeter a amostra a uma análise espectrométrica de massa (MS) e registrar o índice do tempo de retenção e a massa correspondente para cada sinal detectado;(a) subject the sample to mass spectrometric analysis (MS) and record the retention time index and corresponding mass for each detected signal;

(b) correlacionar a massa correspondente a cada sinal para um banco de dados de referência de massas de biomarcador para formar uma correlação entre cada sinal e um biomarcador de referência, e descartar a- queles sinais cujas massas não se correlacionam a uma massa de biomar- cador de referência;(b) correlating the mass corresponding to each signal to a biomarker mass reference database to form a correlation between each signal and a reference biomarker, and discarding those signals whose masses do not correlate to a biomark mass - reference holder;

(c) armazenar aqueles sinais cujas massas se correlacionam com o biomarcador de referência;(c) store those signals whose masses correlate with the reference biomarker;

(d) confirmar a correlação entre cada sinal armazenado e um biomarcador de referência, combinando o espectro de MS de cada sinal com o espectro de MS do biomarcador de referência no banco de dados, usando uma medida de similaridade para definir um conjunto de sinais positivamente correlacionados;(d) confirm the correlation between each stored signal and a reference biomarker by combining the MS spectrum of each signal with the reference biomarker MS spectrum in the database, using a similarity measure to positively define a signal set. correlated;

(d) medir a intensidade de cada sinal correlacionando positiva- mente o sinal de teste e classificando sua intensidade de sinal absoluta ou sua intensidade de sinal relativa, usando uma função de discriminação;(d) measure the intensity of each signal by positively correlating the test signal and classifying its absolute signal strength or its relative signal strength using a discrimination function;

(e) aplicar um princípio para anotar os valores obtidos a partir das função de discriminação para determinar a presença ou ausência do biomarcador.(e) apply a principle to note the values obtained from the discrimination functions to determine the presence or absence of the biomarker.

O método da invenção permite que os usuários analisem, simul- taneamente, centenas ou milhares de biomarcadores em uma amostra. O método conta com um banco de dados de biomarcadores, que mostraram estar associados com a doença, que compreende dados de massa e espec- trais para cada um dos biomarcadores e permite que os ditos biomarcadores sejam indentificados precisamente pelo software MSBA, em uma dada a- mostra. Investigando os peptídeos presentes em uma amostra e eliminando as seqüências indesejáveis com base no índice do tempo de retenção, que se correlaciona com o tempo de chegada do peptídeo no detector de MS1 acima de 30.000 seqüências podem ser analisadas em minutos, e determi- nados biomarcadores identificados com alta confiança. O método é automa- tizável, a produtividade operacional alta e operável por técnicos relativamen- te não-experientes.The method of the invention allows users to simultaneously analyze hundreds or thousands of biomarkers in a sample. The method has a database of biomarkers, which have been shown to be associated with the disease, which comprises mass and spectral data for each of the biomarkers and allows said biomarkers to be precisely identified by the MSBA software at a given time. - show. Investigating the peptides present in a sample and eliminating undesirable sequences based on the retention time index, which correlates with the arrival time of the peptide in the MS1 detector, over 30,000 sequences can be analyzed in minutes, and certain biomarkers can be analyzed. identified with high confidence. The method is automated, the operating productivity high and operable by relatively inexperienced technicians.

A amostra pode ser submetida à análise de MS sem procedi- mentos de separação anteriores. Em tal modalidade, a amostra é preferivel- mente analisada por infusão direta usando princípios de nano- electrospray estático, análise de injeção de fluxo e injeção de fluxo com enriquecimento da amostra.The sample may be subjected to MS analysis without prior separation procedures. In such an embodiment, the sample is preferably analyzed by direct infusion using principles of static nanoelectrospray, flow injection analysis and sample enrichment flow injection.

Vantajosamente, a amostra é processada antes da análise de MS, preferivelmente para separar os componentes da amostra antes de car- regá-los na MS. Por exemplo, o processamento da amostra compreende separação da amostra por cromatografia líquida de pressão alta de fase úni- ca ou multi-fases (HPLC).Advantageously, the sample is processed prior to MS analysis, preferably to separate the sample components before loading them into the MS. For example, sample processing comprises sample separation by single phase or multi-phase high pressure liquid chromatography (HPLC).

O próprio sistema de MS é preferivelmente ionização por elec- trospray (ESI) MS, ionização de desabsorção a laser assistida pela matriz - tempo de vôo de (MALDI-TOF) MS ou ionização de desabsorção a laser de superfície aumentada - tempo de vôo de (SELDI-TOF) MS.The MS system itself is preferably electrospray (ESI) MS ionization, matrix assisted laser desorption ionization - (MALDI-TOF) MS flight time or increased surface laser desorption ionization - flight time of (SELDI-TOF) MS.

O método de acordo com a invenção é vantajosamente automa- tizado e realizado sob controle de computador. A identificação de biomarca- dores em uma amostra é feita por comparação com os dados de referência para os ditos biomarcadores; preferivelmente, massa de referência e dados espectrais de MS para uma pluralidade de biomarcadores são armazenados em um computador.The method according to the invention is advantageously automated and performed under computer control. The identification of biomarkers in a sample is made by comparison with the reference data for said biomarkers; preferably reference mass and MS spectral data for a plurality of biomarkers are stored in a computer.

Espectros de MS de referência para um biomarcador definido são preferivelmente espectros proporcionais obtidos dos dados reais e me- didos obtidos por um cálculo de agregação.Reference MS spectra for a defined biomarker are preferably proportional spectra obtained from actual and measured data obtained by an aggregation calculation.

O método da invenção pode ser implementado de duas manei- ras; usando padrões internos para prover uma referência para a intensidade de sinal quantificada, e sem tais padrões. Dessa maneira, em uma modali- dade, um ou mais padrões internos são adicionados para a amostra antes da análise por MS. Preferivelmente, os padrões internos são rotulados.The method of the invention may be implemented in two ways; using internal standards to provide a reference for quantified signal strength, and without such standards. Thus, in one embodiment, one or more internal standards are added to the sample prior to MS analysis. Preferably, the internal standards are labeled.

Em tal implementação da invenção, a intensidade de sinal abso- luta para cada sinal de biomarcador é classificada pela medida da intensida- de de sinal do biomarcador e comparando-a à intensidade de sinal de um ou mais padrões internos conhecidos.In such an implementation of the invention, the absolute signal strength for each biomarker signal is classified by measuring the signal strength of the biomarker and comparing it to the signal strength of one or more known internal standards.

Em uma implementação alternativa, a amostra é processada sem a adição de padrões internos. Em tal modalidade, a intensidade de sinal relativa é classificada pela medida da relação entre as intensidades de sinal do biomarcador individual em um paciente, e a intensidade de sinal de refe- rência para um grupo de pacientes.In an alternative implementation, the sample is processed without the addition of internal standards. In such an embodiment, the relative signal strength is classified by measuring the relationship between the individual biomarker signal strengths in a patient and the reference signal strength for a group of patients.

O biomarcador pode ser descrito como "uma característica que é objetivamente medida e avaliada como um indicador de processos biológi- cos normais, processos patogênicos ou respostas farmacológicas a uma intervenção terapêutica". Um biomarcador é qualquer indicador identificável e mensurável associado a uma condição ou doença em particular, em que existe uma correlação entre a presença ou nível do biomarcador e algum aspecto da condição ou doença (incluindo a presença de, o nível ou nível de mudança de, o tipo de, o estágio de, a susceptibilidade para a condição ou doença, ou a responsividade a um fármaco usado para tratar a condição ou doença). A correlação pode ser qualitativa, quantitativa, ou ambas, qualitati- va e quantitativa. Tipicamente, um biomarcador é um composto, fragmento de composto ou grupo de compostos. Tais compostos podem ser quaisquer compostos encontrados ou produzidos por um organismo, incluindo proteí- nas (e peptídeos), ácidos nucléicos e outros compostos.The biomarker can be described as "a trait that is objectively measured and evaluated as an indicator of normal biological processes, pathogenic processes or pharmacological responses to a therapeutic intervention." A biomarker is any identifiable and measurable indicator associated with a particular condition or disease, where there is a correlation between the presence or level of the biomarker and some aspect of the condition or disease (including the presence of, the level or level of change of, the type of, stage of, susceptibility to the condition or disease, or responsiveness to a drug used to treat the condition or disease). The correlation may be qualitative, quantitative, or both qualitative and quantitative. Typically, a biomarker is a compound, compound fragment or group of compounds. Such compounds may be any compounds found or produced by an organism, including proteins (and peptides), nucleic acids and other compounds.

A amostra pode ser qualquer substância biológica de interesse, mas é vantajosamente um tecido biológico e preferivelmente um fluido bioló- gico tal como sangue ou plasma.The sample may be any biological substance of interest, but is advantageously a biological tissue and preferably a biological fluid such as blood or plasma.

O método da invenção conta com a correlação de sinais de MS observados com massas de referência e espectros de MS de biomarcadores conhecidos. Os dados de referência são preferivelmente armazenados em um servidor de computador, que permite o procedimento inteiro ser realizado sob o controle do computador.The method of the invention relies on the correlation of observed MS signals with known reference masses and MS spectra of biomarkers. Reference data is preferably stored on a computer server, which allows the entire procedure to be performed under computer control.

Os sinais são correlacionados aos padrões de referência por comparação, por exemplo usando funções computacionais como descrito aqui a seguir. Preferivelmente, os sinais são caracterizados como "positivo" ou "negativo", de acordo com se um nível de limite de similaridade é alcançado; sinais que são negativos e não alcançam o nível de limite de similaridade são descar- tados no processo de MSBA, enquanto que os sinais que são positivos são combinados com biomarcadores e resultam em um diagnóstico da presença dos ditos biomarcadores em uma amostra biológica.Signals are correlated to reference standards by comparison, for example using computational functions as described hereinafter. Preferably, the signals are characterized as "positive" or "negative" according to whether a similarity threshold level is reached; signals that are negative and do not reach the similarity threshold level are discarded in the MSBA process, while signals that are positive are combined with biomarkers and result in a diagnosis of the presence of said biomarkers in a biological sample.

A intensidade de sinal é medida com referência a padrões de controle conhecidos adicionados à amostra biológica, ou por comparação com uma intensidade de referência calculada através de um grupo de paci- entes, dependendo da implementação do ensaio de MSBA.Signal intensity is measured by reference to known control standards added to the biological sample, or by comparison with a reference intensity calculated by a group of patients, depending on the implementation of the MSBA assay.

No caso de implementação com padrões, a classificação de MSBA dos sinais do biomarcador é calculada pela relação entre o sinal de biomarcador presente na amostra e o padrão interno adicionado à amostra. Todos os biomarcadores em um ensaio múltiplo serão analisados da mesma maneira resultando em um fator de classificação de MSBA final.In case of implementation with standards, the MSBA classification of biomarker signals is calculated by the relationship between the biomarker signal present in the sample and the internal standard added to the sample. All biomarkers in a multiple assay will be analyzed in the same manner resulting in a final MSBA classification factor.

A fim de ter quantificação absoluta integrada à metodologia de MSBA, o uso de padrões calibradores internos é preferido. Tais padrões são, por exemplo, isotopo rotulado, fazendo a leitura do ensaio altamente acura- da em termos de seqüência de proteínas, como também vantajosos em ter- mos de quantificação absoluta. Seqüências de calibragem integradas dentro do rastreamento de MSBA permitirão a mensuração de níveis de biomarca- dor de proteína absoluta no sangue, ou em qualquer outra amostra clínica.In order to have absolute quantification integrated with the MSBA methodology, the use of internal calibrator standards is preferred. Such standards are, for example, labeled isotope, reading the assay highly accurate in terms of protein sequence as well as advantageous in terms of absolute quantitation. Integrated calibration sequences within MSBA screening will allow measurement of absolute protein biomarker levels in the blood, or in any other clinical specimen.

Um novo método é provido, composto de múltiplas etapas liga- das, para detectar e quantificar os biomarcadores de seqüências de proteí- nas com uma leitora multíplex em que os níveis de expressão de, mas não restritos a, 2-100 biomarcadores podem ser mapeados em uma única leitura da memória de MSBA. O sistema de MSBA é desenvolvido em uma plata- forma de fase líquida que pode manipular o mapeamento de diagnóstico de linha única, ou uma configuração de fluxo múltiplo com processamento de amostras paralelo simultâneo, dessa maneira aumentando a capacidade e a produtividade operacional do sistema. O modo de detecção do método de MSB é a identificação acurada da massa e a determinação da seqüência, e subseqüente quantificação por espctrometria de massa.A new multi-step linked method is provided to detect and quantify protein sequence biomarkers with a multi-duplex reader in which expression levels of, but not restricted to, 2-100 biomarkers can be mapped. in a single read from MSBA memory. The MSBA system is developed on a liquid phase platform that can handle single-line diagnostic mapping, or a multiple flow configuration with simultaneous parallel sample processing, thereby increasing system capacity and operating productivity. The detection mode of the MSB method is the accurate mass identification and sequence determination, and subsequent quantification by mass spectrometry.

Essa metodologia pode ser aplicada a qualquer tipo de amostra biológica que está em, ou pode ser transformada em, uma forma líquida. A metodologia de MSBA pode também processar amostras de quaisquer tipos de processos celular ou de biotecnologia em que, por exemplo, os perfis ci- néticos são medidos durante o tempo. Essa análise de horas extraordiárias é realizada por introdução subseqüente da amostra na plataforma de MSBA automaticamente além do tempo. A capacidade de análise inteira de fazer o perfil de diagnóstico de MSBA é inteiramente controlada por computador incluindo a avaliação de sinal de massa, a análise da seqüencia, a quantifi- cação multíplex colocando em peso a discriminação e finalmente o diagnós- tico de MSBA SCORE (CLASSIFICAÇÃO DE MSBA). Todas as etapas in- termediárias dentro do ciclo de MSBA que seguem nessa plataforma são avaliadas por algoritmos dedicados que fazem a tomada de decisão acurada a partir da quantidade maciça de dados gerados em cada ciclo de análise de MSBA de qualquer amostra biológica dada.This methodology can be applied to any type of biological sample that is in, or can be transformed into, a liquid form. The MSBA methodology can also process samples of any type of cell or biotechnology process where, for example, the kinetic profiles are measured over time. This overtime analysis is performed by subsequent introduction of the sample into the MSBA platform automatically over time. The entire analysis capability of profiling MSBA is fully computer controlled including mass signal evaluation, sequence analysis, multi-duplex quantification by weighting discrimination and ultimately MSBA SCORE diagnostics. (MSBA CLASSIFICATION). All intermediate steps within the MSBA cycle that follow this platform are evaluated by dedicated algorithms that make accurate decision making from the massive amount of data generated in each MSBA analysis cycle of any given biological sample.

O método de MSBA resulta na identificação de peptídeos espe- cíficos, como também variantes dos mesmos modificadas bioquimicamente, presentes como entidades separadas, ou presentes dentro de misturas complexas de proteínas e peptídeos. Cada peptídeo pode ser definido por uma seqüência específica de aminoácidos, que pode ser seletivamente iden- tificada ou por sua massa precisa, ou suas propriedades de ligação de imu- noafinidade únicas para um dado reagente imunológico.The MSBA method results in the identification of specific peptides as well as biochemically modified variants thereof present as separate entities or present within complex mixtures of proteins and peptides. Each peptide can be defined by a specific amino acid sequence, which can be selectively identified or by its precise mass, or its unique immunoaffinity binding properties for a given immunological reagent.

O método permite a identificação de identidades de proteína es- tatisticamente significativas e versões modificadas das mesmas. Além do mais, é possível medir as quantidades relativas de cada biomarcador na amostra, mesmo sem o uso de padrões internos. Alternativamente, quantifi- cações absolutas podem ser feitas de cada biomarcador separadamente em qualquer amostra biológica dada, pelo uso de padrões internos, em que es- ses padrões internos (por exemplo, n=l-20) são as seqüências de proteína dos biomarcadores. Esses padrões internos podem depois ser feitos como seqüências de aminoácidos frios, ou como seqüências de aminoácidos rotu- lados de isótopos. Os padrões têm seqüências idênticas aos biomarcadores selecionados, com a possível exceção da marcação.The method allows the identification of statistically significant protein identities and modified versions of them. Furthermore, it is possible to measure the relative amounts of each biomarker in the sample even without the use of internal standards. Alternatively, absolute quantifications can be made of each biomarker separately in any given biological sample by the use of internal standards, where these internal standards (eg, n = 1-20) are the protein sequences of the biomarkers. These internal patterns can then be made as cold amino acid sequences, or as isotope-labeled amino acid sequences. The patterns have sequences identical to the selected biomarkers, with the possible exception of marking.

O método combina diversas etapas chave que resultam em pro- cessamento, separação, isolamento, e identificação específicos das seqüên- cias de proteínas únicas presentes em uma amostra de material biológico. O método pode ser aplicado a amostras clínicas de seres humanos. O método pode também ser aplicado a amostras derivadas de animais não-humanos.The method combines several key steps that result in specific processing, separation, isolation, and identification of unique protein sequences present in a sample of biological material. The method can be applied to clinical specimens from humans. The method may also be applied to samples derived from non-human animals.

Proveu-se um método de multietapas para identificar a identida- de de seqüências de proteínas únicas apresentadas por exemplo como uni- dades de massa atômica de entidades de uma amostra biológica, que tem provado ter uma alteração quantitativa em um dado grupo de biomarcador multíplex, o tamanho do qual pode variar por exemplo entre 2-100, de uma dada amostra.A multistep method has been provided to identify the identity of unique protein sequences presented for example as atomic mass units of entities from a biological sample, which has been shown to have a quantitative change in a given multi-duplex biomarker group, the size of which may vary for example from 2-100 of a given sample.

Nós, além do mais, provemos um método para determinar ou confirmar que os biomarcadores, em qualquer amostra biológica específica, tem o desvio quantitativo múltiplo de um conjunto de biomarcadores de se- qüências de proteínas que é predeterminado em amostra clínica, celular, ou de qualquer outro tipo. Essa alteração quantitativa é finalmente calculada pelo algoritmos de MSBA para gerar um MSBA SCORE que será a leitura do diagnóstico.We further provide a method for determining or confirming that biomarkers in any specific biological sample have the multiple quantitative deviation of a set of protein sequence biomarkers that is predetermined in a clinical, cellular, or cellular sample. any other kind. This quantitative change is finally calculated by the MSBA algorithms to generate an MSBA SCORE that will read the diagnosis.

Adicionalmente, similaridades estatisticamente significativas po- dem ser detectadas e registradas como identidades de seqüências de prote- ínas únicas, ou identidades de peptídeos múltiplos. Determinar estatistica- mente similaridades significativas envolve usar bancos de dados de seqüên- cias de proteína e gene publicamente disponíveis, como também algoritmos desenvolvidos especificamente para atender as demandas da metodologia de MSBA.Additionally, statistically significant similarities can be detected and recorded as single protein sequence identities, or multiple peptide identities. Statistically determining significant similarities involves using publicly available protein and gene sequence databases, as well as algorithms developed specifically to meet the demands of the MSBA methodology.

A integração de etapas do processo para identificação de bio- marcador é vantajosa. O processo integrado conta com os princípios a se- guir: 1) alta qualidade do material clínico biomédico, 2) processamento de amostra reproduzível e de alta velocidade com separações das fases líqui- das subseqüentes, 3) determinação quantitativa e qualitativa acurada de um conjunto múltiplo de biomarcadores e 4) algoritmos que vão controlar a ge- ração de dados e calcular e permitir o isolamento dos biomarcadores em um grupo de seqüência de proteína múltiplo, um por um. Breve Descrição das FigurasThe integration of process steps for biomarker identification is advantageous. The integrated process has the following principles: 1) high quality biomedical clinical material, 2) reproducible, high-speed sample processing with subsequent liquid phase separations, 3) accurate quantitative and qualitative determination of a set multiple biomarkers and 4) algorithms that will control data generation and calculate and allow the isolation of biomarkers into a multiple protein sequence group one by one. Brief Description of the Figures

Figura 1 mostra uma ilustração esquemática do princípio de MSBA.Figure 1 shows a schematic illustration of the principle of MSBA.

A Figura 2 ilustra com mais detalhes os procedimentos de mani- pulação de dados envolvidos em MSBA.Figure 2 illustrates in more detail the data handling procedures involved in MSBA.

A Figura 3 mostra um espectro de massa de uma amostra de sangue de um paciente com doença pulmonar. Biomarcadores múltiplos são identificados na amostra.Figure 3 shows a mass spectrum of a blood sample from a patient with lung disease. Multiple biomarkers are identified in the sample.

A Figura 4 mostra um exemplo de comentário de biomarcador feito a partir do ensaio múltiplo, apresentado pelo espectro de MS em que o biomarcador foi reconhecido pelo software de MSBA, e o acompanhamento do espectro de MS/MS que representa o biomarcador de C- VLFPYGGCQGNGNK resultante.Figure 4 shows an example of biomarker comment made from the multiple assay, presented by the MS spectrum in which the biomarker was recognized by the MSBA software, and the MS / MS spectrum tracking representing the C-VLFPYGGCQGNGNK biomarker. resulting.

A Figura 5 mostra um exemplo de avaliar a previsibilidade de um modelo de MSBA com 11 sinais de biomarcadores nos dados de amostra de 19 pacientes, como descrito no Exemplo 2. 10 casos e 9 controles foram usados como se fossem amostras cegas. A classificação de MSBA para ca- da sujeito foi calculada usando Eq.5. Nesse exemplo, sujeitos cuja classific- cação de MSBA foi igual ou superior a 1, foram diagnosticados como casos (círculos vermelhos). Sob outros aspectos, o indivíduo foi considerado como sendo um controle (círculos azuis). A exatidão do prognóstico foi de 100%.Figure 5 shows an example of evaluating the predictability of an MSBA model with 11 biomarker signals in the 19 patient sample data as described in Example 2. 10 cases and 9 controls were used as blind samples. The MSBA classification for each subject was calculated using Eq.5. In this example, subjects whose MSBA score was 1 or higher were diagnosed as cases (red circles). In other respects, the individual was considered to be a control (blue circles). The accuracy of the prognosis was 100%.

A Figura 6 mostra os resultados de autodiscriminação usando um modelo de MSBA com 10 sinais sobre os dados de amostra de 96 paci- entes, como descrito no Exemplo 3. Cada ponto representa um paciente, e o eixo vertical representa a classificação discriminatória (z), calculada usando Eq. 6. Se essa classificação tivesse sido >0, seria interpretada como um ca- so da doença (círculos vermelhos). Sob outros aspectos, o indivíduo foi con- siderado como sendo um controle (círculos azuis). A exatidão da previsão foi 83,3%.Figure 6 shows the self-discrimination results using a 10-sign MSBA model over 96 patient sample data as described in Example 3. Each dot represents a patient, and the vertical axis represents the discriminatory classification (z). , calculated using Eq. 6. If this classification had been> 0, it would be interpreted as a case of the disease (red circles). In other respects, the individual was considered to be a control (blue circles). The forecast accuracy was 83.3%.

Descrição Detalhada da InvençãoDetailed Description of the Invention

BiomarcadoresBiomarkers

A definição do FDA de biomarcador é "uma característica que é objetivamente medida e avaliada como um indicator de processos biológicos normais, processos patogênicos, ou respostas farmacológicas para uma in- tervenção terapêutica".The FDA definition of biomarker is "a feature that is objectively measured and evaluated as an indicator of normal biological processes, pathogenic processes, or pharmacological responses to a therapeutic intervention."

Como usado aqui a seguir, o termo "biomarcador" refere-se a um polipeptídeo que pode ser usado para monitorar a presença ou o pro- gresso de uma doença, consistente com a definição do FDA acima.As used hereinafter, the term "biomarker" refers to a polypeptide that can be used to monitor the presence or progression of a disease consistent with the definition of the FDA above.

Biomarcadores podem ser usados como agentes de diagnóstico, monitores da progressão da doença, monitores de tratamento e previsores de resultado clínico. Por exemplo, vários projetos de pesquisa de biomarca- dores estão tentando identificar marcadores de cânceres específicos, e de doenças cardiovasculares e imunológicas específicas.Biomarkers can be used as diagnostic agents, disease progress monitors, treatment monitors, and clinical outcome predictors. For example, several biomarker research projects are trying to identify markers of specific cancers, and specific cardiovascular and immune diseases.

Algumas dessas proteínas associadas a doenças podem ser identificadas como novos alvos de fármacos, e algumas podem ser úteis como biomarcadores do progresso da doença. Tais biomarcadores podem ser usados para melhorar o desenvolvimento clínico de um fármaco novo ou para desenvolver novos diagnósticos para a doença em particular.Some of these disease-associated proteins may be identified as new drug targets, and some may be useful as biomarkers of disease progress. Such biomarkers may be used to improve the clinical development of a new drug or to develop new diagnoses for the particular disease.

Proteínas associadas a doenças são conhecidas na técnica, e seu uso como biomarcadores para a doença está estabelecido. Tais biomar- cadores podem ser monitorados por meio da presente invenção. Novas pro- teínas associadas à doenças, entretanto, podem ser identificadas. A detec- ção de proteínas associadas a doenças pode ser realizada, por exemplo, pelo método a seguir. Amostras de proteína são tiradas de pacientes únicos ou de grupos de pacientes. Essas amostras podem ser células, tecidos, ou fluidos biológicos que são processados para extrair e enriquecer os constitu- intes de proteína e/ou peptídeo. Tipicamente o processo acarreta a divisão na fase de solução, mas podem também incluir o estabelecimento de com- ponentes de proteína e/ou ligados a matrizes de sólidos. Após a separação e análise (proteômicas, peptidonômicas), impressões digitais de expressão são produzidas para ambos os indivíduos doentes e saudáveis por medição qualitativa e quantitativa. Essas impressões digitais podem ser usadas como idetificadores únicos para distinguir indivíduos e/ou estabelecer e/ou acom- panhar certos processos naturais ou de doença. Esses protótipos de impres- sões digitais são estabelecidos para cada amostra/indivíduo individual e são registrados como valores numéricos em um banco de dados de computador. As impressões digitais são depois analisadas usando ferramentas de bioin- formática para identificar e selecionar as proteínas ou peptídeos que estão presentes nas impressões digitais do protótipo, e cuja expressão pode ou não pode estar presente de maneira diferente nas amostras derivadas das amostras de sujeitos saudáveis e doentes. Essas proteínas/peptídeos são depois adicionalmente caracterizadas e perfis detalhados são produzidos, que identificam as propriedades físicas características das proteínas ou pep- tídeos. Quer seja uma proteína/peptídeo singular ou grupos de proteí- nas/peptídeos, podem ser determinados para ser significativamente associ- ados com certos processos naturais ou doentios.Disease-associated proteins are known in the art, and their use as biomarkers for disease is established. Such biomarkers may be monitored by the present invention. New disease-associated proteins, however, can be identified. Detection of disease-associated proteins may be performed, for example, by the following method. Protein samples are taken from single patients or from patient groups. Such samples may be cells, tissues, or biological fluids that are processed to extract and enrich the protein and / or peptide constituents. Typically the process entails division in the solution phase, but may also include the establishment of protein and / or solid matrix-bound components. After separation and analysis (proteomics, peptidonomics), expression fingerprints are produced for both sick and healthy individuals by qualitative and quantitative measurement. These fingerprints can be used as unique identifiers to distinguish individuals and / or establish and / or track certain natural or disease processes. These fingerprint prototypes are established for each individual sample / individual and are recorded as numeric values in a computer database. Fingerprints are then analyzed using bioinformatics tools to identify and select the proteins or peptides that are present in the prototype fingerprints, and whose expression may or may not be present differently in samples derived from healthy and healthy subjects. sick These proteins / peptides are further characterized and detailed profiles are produced which identify the characteristic physical properties of the proteins or peptides. Whether it is a single protein / peptide or protein / peptide groups, can be determined to be significantly associated with certain natural or unhealthy processes.

Espctrometria de massaMass spectrometry

A Espctrometria de massa é o método de escolha para as análi- ses de proteínas e peptídeos. A pesquisa com o biomarcador moderno des- coberto emprega dois princípios principais de espctrometria de massa: MALDI-TOF (tempo de vôo de ionização de desabsorção a laser assistida pela matriz) espctrometria de massa em que as proteínas são analisadas em um estado cristalino, e ESI (ionização por electrospray) espectrometria de massa em que as proteínas são analisadas em estado líquido. Adicional- mente, uma aplicação de chip de superfície aumentada de MALDI, chamada ionização de desabsorção a laser de superfície aumentada (SELDI), tem sido usada ampalmente em estudos de descoberta de biomarcador. Vide, por exemplo, Petricoin et al., Lancet, 16, 572-577, 2002; Alexe et al, Proteo- mics. 2004, 4766-4783; and Liotta et al., Endocr Relat Câncer. 2004 Dec;ll(4):585-7. A tecnologia de desabsorção/ionização a laser de superfície au- mentada (SELDI)-TOF-MS usa superfícies cromatográficas acopladas à lâ- mina alvo de ensaio. O material ligado à proteína nas lâminas é depois dire- tamente analisado por MALDI-MS. Peptídeos e proteínas de ensaio de SELDI predominantemente na faixa de massa molecular baixa. Essa tecno- logia é aplicável a peptídeos e proteínas de maior à média abundância em que um esquema de purificação de antemão apropriada não está integrada.Mass spectrometry is the method of choice for protein and peptide analyzes. Research with the modern discoverable biomarker employs two main principles of mass spectrometry: MALDI-TOF (matrix assisted laser desorption ionization flight time) mass spectrometry in which proteins are analyzed in a crystalline state, and ESI (electrospray ionization) mass spectrometry in which proteins are analyzed in a liquid state. In addition, an MALDI augmented surface chip application, called augmented surface laser desorption ionization (SELDI), has been widely used in biomarker discovery studies. See, for example, Petricoin et al., Lancet, 16, 572-577, 2002; Alexe et al., Proteomics. 2004, 4766-4783; and Liotta et al., Endocr Cancer Report. 2004 Dec; 11 (4): 585-7. Enhanced Surface Laser Desorption / Ionization (SELDI) -TOF-MS technology uses chromatographic surfaces coupled to the test slide. The protein-bound material on the slides is then directly analyzed by MALDI-MS. SELDI test peptides and proteins predominantly in the low molecular weight range. This technology is applicable to peptides and proteins of higher to medium abundance where an appropriate advance purification scheme is not integrated.

A tecnologia de SELDI leva principalmente ao padrão a partir do qual a se- qüência pode ser realizada usando identificação de MALDI-TOF-TOF de peptídeos.SELDI technology mainly leads to the standard from which sequence can be performed using peptide MALDI-TOF-TOF identification.

As plataformas de separação por multimecanismo permitem a separação de peptídeo de resolução alta configurada em linha com espctro- metria de massa de ionização de electrospray, ou "off-line" com princípios de ionização tais como espctrometria de massa de ionização de desabsorção a laser assistida pela matriz. Vide, por exemplo, Aebersold,R. & Goodlett.D.R. Chem. Rev. 2001, 101, 269-295; Mann, et al., Amu. Rev. Biochem, 2001. 70, 437-473; Wolters.et al. Anal. Chem. 73, 5683-5690 (2001); e Washbum,et al., Nat. Biotechnol. 19, 242-247 (2001).Multi-engine sorting platforms enable high resolution peptide separation configured in-line with electrospray ionization mass spectrometry, or "off-line" with ionization principles such as assisted laser desorption ionization mass spectrometry by the matrix. See, for example, Aebersold, R. & Goodlett.D.R. Chem. Rev. 2001, 101, 269-295; Mann, et al., Amu. Rev. Biochem, 2001. 70, 437-473; Wolters et al. Anal. Chem. 73, 5683-5690 (2001); and Washbum, et al., Nat. Biotechnol. 19, 242-247 (2001).

A Espctrometria de massa (MS) é também um elemento essen- ciai no campo proteômico. De fato, a MS é a principal ferramenta usada para estudar e caracterizar estrutura e seqüência de proteínas dentro desse cam- po. Vide Aebersold, R. & Mann, M. Espctrometria de massa -based proteo- mics. Nature 422, 198-207 (2003); Steen, H. and M. Mann (2004). Nat Rev Mol Cell Biol 5(9): 699- 711; and Olsen, J. V. and M. Mann (2004) Proc Natl Acad Sci U S A 101 (37): 13417-22.Mass spectrometry (MS) is also an essential element in the proteomic field. In fact, MS is the main tool used to study and characterize protein structure and sequence within this field. See Aebersold, R. & Mann, M. Mass-based proteomics spectrometry. Nature 422, 198-207 (2003); Steen, H. and M. Mann (2004). Nat Rev Mol Cell Biol 5 (9): 699-711; and Olsen, J. V. and M. Mann (2004) Proc Natl Acad Sci US 101 (37): 13417-22.

Os pesquisadores estão utilizando com sucesso o poder da MS para por de lado os géis bidimensionais que originalmente deram aos prote- ômicos seu impulso. Usando ESI e cromatografia líquida (LC)/MS/MS, uma voltagem é aplicada para uma agulha muito fina que contém uma mistura de peptídeo, gerando seqüências de peptídeos, depuradas da coluna de LC-. A agulha depois pulveriza gotículas em uma analizador espectrométrico de massa em que as gotículas evaporam e os íons de peptídeo são liberados. Em LC/MS/MS, os pesquisdores usam dispositivos de LC microcapilares para inicialmente separar os peptídeos.Researchers are successfully utilizing the power of MS to put aside the two-dimensional gels that originally gave proteomics their momentum. Using ESI and liquid chromatography (LC) / MS / MS, a voltage is applied to a very fine needle that contains a peptide mixture, generating peptide sequences, purified from the LC- column. The needle then sprays droplets into a mass spectrometric analyzer in which the droplets evaporate and the peptide ions are released. In LC / MS / MS, researchers use microcapillary LC devices to initially separate peptides.

A Espctrometria de massa (MS) é um técnica analítica valiosa porque mede uma propriedade intrínseca de uma biomolécula, sua massa, com sensibilidade muito alta. A MS pode dessa maneira ser usada para me- dir uma ampla faixa de tipos de moléculas (proteínas, peptídeos, ou quais- quer outras biomoléculas), uma ampla faixa de amostras de tipos/materiais biológicos.Mass spectrometry (MS) is a valuable analytical technique because it measures an intrinsic property of a biomolecule, its mass, with very high sensitivity. MS can thus be used to measure a wide range of molecule types (proteins, peptides, or any other biomolecules), a wide range of samples of biological types / materials.

A preparação correta da amostra pode influenciar a geração de sinal e resolução do espetro e sensibilidade da MS. Sistemas de separação de alta resolução, tais como Cromatografia Líquida (LC) de alta pressão di- mensional única e Cromatografia Líquida (LC/LC) multidimensional podem fazer interface diretamente com a Espctrometria de massa. Essa interface permite rápida aquisição automatizada e coleta de grandes conjuntos de da- dos que representam ambas, quantificação como também informações de seqüências, dentro do espectro de massa gerado. Essa tecnologia de prote- ômicos "shotgun" é conhecida como MudPIT (Tecnologia de Identificação de Proteína Multidimensional). Vide Eng et al., J Am Soc Mass Spectrom 1994, 5: 976-989; Link et al., Nat Biotechnol. 1999 Jul;17(7):676-82; Washburn et al., Nat Biotechnol. 2001 Mar;19(3):242-7; Lin et al., American Geno- mic/Proteomic Technology, 2001 1(1): 38- 46; and Tabb et al., J. Proteome Res. 2002 1:21-26.Correct sample preparation can influence signal generation and spectrum resolution and MS sensitivity. High resolution separation systems such as single dimensional high pressure liquid chromatography (LC) and multidimensional liquid chromatography (LC / LC) can interface directly with mass spectrometry. This interface enables rapid automated acquisition and collection of large sets of data representing both quantification as well as sequence information within the generated mass spectrum. This shotgun protein technology is known as MudPIT (Multidimensional Protein Identification Technology). See Eng et al., J. Am Soc Mass Spectrom 1994, 5: 976-989; Link et al., Nat Biotechnol. 1999 Jul; 17 (7): 676-82; Washburn et al., Nat Biotechnol. 2001 Mar; 19 (3): 242-7; Lin et al., American Genomic / Proteomic Technology, 2001 1 (1): 38-46; and Tabb et al., J. Proteome Res. 2002 1: 21-26.

Na abordagem de proteômicos "shotgun", os peptídeos gerados por proteína específica digerindo enzimas, tais como tripsina e outras endo-, e exopeptidases/proteinases são analisadas em vez de proteínas intactas. Essa fragmentação oferece vantagens definidas devido ao fato de que mesmo as proteínas muito grandes, com características físicas e químicas variáveis, tais como proteínas muito hidrofóbicas, ou muito básicas, podem ser analisadas. Tais classes de proteínas podem ao contrário ser difíceis de manipular. Essas proteínas vão dar origem à misturas resultantes de peptí- deos de tamanho e número suficientes que permitem comentário e identifi- cação acuradas da proteína. Entretanto, uma vez que diversos peptídeos são gerados a partir de cada proteína respectiva, aumenta a complexidade da mistura a ser analisada. Conseqüentemente, considerável instrumento de tempo e potência de computação são necessários para a abordagem de "shotgun". Contudo, a riqueza de informações de expressão de proteína é extensa, e gerada em um assentamento totalmente automatizado com iden- tificação de proteína em tempo real simultânea.In the approach to shotgun proteomics, protein-generated peptides digesting enzymes such as trypsin and other endo-, and exopeptidases / proteinases are analyzed instead of intact proteins. This fragmentation offers definite advantages due to the fact that even very large proteins with varying physical and chemical characteristics such as very hydrophobic or very basic proteins can be analyzed. Such protein classes may instead be difficult to manipulate. These proteins will give rise to mixtures resulting from peptides of sufficient size and number that allow for accurate comment and identification of the protein. However, since several peptides are generated from each respective protein, the complexity of the mixture to be analyzed increases. Consequently, considerable instrument of time and computing power are required for the "shotgun" approach. However, the richness of protein expression information is extensive, and generated in a fully automated nesting with simultaneous real-time protein identification.

A fim de poder manipular as amostras de paciente diferentes que apresentam vários graus de doença, métodos diferentes podem ser a- plicados para ajudar e alinhar os cromatogramas e espectros de massa re- sultantes da cromatografia líquida. Essa normalização pode ser realizada através de uma abordagem de software por meio da qual a geração de sinal total, feita do experimento inteiro, é usada e comparada àquela das diversas amostras do paciente analisadas. Os valores médios e as propriedade em comum de todos os sinais serão alinhados para permitir quantificações dife- renciadas.In order to be able to manipulate different patient samples with varying degrees of disease, different methods can be applied to help and align the chromatograms and mass spectra resulting from liquid chromatography. This normalization can be accomplished through a software approach whereby total signal generation from the entire experiment is used and compared to that of the various patient samples analyzed. The mean values and common properties of all signals will be aligned to allow for different quantifications.

Em uma segunda abordagem, uma quantidade predeterminada de peptídeo padrão é adicionada à amostra. Essa adição será feita antes e depois, ou, antes e depois da digestão das amostras. Os padrões usados serão as seqüências do biomarcador atual sintetizadas como seqüências marcadas de isótopos, ou sem rotulação de isótopo, e em pico (spiked) com as amostras.In a second approach, a predetermined amount of standard peptide is added to the sample. This addition will be done before and after, or before and after digestion of samples. The patterns used will be the current biomarker sequences synthesized as isotope tagged sequences, or without isotope labeling, and spiked with the samples.

O uso de tecnologias de marcação dentro do campo de Proteô- micos para estudos de regulagem de proteína clínica quantitativa é altamen- te comum. Várias técnicas de marcação têm sido desenvolvidas e aplicadas utilizando uma variedade de químicas de ligação. Entre as marcas mais co- mumente usadas dentro do campo de proteômicos estão os rótulos ICAT e ITRAQ. Vide Parker et al., Mol. Cell. Proteomics, 625-659, 3, 2004; Ross et al., Cell. Proteomics, 3, 1153-1169, 2004; and DeSouza et al., J. Proteome Res., 2005, 4, 377- 386.The use of labeling technologies within the field of Proteomics for quantitative clinical protein regulation studies is highly common. Various marking techniques have been developed and applied using a variety of binding chemicals. Among the most commonly used brands within the field of proteomics are the ICAT and ITRAQ labels. See Parker et al., Mol. Cell. Proteomics, 625-659, 3, 2004; Ross et al., Cell. Proteomics, 3, 1153-1169, 2004; and DeSouza et al., J. Proteome Res., 2005, 4, 377-386.

Separação de amostrasSample Separation

A HPLC (Cromatografia Líquida de Alto Desempenho) única-, ou multidimensional será usada com a alternativa preferida para separar proteí- nas ou peptídeos. A mistura de proteína ou peptídeo é passada por uma su- cessão de fases ou dimensões estacionárias cromatográficas que dá uma potência de resolução mais alta. A HPLC é adaptável para muitas aborda- gens experimentais, e várias fases estacionárias e móveis podem ser sele- cionadas para sua aplicabilidade em resolução de classes de proteínas ou peptídeos específicas de interesse, e para a compatibilidade de umas com as outras com os métodos espectométricos de massa a jusante de detecção e identificação. A HPLC é usada para separar amostras clínicas que foram digeridas por uma enzima proteolítica em que os produtos da enzima cor- respondente, as misturas de peptídeos, são geradas. Os procedimentos de preparação da amostra são aplicados às amostras de proteína tais como sangue, tecido, ou qualquer outro tipo de biofluido. Vide, por exemplo, Schul- te et al., Expert Rev. Diagn., 5(2), 2005, 145-157; Chertov et al., Expert Rev. Diagn., 5(2), 2005, 139-145; Adkins etal., Mol. Cell. Proteomics, 1 (12), 2002 947-955; Pieper et al., Proteomics. 2003 Jul;3(7): 1345-64; and Anderson, N. L. & Anderson, N. G. Mol. Cell Proteom.2002 1, 845-867.Single- or multidimensional High Performance Liquid Chromatography (HPLC) will be used with the preferred alternative to separate proteins or peptides. The protein or peptide mixture is passed through a sequence of chromatographic stationary phases or dimensions which gives a higher resolution power. HPLC is adaptable for many experimental approaches, and various stationary and mobile phases can be selected for their applicability in resolving specific protein or peptide classes of interest, and for their compatibility with spectrometric methods. downstream detection and identification. HPLC is used to separate clinical samples that have been digested by a proteolytic enzyme in which the corresponding enzyme products, the peptide mixtures, are generated. Sample preparation procedures are applied to protein samples such as blood, tissue, or any other type of biofluid. See, for example, Schulte et al., Expert Rev. Diagn., 5 (2), 2005, 145-157; Chertov et al., Expert Rev. Diagn., 5 (2), 2005, 139-145; Adkins et al., Mol. Cell. Proteomics, 1 (12), 2002 947-955; Pieper et al., Proteomics. 2003 Jul; 3 (7): 1345-64; and Anderson, N.L. & Anderson, N.G. Mol. Cell Proteom.2002 1, 845-867.

A mistura de peptídeos correspondente é passada através de uma sucessão de fases ou dimensões estacionárias cromatográficas que dá uma potência de resolução alta. A HPLC é flexível para muitas abordagens experimentais; no ajuste da presente invenção é feita uma otimização que especificamente elimina a fração de alta abundância de proteínas expressas em amostras de sangue de ser humano, dessa maneira o enriquecimento é feito de proteínas na região de média- e baixa abundância. A separação de peptídeos e proteínas é baseada na seqüência de peptídeos, nos grupos funcionais da seqüência de peptídeos, como também nas propriedades físi- cas.The corresponding peptide mixture is passed through a succession of chromatographic stationary phases or dimensions giving a high resolution power. HPLC is flexible for many experimental approaches; In tuning the present invention an optimization is made that specifically eliminates the high abundance fraction of proteins expressed in human blood samples, thereby enrichment is made of proteins in the medium- and low-abundance region. The separation of peptides and proteins is based on the peptide sequence, the functional groups of the peptide sequence, as well as the physical properties.

Princípios de Operação de MSBAMSBA Principles of Operation

Antes de expor amostras para MSBA, uma etapa de manipula- ção e preparação da amostra é requerida na maioria dos casos. O objetivo de introduzir essa etapa anterior à metodologia de MSBA é para eliminar agentes de interferência e componentes de matriz, desse modo facilitando uma melhor detectabilidade total que resulta em um aumento do comentário, como também de sensibilidade total. Entretanto, em certas modalidades a preparação da amostra pode ser dispensada, particularmente se o biomar- cador é maior em abundância e a amostra é de baixa complexidade. Aque- les versados na técnica serão capazes de determinar se uma etapa de pre- paração é essencial.Prior to exposing samples to MSBA, a sample handling and preparation step is required in most cases. The purpose of introducing this step prior to the MSBA methodology is to eliminate interference agents and matrix components, thereby facilitating better overall detectability that results in increased comment as well as overall sensitivity. However, in certain embodiments, sample preparation may be dispensed with, particularly if the biomarker is larger in abundance and the sample is of low complexity. Those skilled in the art will be able to determine if a preparation step is essential.

A plataforma de MSBA pode ser operada em diversas maneiras diferentes, predominantemente determinadas pela natureza da amostra e sua complexidade.The MSBA platform can be operated in several different ways, predominantly determined by the nature of the sample and its complexity.

As seqüências de proteínas de biomarcador são determinadas qualitativamente e quantitativamente na amostra do paciente através de aná- lise múltipla. Ambos os princípios de MSBA Marcados e não-marcados po- dem ser aplicados, empregando configurações de ensaio de MSBA de acor- do com dois princípios possíveis: o princípio de adição de padrão interno e o princípio de padrão não-interno.Biomarker protein sequences are qualitatively and quantitatively determined in the patient sample by multiple analysis. Both Marked and Unmarked MSBA principles can be applied by employing MSBA assay configurations according to two possible principles: the internal standard addition principle and the non-internal standard principle.

Metodologia GeralGeneral Methodology

Após a preparação da amostra, esta é injetada na plataforma de MSBA. Em seguida, as operações a seguir são empreendidas;After sample preparation, it is injected into the MSBA platform. Then the following operations are undertaken;

Etapa IAIA stage

Primeiramente, o biomarcador de sinais de MS necessita ser identificado dentro da amostra.First, the biomarker of MS signals needs to be identified within the sample.

Uma lista predefinida de massas de lista de Biomarcador +/- 1 Dálton que correlacionam-se com o índice de tempo de retenção e massa correspondente do respectivo biomarcador, é rastreada na amostra de bio- fluido. O índice de tempo de retenção relativa obtido na maioria dos ensaios de MSBA é definido em minutos e tem uma variabilidade de cerca de +/- 2%, embora essa cifra possa variar.A predefined list of +/- 1 Dalton Biomarker list masses that correlate with the retention time index and corresponding mass of the respective biomarker is screened in the biofluid sample. The relative retention time index obtained in most MSBA assays is set in minutes and has a variability of about +/- 2%, although this figure may vary.

Essas etapas são executadas pela combinação espectral de massa em tempo real para o repositório de espectros de referência de MS- BA, como ilustrado na Figura 1.These steps are performed by real-time mass spectral matching to the MS-BA reference spectrum repository, as illustrated in Figure 1.

Em seguida, é feita uma comparação das massas nos espectros de MS-com as massas da lista de referência de Biomarcadores, até cerca de +/-1 Dálton. Etapa IBThe masses in the MS-spectra are then compared with the Biomarker reference list masses to about +/- 1 Dalton. Stage IB

Quando a massa candidata ao biomarcador é identificada como aquela de um biomarcador que tem um espectro de MS combinando dentro da lista de referência, dentro de +/-1 Da1 a informação a esse respeito é sal- va no servidor de MSBA-. No caso em que a massa está incorreta, o rastre- amento de MSBA não salva arquivos espectrais para o servidor.When the biomarker candidate mass is identified as that of a biomarker that has an MS spectrum matching within the reference list, within +/- 1 Da1 the information about it is saved on the MSBA- server. In the event that the mass is incorrect, MSBA tracing does not save spectral files to the server.

Essas operações são executadas por um compartilhar de arqui- vo e um mecanimso de comunicação inter-processos (tais como a comuni- cação do tipo cliente-servidor).These operations are performed by a file share and an interprocess communication mechanism (such as client-server communication).

Etapa 2AStep 2A

Quando a identidade da massa nos espectros de MS- é identifi- cada, a identificação da massa e a análise de identidade de seqüências é iniciada.When mass identity in the MS- spectra is identified, mass identification and sequence identity analysis is initiated.

A etapa de combinação de padrão dentro do software MSBA identificará uma certa medida de similaridade, por exemplo a correlação de co-seno. Usando a medida de similaridade, a seqüência correta de proteínas é confirmada. Essa confirmação é feita por combinação espectral. A combi- nação espectral é executada por comparação dos espectros da amostra e os espectros de referência no banco de dados de MSBA. Para uma identidade positiva nessa etapa um fator de correlação de co-seno de 0,8 ou maior é requerida a fim de confirmar a seqüência de proteína acurada.The pattern matching step within the MSBA software will identify a certain measure of similarity, for example cosine correlation. Using the similarity measure, the correct protein sequence is confirmed. This confirmation is made by spectral combination. Spectral matching is performed by comparing the sample spectra and the reference spectra in the MSBA database. For a positive identity at this stage a cosine correlation factor of 0.8 or greater is required in order to confirm the accurate protein sequence.

Valores de produtividade operacional equivalentes para medidas de similaridade alternativa estarão evidentes para aqueles versados na téc- nica.Equivalent operating productivity values for alternative similarity measures will be apparent to those skilled in the art.

A comparação e avaliação espectral de referência é realizada na maneira a seguir.The reference spectral comparison and evaluation is performed as follows.

O espectro de MS/MS é representado como um lista de dubletos (m,v) em que m representa a relação de massa- para -carga, e ν significa o valor da intensidade de sinal de íon. Por m começando o intervalo de nib, (mi, = largura atual do bin) o espectro de MS/MS podem também ser ex- pressos por um vetor ν = [-y,.,.,-y }, em que seu comprimento («) é igual ao número de bins, e o valor de cada elemento é a soma de intensidade de to- dos os sinais dentro de cada bin. Esse é um perfil de representação de um espectro de MS/MS.The MS / MS spectrum is represented as a list of doublets (m, v) where m represents the mass-to-charge ratio, and ν means the value of the ion signal strength. By m starting the nib interval, (mi, = current bin width) the MS / MS spectrum can also be expressed by a vector ν = [-y,.,., - y}, where its length (') Is equal to the number of bins, and the value of each element is the sum of all signals within each bin. This is a representation profile of an MS / MS spectrum.

A correlação de Co-seno (S) de 2 espectros de MS/MS diferen- tes (Vt' V2) Pocle ser calculada como uma correlação de co-seno de acordoThe cosine correlation (S) of 2 different MS / MS spectra (Vt 'V2) Pocle will be calculated as a cosine correlation according to

com eq 1;with eq 1;

<formula>formula see original document page 24</formula><formula> formula see original document page 24 </formula>

O valor de S varia de O a 1. 0. Um valor de 0 significa que dois vetores são completamente independentes; no caso de um vetor de S com o valor=l, isso significa que a direção dos vetores é o mesmo.The value of S ranges from 0 to 1.0. A value of 0 means that two vectors are completely independent; In the case of a vector of S with the value = 1, this means that the direction of the vectors is the same.

Note que os dois vetores dos espectros de MS/MS devem ter o mesmo início, isto é, se o início de m de um vetor é 500-501, 501-502,... 1999-2000, então o outro espectro deve ser iniciado (binned) da mesma ma- neira. Conseqüentemente, o comprimento dos dois vetores deve ser o mes- mo.Note that the two vectors of the MS / MS spectra must have the same start, that is, if the start of m of a vector is 500-501, 501-502, ... 1999-2000, then the other spectrum must be binned in the same way. Consequently, the length of the two vectors must be the same.

A fim de julgar se os sinais de MS medidas são o biomarcador correto ou não, a porção de MS/MS dos sinais medidos é extraída e compa- rada com o espectro de referência de MS/MS da amostra usando por exem- plo a correlação co-seno descrita acima.In order to judge whether the measured MS signals are the correct biomarker or not, the MS / MS portion of the measured signals is extracted and compared to the sample MS / MS reference spectrum using for example correlation. cosine described above.

O valor da correlação de co-seno S é igual ou maior do que um valor de ponto inicial predefinido, por exemplo 0,8, depois os sinais medidos são julgados para ser derivados do biomarcador reputado no conjunto de referência.The cosine correlation value S is equal to or greater than a predefined threshold value, for example 0.8, then the measured signals are judged to be derived from the reputed biomarker in the reference set.

A seção a seguir descreve como construir os espectros de refe- rência que são obtidos como um espectro específico de grupo de muitos pa- cientes individuais.The following section describes how to construct reference spectra that are obtained as a group-specific spectrum from many individual patients.

Para cada biomarcador candidato, uma vez que tal biomarcador é estabelecido, diversos espectros de MS/MS devem ser coletados para construir um mapa de espectro de MS/MS de referência. Esse é um espectro produzido em média a partir dos conjuntos de dados reais e medidos e é obtido por um cálculo aglomerado. Um exemplo da construção de tal espectro de referência é como a seguir:For each candidate biomarker, once such a biomarker is established, several MS / MS spectra must be collected to construct a reference MS / MS spectrum map. This is a spectrum produced on average from actual and measured data sets and is obtained by a clustered calculation. An example of constructing such a reference spectrum is as follows:

(1) Coleta de espectros de MS/MS múltiplos para o biomarcador alvejado. Esses espectros de MS/MS devem ser confirmados como sendo derivados do biomarcador-alvo por MASCOT, SEQUEST ou outros progra- mas com um dado nível de confiança.(1) Collection of multiple MS / MS spectra for the targeted biomarker. These MS / MS spectra should be confirmed to be derived from the target biomarker by MASCOT, SEQUEST or other programs with a given confidence level.

(2) É realizada a investigação da similaridade de cada espectro de MS/MS coletado com a semelhança mecionada acima. Isso é realizado por um cálculo do aglomerado usando a medida de similaridade. O cálculo do aglomerado é realizado até um ponto em que a medida de similaridade diminui até o valor do ponto inicial predefinido. Em seguida a esses cálculos de aglomerado, uma lista do sumário de todos os ions da seqüência de pro- teína restante dentro dos espectros de MS/MS é gerada. A etapa seguinte é a remoção dos íons da seqüencia restante na lista do sumário do cálculo de aglomerado.(2) The investigation of the similarity of each MS / MS spectrum collected with the similarity mentioned above is investigated. This is accomplished by calculating the cluster using the similarity measure. The cluster calculation is performed to a point where the similarity measure decreases to the predefined threshold value. Following these cluster calculations, a summary list of all ions of the remaining protein sequence within the MS / MS spectra is generated. The next step is to remove the ions from the remaining sequence in the cluster calculation summary list.

(3) Usando o espectro de MS/MS do sumário estabelecido e qualificado a partir do aglomerado, é possível calcular a média aritmética para cada elemento do vetor do espectro. O vetor avaliado pode agora ser usado como espectro de referência de MS/MS.(3) Using the MS / MS spectrum of the summary established and qualified from the cluster, it is possible to calculate the arithmetic mean for each element of the spectrum vector. The evaluated vector can now be used as the MS / MS reference spectrum.

(4) Durante o processo de aglomerado, é possível alcançar um resultado que gera mais do que uma referência do grupo de pacientes.(4) During the cluster process, it is possible to achieve a result that generates more than one referral from the patient group.

a) Nesse caso, existe mais de um aglomerado que contém uma diferença no mapa de perfil espectral de MS/MS. Os conjunto de critérios nessas situações é que esses grupos necessitam ter identificação de bio- marcador-alvo confiável. É depois possível gerar e fazer uso de mais de um espectro de referência para um alvo. Tais casos aparecem se houver íons de fragmento de MS/MS que são diferentes nos grupos mas correlatos a mesma proteína comentada.a) In this case, there is more than one cluster containing a difference in the MS / MS spectral profile map. The set of criteria in these situations is that these groups need to have reliable biomarker identification. It is then possible to generate and make use of more than one reference spectrum for a target. Such cases appear if there are MS / MS fragment ions that are different in the groups but correlated to the same commented protein.

b) É também possível chegar a situações com os dados de aná- lise de aglomerado em que existe uma diferença no mapa do perfil do bio- marcador. Isso significaria que podem ser estabelecidos diversos grupos de indivíduos a partir da coorte de pacientes, por exemplo, fenótipos diferentes. Nesses casos, o padrão múltiplo comparativo será um fenótipo específico. Entretanto, existirão também possibilidades do biomarcador se sobrepor en- tre os fenótipos.(b) It is also possible to arrive at situations with cluster analysis data where there is a difference in the biomarker profile map. This would mean that several groups of individuals can be established from the cohort of patients, for example different phenotypes. In such cases, the comparative multiple pattern will be a specific phenotype. However, there will also be possibilities for the biomarker to overlap between phenotypes.

Esses algoritmos de confirmação serão aplicados como usados em tempo real dentro das operações de rastreamento de alta produtividade operacional da plataforma de MSBA exemplificada abaixo.These confirmation algorithms will be applied as used in real time within the high operational productivity tracking operations of the MSBA platform exemplified below.

Etapa 2BStep 2B

O espectrometro de massa (por exemplo o Finnigan LTQ), uma vez que uma massa de biomarcador positiva tenha sido identificada, ficará nesse alvo de massa a fim de fazer rastreamentos repetidos do sinal de íon do biomarcador. O número de escaneamentos dependerá da combinação de classificações geradas para cada seqüência de proteína particular, mas será alinhada à identidade positiva do biomarcador. A janela de rastreamento se- rá determinada automaticamente pelo software de MSBA.The mass spectrometer (e.g. Finnigan LTQ), once a positive biomarker mass has been identified, will be on that mass target in order to make repeated traces of the biomarker ion signal. The number of scans will depend on the combination of classifications generated for each particular protein sequence, but will be aligned with the positive identity of the biomarker. The tracking window will be determined automatically by the MSBA software.

O critério para uma correlação positiva deverá ser maior ou igual a 0,8 em uma medida de similaridade de correlação de co-seno.The criterion for a positive correlation should be greater than or equal to 0.8 in a cosine correlation similarity measure.

A próxima etapa que se sucede será fazer uma identidade esta- tisticamente significativa da seqüência de proteínas, utilizando instrumentos de pesquisa comerciais tais como MASCOT ou SEQUEST ou qualquer outro instrumento com banco de dados de proteínas, para confirmar que ela é a identidade do biomarcador correta.The next step will be to make a statistically significant protein sequence identity using commercial research tools such as MASCOT or SEQUEST or any other protein database instrument to confirm that it is the correct biomarker identity. .

O sitema MSBA irá somente armazenar e arquivar aqueles si- nais e arquivos de dados que estão dentro da área de massa e seqüência dos biomarcadores. Todos os outros dados gerados a partir do ensaio não são transferidos para o banco de dados de MSBA.The MSBA system will only store and archive those signals and data files that are within the mass and sequence area of the biomarkers. All other data generated from the assay is not transferred to the MSBA database.

Etapa 3Step 3

Cálculo da leitura de ensaio de biomarcador múltiploCalculation of multiple biomarker assay reading

O cálculo da leitura de ensaio de biomarcador múltiplo é realiza- do pela aplicação do algoritmo de MSBA que consiste de uma função de discriminação que calculará a classificação do diagnóstico de MSBA.The calculation of the multiple biomarker assay reading is performed by applying the MSBA algorithm consisting of a discrimination function that will calculate the classification of the MSBA diagnosis.

Uma função de discriminação é definida como uma função de X1,...,Xn , em que xi- representa uma intensidade de sinal absoluta ou rela- tiva de η do biomarcador /':th. A potência de uma função de discriminação deve ser um valor positivo ou negativo, de acordo com o resultado do diag- nóstico. Por exemplo, se o diagnóstico é positivo, o valor da potência da fun- ção de discriminação deve ser positivo e vice-versa.A discrimination function is defined as a function of X1, ..., Xn, where xi represents an absolute or relative signal intensity of η of the biomarker / ': th. The power of a discrimination function must be a positive or negative value according to the result of the diagnosis. For example, if the diagnosis is positive, the power value of the discrimination function must be positive and vice versa.

Por exemplo, em Eq 2, a função de discriminação usada é esboçada:For example, in Eq 2, the discrimination function used is outlined:

<formula>formula see original document page 27</formula><formula> formula see original document page 27 </formula>

em que, η é o número de biomarcadores múltiplos usados para o diagnósti- co, Xi é a intensidade de sinal absoluta ou relativa do biomarcador i:th bio- marcador, e Xtotai é a intensidade de sinal total da medição de MS.where, η is the number of multiple biomarkers used for diagnosis, Xi is the absolute or relative signal strength of the biomarker i: th biomarker, and Xtotai is the total signal strength of the MS measurement.

Existe também um fator de peso incluído nos algoritmos do software MSBA.There is also a weight factor included in the MSBA software algorithms.

Um vetor {α1,...,αη,αθ] é um vetor de peso que determina a direção do vetor normal de um hiperplano separador que divide o espaço de intensidade de sinal n-dimensional em dois: diagnóstico positivo e diagnósti- co negativo. Um exemplo do procedimento para determinar o vetor de peso é descrito depois, entretanto vários tipos de algoritmos, por exemplo, Sup- port Vector Machine, Artificial Neural Network, e outros podem ser usados para determinar o vetor de peso.A vector {α1, ..., αη, αθ] is a weight vector that determines the direction of the normal vector of a separating hyperplane that divides the n-dimensional signal intensity space into two: positive and negative diagnostics. . An example of the procedure for determining the weight vector is described later, however, various types of algorithms, for example, Support Vector Machine, Artificial Neural Network, and others may be used to determine the weight vector.

Outro exemplo de uma função de discriminação está incluído nos algoritmos de MSBA e são definidos como a seguir:Another example of a discrimination function is included in the MSBA algorithms and are defined as follows:

<formula>formula see original document page 27</formula><formula> formula see original document page 27 </formula>

A função fp e fn é uma função arbitrária que dá uma medida de similaridade ou distância entre um conjunto de biomarcadores medidos em um paciente para ser diagnosticado e conjuntos de sinais de biomarcadores de referência no servidor de MSBA. fp denota a função de similaridade ou diferença das referências positivas de diagnósticos, e fn denota aquelas de diagnósticos negativas.The fp and fn function is an arbitrary function that gives a measure of similarity or distance between a set of measured biomarkers in a patient to be diagnosed and reference biomarker signal sets on the MSBA server. fp denotes the function of similarity or difference of positive diagnostic references, and fn denotes those of negative diagnoses.

α e β são coeficientes que podem ser usados para desigualmen- te pesar as métricas de diagnóstico-positivo e diagnóstico-negativo. Se a função fp e fn dão uma medida de similaridade, então a a- mostra de um paciente será diagnosticada como positiva quando a equação 3 gerar um valor positivo. Se as funções dão medidas de distância, o valor positivo da eqn3 significa o diagnóstico negativo.α and β are coefficients that can be used to unequally weigh positive-diagnostic and negative-diagnostic metrics. If the function fp and fn give a measure of similarity, then a patient's sample will be diagnosed as positive when equation 3 generates a positive value. If the functions give distance measurements, the positive value of eqn3 means the negative diagnosis.

Um exemplo de tal função é a distância Euclideana, em que y, é a intensidade de sinal de biomarcador i:th em um paciente a ser diagnosti- cado,An example of such a function is Euclidean distance, where y is the i: th biomarker signal strength in a patient to be diagnosed,

<formula>formula see original document page 28</formula><formula> formula see original document page 28 </formula>

e X, é a intensidade de sinal de biomarcador i:th do conjunto de referência.and X is the i: th biomarker signal strength of the reference set.

Outro exemplo é um erro-padrão do valor previsto na regressão:Another example is a standard error of the predicted regression value:

<formula>formula see original document page 28</formula><formula> formula see original document page 28 </formula>

em que η é ο número de sinais de biomarcador, x, é a intensidde de sinal de z:th medida de uma amostra de um paciente, e y, é o valor previsto de cada χ, usando uma linha de regressão linear que foi calculada pelo menor qua- drado adaptado entre os x,'s medidos e os sinais de referência.where η is ο number of biomarker signals, x, is the signal intensity of z: th measured from a patient sample, and y is the predicted value of each χ, using a linear regression line that was calculated by smaller square adapted between the measured x, 's and the reference signals.

O esquema inteiro do software, incluindo os algoritmos que con- trolam cada etapa específica dentro do processo, é delineado na Figura 2.The entire software scheme, including the algorithms that control each specific step within the process, is outlined in Figure 2.

Etapa 4Step 4

Anotação e quantificação de Biomarcador A plataforma de ensaio de MSBA se baseia em um: A) princípio de separaçãoBiomarker Annotation and Quantification The MSBA assay platform is based on one: A) separation principle

B) princípio de não-separaçãoB) principle of non-separation

No caso do princípio de não separação somos capazes de fazer comentários e quantificações de biomarcador por: (a) análise de MS DiretaIn the case of the non-separation principle we are able to make biomarker comments and quantifications by: (a) Direct MS analysis

i) infusão direta de amostra biológica usando princípios de nano- electrospray estático. Agulhas de nanospray descartáveis são usadas, onde cada agu- lha de nanoelectrospray será somente exposta para uma amostra biológica, dessa maneira contornando a sobrecarga da amostra e efeitos de memória.i) direct infusion of biological sample using static nanoelectrospray principles. Disposable nanospray needles are used, where each nanoelectrospray needle will only be exposed to one biological sample, thereby circumventing sample overload and memory effects.

(ii) modo de análise de injeção de fluxo em que a amostra é inje- tada como um tampão. O volume da amostra escolhida dentro do plugue é diretamente relacionado à intensidade de sinal da respectiva seqüência do biomarcador. É também possível para biomarcadores de pouca abundância usar grandes (diversos ml) volumes de injeção de amostra, dessa maneira alcançando uma saturação (estado firme) da eficiência do sinal de íon do espectrometro de massa.(ii) flow injection analysis mode in which the sample is injected as a buffer. The sample volume chosen within the plug is directly related to the signal strength of the respective biomarker sequence. It is also possible for low abundance biomarkers to use large (several ml) sample injection volumes, thereby achieving a saturation (steady state) of the mass spectrometer ion signal efficiency.

(iii) injeção de fluxo com enriquecimento da amostra por análise de MS- utilizando uma coluna de enriquecimento de extração da fase sólida cromatográfica. Essa etapa permite a limpeza total simultânea, através da eliminação de componentes da matriz dentro da amostra, e enriquecimento do traço de biomarcadores. A vantagem dessa abordagem é que é possível analisar biomarcadores a partir das origens da amostra com alta complexi- dade, por exemplo extratos de tecido.(iii) flow injection with sample enrichment by MS- analysis using a chromatographic solid phase extraction enrichment column. This step allows simultaneous total cleaning by eliminating matrix components within the sample and enriching the trace biomarkers. The advantage of this approach is that it is possible to analyze biomarkers from highly complex sample sources, for example tissue extracts.

Adicionalmente, no modo de enriquecimento da amostra (iii), somos capazes de gerar fatores de amplificação de sinal variando mas não restritos a 2-500. Adicionalmente, essa abordagem vai melhorar a detectabi- Iidade de biomarcadores expressa a níveis baixos, mas também a exatidão da anotação da seqüência de proteínas.Additionally, in sample enrichment mode (iii), we are able to generate signal amplification factors ranging but not restricted to 2-500. Additionally, this approach will improve the detectability of biomarkers expressed at low levels, but also the accuracy of protein sequence annotation.

B) Na análise de separação, a cromatografia líquida (LC) inte- grada à identificação do biomarcador conta com a alta potência de resolução de LC que pode ser operada em um modo de coluna único (vide a Figura x), ou em um modo de multicolunas utilizando comutação de coluna onde as amostras são analisadas em um modo seqüencial, dessa maneira melho- rando a produtividade operacional da amostra.B) In the separation analysis, liquid chromatography (LC) integrated with biomarker identification has the high LC resolution power that can be operated in a single column mode (see Figure x), or in a multicolumn design using column switching where samples are analyzed in a sequential mode, thereby improving sample operational productivity.

Programação de MSBAMSBA Programming

Aqui está um exemplo de código da parte do núcleo para calcu- lar um peso de vetor (ou um modelo) e para predizer diagnóstico usando algoritmo de Support Vector Machine. O código está escrito em Linguagem R-. Um modelo (modelo) será construído a partir do conjunto de dados de treinamento ("train"), e depois será utilizado para gerar uma predição (pred) para um dado conjunto de dados de teste (teste). Os conjuntos de dados "train" e "test" são estruturas de dados contendo números plurais de pontos de dados, que consistem em um objeto Diag contendo resultados de diag- nósticos (valor categórico: "Positivo" ou "Negativo". Os valores são vazios para o caso de pred), e um vetor contendo intensidade de sinal para cada biomarcador e uma intensidade de sinal total. A programação de MSBA con- tará com os dados gerados a partir da seqüência de proteínas realizada nos dois grupos de pacientes de onde os biomarcadores tiverem sido gerados.Here is an example of core part code to calculate a vector weight (or a model) and to predict diagnosis using the Support Vector Machine algorithm. The code is written in R- language. A model will be constructed from the train data set, and then used to generate a prediction for a given test data set. Train and test datasets are data structures containing plural numbers of data points, consisting of a Diag object containing diagnostic results (categorical value: Positive or Negative. Values are (for pred), and a vector containing signal strength for each biomarker and a total signal strength. MSBA programming will rely on data generated from the protein sequence performed in the two patient groups from which the biomarkers were generated.

A programação dentro do software MSBA é realizada da seguin- te maneira;Programming within the MSBA software is carried out as follows;

library(el071) model <- svm( Diag data = train ) ## a equação acima pode calcular o modelo, mas ela pode ser muito simples para refletir a eqn 2.library (el071) model <- svm (Diag data = train) ## The above equation can calculate the model, but it can be very simple to reflect eqn 2.

## vetores de suporte selecionados são: model$SV ## e vetores de peso são: modeIScoefs pred <- predict( modelo, teste)## selected support vectors are: model $ SV ## and weight vectors are: modeIScoefs pred <- predict (model, test)

ExemplosExamples

Os exemplos a seguir são ilustrações de um estudo de câncer de pulmão que foi realizado ao traçar um perfil da proteína por LC-MS em amostras de sangue humano. Dois grupos de paciente foram analisados, o grupo de câncer de CASO e o de CONTROLE com diferenças de expressão de proteína diferencial analisadas.The following examples are illustrations of a lung cancer study that was performed by profiling the protein by LC-MS in human blood samples. Two patient groups were analyzed, the CASO and CONTROL cancer groups with differential protein expression differences analyzed.

Exemplo 1Example 1

Detalhes ExperimentaisExperimental Details

Aproximadamente 6 ml do sangue de cada paciente foram colhi- dos para um tubo de ensaio contendo sal de sódio de heparina e foram bem misturados 2 a 3 vezes. A seguir, foi submetido à centrifugação a 2,000 χ g por 10 min a 4°C. Três ml de plasma foram obtidos a partir de um sobrena- dante. A amostra foi armazenada congelada a -80°C. Em seguida, as proteí- nas foram extraídas do plasma e foram submetidas à digestão tríptica após depleção da albumina e IgG do plasma humano abundante. Alíquotas da amostra de plasma fracionada foram a seguir analisadas por LC-MS, e colo- cadas em seqüência por MS/MS, como previamente descrito [W006100446].Approximately 6 ml of each patient's blood was collected into a test tube containing heparin sodium salt and mixed well 2-3 times. It was then centrifuged at 2,000 χ g for 10 min at 4 ° C. Three ml of plasma were obtained from a supernatant. The sample was stored frozen at -80 ° C. The proteins were then extracted from plasma and subjected to tryptic digestion after albumin and IgG depletion from abundant human plasma. Aliquots of the fractionated plasma sample were then analyzed by LC-MS, and sequenced by MS / MS, as previously described [W006100446].

O Gráfico de MSBAThe MSBA Chart

O gráfico de sumário do biomarcador multíplex apresenta os da- dos da expressão multíplex dos biomarcadores do paciente dentro do estudo de câncer do pulmão.The multi-duplex biomarker summary graph shows the data on the multi-duplex expression of patient biomarkers within the lung cancer study.

A leitura ("read-out") do diagnóstico do biomarcador multíplex 10 gerado a partir da metodologia de MSBA ilustra cada um e todos os biomar- cadores separadamente (vide a Figura 3). A diferença quantitativa, isto é, a diferença na mudança de vezes que já é conhecida e armazenada dentro da base de dados do MSBA (vide a Figura 1) é usada junto com as diferenças qualitativas para avaliar os biomarcadores. Os dados do biomarcador gera- dos a partir do estudo do câncer de pulmão identificam corretamente todos estes pacientes como positivos a partir da leitura de MSBA multíplex diag- nóstico.The readout of the diagnosis of the multi-duplex biomarker 10 generated from the MSBA methodology illustrates each and all biomarkers separately (see Figure 3). The quantitative difference, that is, the difference in timeshift that is already known and stored within the MSBA database (see Figure 1) is used along with the qualitative differences to evaluate the biomarkers. Biomarker data generated from the lung cancer study correctly identify all of these patients as positive from the diagnostic multi-duplex MSBA reading.

Descobriu-se que a classificação de todos estes 10 pacientes encontra-se na faixa de 0,80 a 1,0.It was found that the classification of all these 10 patients is in the range of 0.80 to 1.0.

A figura 4 mostra um exemplo de anotação de biomarcador feita a partir do ensaio multíplex, apresentado pelo espectro de MS onde o bio- marcador foi reconhecido pelo software de MSBA1 e pelo acompanhamento do espectro de MS/MS (vide a figura 4) que representa o biomarcador de CVLFPYGGCQGNGNK resultante. A combinação de MSBA, usando os es- pectros de biomarcador de referência na base de dados de MSBA aplicando a correlação de co-seno, mostra que o fator da correlação de co-seno é i- gual, ou maior do que 0,8.Figure 4 shows an example of biomarker annotation made from the multiplex assay, presented by the MS spectrum where the biomarker was recognized by the MSBA1 software and the MS / MS spectrum tracking (see Figure 4) representing the resulting CVLFPYGGCQGNGNK biomarker. The combination of MSBA, using the reference biomarker spectra in the MSBA database applying cosine correlation, shows that the cosine correlation factor is equal to or greater than 0.8. .

A tabela 1 apresenta os detalhes da geração dos dados de MS- BA, onde as massas predefinidas dos biomarcadores regulados são analisadas. Tabela 1Table 1 presents the details of MS-BA data generation where the predefined masses of the regulated biomarkers are analyzed. Table 1

<table>table see original document page 32</column></row><table> <table>table see original document page 33</column></row><table><table> table see original document page 32 </column> </row> <table> <table> table see original document page 33 </column> </row> <table>

Exemplo 2Example 2

Um outro exemplo descrito como a seguir é derivado de uma doença de pulmão do estudo de CASO - CONTROLE que foi realizado ao traçar um perfil da proteína por LC-MS ema amostras de sangue humano. Dois grupos de paciente foram analisados, o grupo de doença de pulmão de CASO e o de CONTROLE com análise de expressão de proteína diferencial. Detalhes ExperimentaisAnother example described below is derived from a CASE - CONTROL study lung disease that was performed by profiling the protein by LC - MS in human blood samples. Two patient groups were analyzed, the CASO lung disease group and the CONTROL lung disease group with differential protein expression analysis. Experimental Details

Os procedimentos de coleta de amostra de plasma e preparação foram os mesmos como no exemplo acima descrito.Plasma sample collection and preparation procedures were the same as in the above example.

Construção e Avaliação do Modelo de MSBAMSBA Model Building and Evaluation

Os dados de amostra de 46 pacientes consistindo em 10 casos e 36 controles foram usados para construir os modelos de MSBA. Foram construídos 5 modelos de MSBA diferentes contendo 14, 8, 26, 8, e 11 si- nais, respectivamente. Após a combinação dos 5 modelos, revelou-se que o (5o) modelo de MSBA final tinha capacidade de discriminação dominante. Assim, apenas o 5o modelo foi usado na etapa seguinte. As informações de LC-MS (tempo de retenção (min)/valor de MS (m/z)) dos 11 sinais do modelo final foram como a seguir: 11.6/485.2, 12.5/608.1, 18.3/547.0, 20.2/681.3, 21.1/575.1, 21.3/531.5, 25.5/561.6, 23.1/514.5, 32.5/682.2, 44.0/985.2, 48.7/945.8.Sample data from 46 patients consisting of 10 cases and 36 controls were used to construct the MSBA models. Five different MSBA models were constructed containing 14, 8, 26, 8, and 11 signals, respectively. After the combination of the 5 models, it was found that the final (5th) model of MSBA had dominant discriminating ability. Thus, only the 5th model was used in the next step. The LC-MS (retention time (min) / MS value (m / z)) information for the 11 final model signals was as follows: 11.6 / 485.2, 12.5 / 608.1, 18.3 / 547.0, 20.2 / 681.3, 21.1 / 575.1, 21.3 / 531.5, 25.5 / 561.6, 23.1 / 514.5, 32.5 / 682.2, 44.0 / 985.2, 48.7 / 945.8.

A fim de avaliar a capacidade de predição do modelo, tentou-se predizer o CASO/CONTROLE usando 10 casos e 9 controles como se eles fossem amostras cegas. De acordo com o procedimento de diagnose de MSBA descrito acima (também ilustrado na figura 2), os sinais de biomarca- dor multíplex 11 foram identificados para cada amostra de teste, e a quantifi- cação de cada sinal de pico foi realizada. A partir da quantidade de todos os sinais multíplex 11, a classificação de MSBA para cada indivíduo foi calcula- da usando a fórmula acima descrita (Eq. 5). Neste exemplo, os indivíduos cuja classificação de MSBA era igual ou maior do que 1 foram diagnostica- dos como casos (Tabela 2, diagnose de MSBA). Conseqüentemente, pode- ria se predizer todas as amostras corretamente, isto é, a capacidade de dis- criminação era de 100% (vide a figura 5).In order to evaluate the model's predictive capacity, we tried to predict CASO / CONTROL using 10 cases and 9 controls as if they were blind samples. According to the MSBA diagnostic procedure described above (also illustrated in figure 2), the multiplex biomarker signals 11 were identified for each test sample, and quantification of each peak signal was performed. From the amount of all the multiplex signals 11, the MSBA rating for each individual was calculated using the formula described above (Eq. 5). In this example, individuals whose MSBA score was equal to or greater than 1 were diagnosed as cases (Table 2, MSBA diagnosis). Consequently, all samples could be correctly predicted, ie the discriminatory capacity was 100% (see figure 5).

Exemplo 3Example 3

O exemplo a seguir foi também derivado do estudo do CASO- CONTROLE da doença de pulmão realizado ao traçar o perfil da proteína por LC-MS em amostras de sangue humano com dois grupos de paciente (CASO e CONTROLE. Neste exemplo, um outro conjunto de biomarcadores multíplex foi usado para construir um modelo de MSBA, com um conjunto de dados do diferente de um tamanho ainda maior.The following example was also derived from the CASO-CONTROL lung disease study performed by profiling the protein by LC-MS in human blood samples with two patient groups (CASE and CONTROL. In this example, another set of Multiplex biomarkers were used to build an MSBA model, with a different data set of an even larger size.

Detalhes ExperimentaisExperimental Details

Os procedimentos da coleta de amostra de plasma e preparação foram os mesmos do exemplo descrito acima.Plasma sample collection and preparation procedures were the same as the example described above.

Construção e Avaliação do Modelo de MSBAMSBA Model Building and Evaluation

Os dados de amostra de 96 pacientes consistindo em 21 casos e 75 controles foram usados como um conjunto de dados de treinamento. À medida que o número de amostras crescia, a variabilidade da amostra não aumentava. Assim, primeiramente aplicou-se o teste Smirnov para remover os pontos de divergência ("outlier"). Conseqüentemente, 5 amostras que continham pontos de divergência foram também removidas do conjunto de análise. Usando o resultado do teste t, construiu-se um modelo MSBA inicial contendo 100 sinais de biomarcador candidatos.Sample data from 96 patients consisting of 21 cases and 75 controls were used as a training data set. As the number of samples increased, sample variability did not increase. Thus, the Smirnov test was first applied to remove outlier points. Consequently, 5 samples containing divergence points were also removed from the analysis set. Using the t-test result, an initial MSBA model containing 100 candidate biomarker signals was constructed.

A seguir, ao aplicar recursivamente a análise discriminante para remover o sinal mínimo contribuído do modelo de discriminação, finalmente obteve-se um modelo de MSBA com 10 sinais. Vide a tabela 3 para a lista- gem de 10 sinais marcadores multíplex.Next, recursively applying discriminant analysis to remove the minimum contributed signal from the discrimination model, we finally obtained a 10-signal MSBA model. See table 3 for a list of 10 multi-duplex marker signals.

Neste exemplo, para calcular a classificação discriminante (z), foi usada uma outra função de classificação apresentada como a equação a seguir:In this example, to calculate the discriminant classification (z), another classification function was used as the following equation:

<formula>formula see original document page 35</formula><formula> formula see original document page 35 </formula>

(χ,: intensidade do sinal, a,& C: coeficientes descritos na Tabela 3)(χ,: signal strength, a, & C: coefficients described in Table 3)

Se o valor da classificação for positivo, ele é interpretado como CASO, senão CONTROLE.If the rating value is positive, it is interpreted as CASE, if not CONTROL.

A fim de avaliar a capacidade de predição do modelo, tentou-se predizer CASO/CONTROLE usando o mesmo conjunto de dados ( 21 casos + 75 controles, 96 no total). De acordo com o procedimento de diagnose de MSBA descrito acima (também ilustrado na figura 2), os sinais de biomarca- dor multíplex 10 foram identificados para cada amostra, e a quantificação de cada sinal de pico foi realizada. A partir da quantidade de todos os sinais multíplex 10, a classificação de MSBA para cada indivíduo foi calculada u- sando a fórmula descrita acima (Eq.6). Neste exemplo, os indivíduos cuja classificação de MSBA era igual ou maior do que 0 foram diagnosticados como casos. A tabela 4 e a figura 6 mostram os resultados de auto- discriminação. Na figura 6, cada ponto representa um paciente, e o eixo ver- tical representa a classificação discriminante (z). Neste exemplo, e a sensibi- lidade era de 85,7%, e a especificidade era de 82,7%, e a precisão de predi- ção era de 83,3%.In order to evaluate the model's prediction capacity, we tried to predict CASE / CONTROL using the same data set (21 cases + 75 controls, 96 in total). According to the MSBA diagnostic procedure described above (also illustrated in figure 2), the multi-duplex biomarker signals 10 were identified for each sample, and quantification of each peak signal was performed. From the amount of all multiplex signals 10, the MSBA rating for each individual was calculated using the formula described above (Eq.6). In this example, individuals whose MSBA score was equal to or greater than 0 were diagnosed as cases. Table 4 and Figure 6 show the results of self-discrimination. In figure 6, each point represents a patient, and the vertical axis represents the discriminant classification (z). In this example, the sensitivity was 85.7%, the specificity was 82.7%, and the prediction accuracy was 83.3%.

Tabela 2Table 2

<table>table see original document page 36</column></row><table><table> table see original document page 36 </column> </row> <table>

Tabela 3Table 3

<table>table see original document page 36</column></row><table> <table>table see original document page 37</column></row><table><table> table see original document page 36 </column> </row> <table> <table> table see original document page 37 </column> </row> <table>

Tabela 4Table 4

<table>table see original document page 37</column></row><table> <table>table see original document page 38</column></row><table> <table>table see original document page 39</column></row><table> <table>table see original document page 40</column></row><table><table> table see original document page 37 </column> </row> <table> <table> table see original document page 38 </column> </row> <table> <table> table see original document page 39 < / column> </row> <table> <table> table see original document page 40 </column> </row> <table>

Claims (17)

1. Método para a determinação da presença de um ou mais bi- omarcadores de polipeptídeo em uma amostra, compreendendo as etapas de: (a) submeter a amostra a uma análise espectrométrica de massa (MS) e a gravação do índice do tempo de retenção e a massa corresponden- te para cada sinal detectado; (b) correlacionar a massa correspondente a cada sinal a uma base de dados de referência de massas de biomarcador para formar uma correlação entre cada sinal e um biomarcador de referência, e descartar a- queles sinais cujas massas não se correlacionam a uma massa de biomar- cador de referência; (c) armazenar aqueles sinais cujas massas se correlacionam a um biomarcador de referência; (d) confirmar a correlação entre cada sinal armazenado e um biomarcador de referência ao combinar o espectro de MS de cada sinal com o espectro de MS do biomarcador de referência na base de dados usando uma medida de similaridade, para definir um conjunto de sinais de correla- ção positiva; (d) medir a intensidade de cada sinal de correlação positiva e classificar sua intensidade de sinal absoluto ou sua intensidade de sinal rela- tivo usando uma função de discriminação; (e) aplicar um limite aos valores de classificação obtidos a partir da função de discriminação para determinar a presença ou ausência do bio- marcador.1. A method for determining the presence of one or more polypeptide bi-markers in a sample, comprising the steps of: (a) subjecting the sample to mass spectrometric analysis (MS) and recording the retention time index and the corresponding mass for each signal detected; (b) correlating the mass corresponding to each signal to a biomarker mass reference database to form a correlation between each signal and a reference biomarker, and discarding those signals whose masses do not correlate to a biomark mass - reference holder; (c) storing those signals whose masses correlate to a reference biomarker; (d) confirm the correlation between each stored signal and a reference biomarker by combining the MS spectrum of each signal with the reference biomarker MS spectrum in the database using a similarity measure to define a set of signaling signals. positive correlation; (d) measure the intensity of each positive correlation signal and classify its absolute signal strength or relative signal strength using a discrimination function; (e) apply a limit to the classification values obtained from the discrimination function to determine the presence or absence of the biomarker. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a amostra de teste é submetida à análise de MS sem procedimentos de separação an- teriores.The method according to claim 1, wherein the test sample is subjected to MS analysis without prior separation procedures. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, em que a amostra de teste é analisada por infusão direta usando os princípios da nanoeletro- pulverização estática, da análise por injeção de fluxo ou da injeção de fluxo com enriquecimento da amostra.A method according to claim 2, wherein the test sample is analyzed by direct infusion using the principles of static nanoelectrospray, flow injection analysis or sample enrichment flow injection. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a amostra de teste é processada antes da análise de MS.The method of claim 1, wherein the test sample is processed prior to MS analysis. 5. Método de acordo com a reivindicação 4, em que o proces- samento da amostra compreende a separação da amostra por cromatografia líquida de alta pressão de múltiplas fases ou de fase única (HPLC).The method of claim 4, wherein the sample processing comprises separating the sample by single-phase or single-phase high pressure liquid chromatography (HPLC). 6. Método de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que a MS é a MS de ionização por eletropulverização (ESI), MS por ioniza- ção de dessorção a laser auxiliada por matriz - tempo de vôo (MALDI- TOF) ou ionização de dessorção a laser intensificada na superfície - tempo de vôo (SELDI-TOF).A method according to any preceding claim, wherein the MS is electrospray ionization (ESI) MS, matrix assisted laser desorption ionization MS - flight time (MALDI-TOF) or desorption ionization MS. surface-enhanced laser - flight time (SELDI-TOF). 7. Método de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que a massa de referência e os dados espectrais de MS para uma pluralida- de de biomarcadores são armazenados na forma de papel ou eletrônica.A method according to any preceding claim, wherein the reference mass and MS spectral data for a plurality of biomarkers are stored in paper or electronic form. 8. Método de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que os espectros de MS de referência para um biomarcador definido são a média dos espectros atuais e dos dados medidos obtidos por um cálculo de agrupamento.A method according to any preceding claim, wherein the reference MS spectra for a defined biomarker are the average of the current spectra and measured data obtained by a cluster calculation. 9. Método de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que um ou mais padrões internos dos peptídeos de referência são adiciona- dos à amostra antes da análise por MS.A method according to any preceding claim, wherein one or more internal standards of the reference peptides are added to the sample prior to MS analysis. 10. Método de acordo com a reivindicação 9, em que os padrões internos são marcados com um marcador ("tag") molecular.The method of claim 9, wherein the internal standards are labeled with a molecular tag. 11. Método de acordo com a reivindicação 9, em que os padrões internos são marcados e incluídos no conjunto de dados principal.The method according to claim 9, wherein the internal standards are marked and included in the main data set. 12. Método de acordo com a reivindicação 11, em que a intensi- dade de sinal absoluta é classificada pela medição da intensidade de sinal do biomarcador e a comparação da mesma com a intensidade de sinal de um ou mais padrões internos conhecidos.A method according to claim 11, wherein the absolute signal strength is classified by measuring the signal strength of the biomarker and comparing it with the signal strength of one or more known internal standards. 13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -9, em que a amostra é processada sem a adição de padrões internos.A method according to any one of claims 1 to 9, wherein the sample is processed without the addition of internal standards. 14. Método de acordo com a reivindicação 13, em que a intensi- dade de sinal relativo é classificada pela medição da razão entre as intensi- dades de sinal do biomarcador individual em um paciente e a intensidade de sinal de referência para um grupo de paciente.A method according to claim 13, wherein the relative signal strength is classified by measuring the ratio between the individual biomarker signal strengths in a patient and the reference signal strength for a patient group. . 15. Método de acordo com a reivindicação 13, que é completa- mente automatizado.The method of claim 13, which is completely automated. 16. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a função de discriminação para calcular a classificação da intensidade de sinal de MS opcionalmente incluí o uso de quaisquer variáveis clínicas tais como os re- sultados de exame clínico e/ou e da fenotipificação da observação clínica e/ou gravações médicas.The method according to claim 1, wherein the discriminatory function for calculating the MS signal strength rating optionally includes the use of any clinical variables such as clinical examination and / or phenotyping results. clinical observation and / or medical recordings. 17. Método diagnóstico para determinar a presença de uma do- ença que compreende a comparação dos biomarcadores de seqüência de proteína de uma amostra de teste com biomarcadores de referência, em que os biomarcadores de referência compreendem os peptídeos identificados na Tabela 1.17. Diagnostic method for determining the presence of a disease comprising comparing the protein sequence biomarkers of a test sample with reference biomarkers, wherein the reference biomarkers comprise the peptides identified in Table 1.
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