CN114616644A - 基于阈值的ida排除列表 - Google Patents

Abstract

首先，对不包括代谢物的对照样本的质量范围执行MS扫描(601)，从而产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值(602)。为排除列表选择背景峰并且在排除列表中包括每个背景峰的m/z值和强度值(604)。接下来，对包括代谢物的实验样本执行质量范围的MS扫描(610)，从而产生前体离子的峰m/z和强度值(612)。为峰列表选择峰并且在峰列表中包括每个峰的m/z值和强度值(614)。最后，从峰列表中排除峰列表中具有与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应的m/z值和强度值的每个峰(616)。

Description

基于阈值的IDA排除列表

相关应用

本申请要求于2019年10月17日提交的美国临时专利申请序列No.62/916,759的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本文的教导涉及用于在信息相关获取(IDA)质谱实验中检测样本的代谢物的质谱法装置。更具体而言，质谱仪通过在IDA排除列表中包括强度和保留时间参数来区分代谢物离子和具有相似质荷比(m/z)的背景离子。

本文所公开的装置和方法还与处理器、控制器、微控制器或计算机系统(诸如图1的计算机系统)结合执行。

背景技术

质谱背景

质谱法(MS)是一种基于分析由化学化合物形成的离子的m/z值来检测和定量这些化合物的分析技术。MS涉及从样本中电离一种或多种感兴趣的化合物，产生前体离子，以及前体离子的质量分析。

串联质谱法或质谱法/质谱法(MS/MS)涉及从样本中电离一种或多种感兴趣的化合物、选择一种或多种化合物的一种或多种前体离子、将一种或多种前体离子裂解为产物离子以及对产物离子进行质量分析。

质谱仪常常与色谱或其它分离系统耦合，以便识别和表征从样本中洗脱的感兴趣的化合物。在这种耦合的系统中，洗脱溶剂中的化合物被电离，并以指定的时间间隔获得一系列质谱。这些时间范围从例如1秒到100分钟或更长。从一系列质谱导出的强度值形成色谱图。例如，所有强度的总和生成总离子色谱图(TIC)并且一个质量值的强度生成提取出的离子色谱图(XIC)。

在色谱图中发现的峰被用于识别或表征样本中的已知的肽或化合物，因为它们在称为保留时间的已知时间洗脱。更特别地，峰的保留时间和/或峰的面积被用于识别或表征(量化)样本中已知的肽或化合物。

在传统的分离耦合的质谱法系统中，选择已知化合物的前体离子进行分析。然后在每个分离间隔对包括前体离子的质量范围执行MS/MS扫描。每次MS/MS扫描中发现的产物离子的强度随时间被收集并作为谱的集合或例如XIC被分析。

MS和MS/MS都可以提供定性和定量信息。测得的前体或产物离子光谱可以被用于识别感兴趣的分子。前体离子和产物离子的强度也可以被用于定量样本中存在的化合物的量。

可以使用串联质谱仪执行大量不同类型的实验获取方法或工作流程。这些工作流程的三大类是靶向获取、信息相关的获取(IDA)或数据相关的获取(DDA)和数据独立的获取(DIA)。

在靶向获取方法中，针对感兴趣的化合物从前体离子到产物离子的一个或多个过渡是预定义的或者是已知的。当样本被引入串联质谱仪时，在多个时间段或循环中的每个时间段或循环期间监视一个或多个过渡。换句话说，质谱仪选择并裂解每个过渡的前体离子，并对过渡的产物离子执行目标质量分析。因此，为每个过渡产生强度(产物离子强度)。靶向获取方法包括但不限于多反应监视(MRM)和选择的反应监视(SRM)。

在IDA方法中，当样本被引入串联质谱仪时，用户可以指定用于执行产物离子的非靶向质量分析的准则。例如，在IDA方法中，执行前体离子或质谱法(MS)调查扫描以生成前体离子峰列表。用户可以选择准则来过滤峰列表以找到峰列表上前体离子的子集。然后对前体离子的子集的每个前体离子执行MS/MS。为每个前体离子产生产物离子谱。当样本被引入串联质谱仪时，可以对前体离子的子集的前体离子重复(迭代地)执行MS调查扫描后面跟着多次MS/MS扫描。IDA也可以被称为数据相关分析(Thermo Fisher)或数据导向分析(Waters)。例如，术语“数据相关”是Thermo Fisher的商标，而术语“DDA”是Waters的商标。

通过不同的组学技术(诸如蛋白质组学、代谢组学等)测量复杂(例如，生物)样本导致化合物的不同类型、大量和宽动态范围。在蛋白质组学和许多其它样本类型中，化合物的复杂性和动态范围非常大。这对传统的靶向和IDA方法提出了挑战，要求非常高速的MS/MS获取来深入询问样本，以便既识别又量化范围广泛的分析物。

因此，开发了DIA方法，串联质谱法的第三大类。这些DIA方法已被用于提高从复杂样本收集数据的重现性和全面性。DIA方法也可以被称为非特定裂解方法。在传统的DIA方法中，串联质谱仪的动作在基于先前前体离子或产物离子扫描中获取的数据的MS/MS扫描之间没有变化。而是选择前体离子质量范围。然后前体离子质量选择窗口跨前体离子质量范围步进。前体离子质量选择窗口中的所有前体离子被裂解，并且前体离子质量选择窗口中的所有前体离子的所有产物离子都被质量分析。

内生背景峰问题

当执行药物代谢物识别研究时，通常对来自给药受试者的样本执行IDA。结果所得的MS/MS谱被用于确认推定的代谢物实际上与起始药物相关并定位代谢转化的位点。

图2是示例性图200，其示出了被操作以使用IDA方法识别简单样本中的药物代谢物的串联质谱仪如何产生除代谢物前体离子外还包括内源背景前体离子的IDA列表。在图2的IDA方法中，串联质谱仪首先对简单样本执行全MS扫描210。在MS扫描210中，样本的所有前体离子在质量过滤器中被选择，通过解离设备被传输，并在质量分析仪中进行质量分析。在这个图中，这些设备被示为四组，但也可以是其它类型的设备。质量分析仪产生前体离子的强度测量，如前体质谱212中所示。

串联质谱仪然后选择具有高于特定阈值213的强度的所有前体离子。强度高于阈值213的所有前体离子都被添加到阈值列表214。如果阈值列表214上的离子的数量小到足以在如图2中所示的指定循环时间内由MS/MS分析，那么阈值列表214变为IDA列表216。注意的是，IDA列表214仅包括每个前体离子的m/z。而且，注意的是，强度高于阈值213的前体离子根据m/z值被添加到阈值列表214。但是，如下面所讨论的，还有其它方法用于选择阈值列表214上的前体离子的次序。

对于IDA列表216上的每个前体离子，串联质谱仪执行MS/MS扫描。例如，在MS/MS扫描221中，在质量过滤器中选择m/z值为114的前体离子，在解离设备中解离成产物离子，并在质量分析仪中对产物离子进行质量分析。类似地，在MS/MS扫描222和223中，来自IDA列表216的m/z值为153和215的前体离子分别被选择和解离，并对其产物离子进行质量分析。

将MS/MS扫描221、222和223的产物离子谱与已知药物的已知产物离子谱进行比较以确定它们是否可能与代谢物对应。注意的是，m/z值为114和153的前体离子是内源背景离子峰。因此，也可以将内源背景离子峰与IDA方法中的已知代谢物峰进行比较。对于简单的样本，这不是问题。

但是，对于更复杂的样本，这会防止IDA方法在一个或所有代谢物峰上触发，因为大部分可用循环时间被用于获取内源背景峰的不需要的MS/MS谱。因此，可能无法识别药物代谢物。

图3是示出被操作以使用IDA方法识别复杂样本中的药物代谢物的串联质谱仪如何可以产生不包括代谢物前体离子的IDA列表的示例图300。在图3的IDA方法中，串联质谱仪首先执行复杂样本的全MS扫描310。在MS扫描310中，样本的所有前体离子在质量过滤器中被选择，通过解离设备被传输，并在质量分析仪中进行质量分析。在这个图中，这些设备被示为四组，但也可以是其它类型的设备。质量分析仪产生前体离子的强度测量，如前体质谱312所示。

串联质谱仪然后选择具有高于特定阈值313的强度的所有前体离子。强度高于阈值313的所有前体离子都被添加到阈值列表314。

因为复杂样本被扫描，所以前体质谱312除了具有m/z值为215的代谢物峰之外还包括六个内源背景前体离子峰。如果指定的循环时间只为对五个前体离子峰执行MS/MS扫描提供足够的时间，那么阈值列表314被截断为IDA列表316。

对于IDA列表316上的每个前体离子，串联质谱仪执行MS/MS扫描。由于IDA列表316上有五个前体离子峰，因此执行五次MS/MS扫描321-325，从而产生五个产物离子谱。

然后将MS/MS扫描321-325的产物离子谱与已知药物的已知产物离子谱进行比较以确定它们是否可能与代谢物对应。代谢物本身可能并不“已知”。注意的是，在前体离子谱312中，m/z为215的代谢物前体离子前面是六个内源背景前体离子。因为IDA列表316仅限于五个前体离子峰，所以m/z 215的代谢物前体离子未添加到列表。因此，MS/MS扫描321-325的产物离子谱仅提供内源背景前体离子的产物离子。因此，在这种情况下没有发现已知的药物代谢物。

经由IDA获取执行分析是以自动化方式生成MS/MS信息的最广泛使用的方法之一。多年来，已经开发了几种过滤器来过滤要解离的前体离子的子集的阈值峰列表，以优化特定应用中感兴趣的离子的自动选择。

在代谢物研究中，可以获取并分析对照样本。对照样本与代谢物样本相似，但表示药物施用之前的条件。当然，对照样本与实验样本越相似越好。例如，对照样本可以来自与对应的已给药样本相同的受试者，但在给药之前。通过搜索出现在给药而不是对照样本中的峰来找到推定的代谢物。

有可能通过在获取已给药样本之前找到所有峰来分析对照样本。之前已经示出，当获取用于已给药样本的数据时，这个峰列表可以被用作IDA排除列表。这防止IDA在背景峰上触发并因此增加将为感兴趣的实际药物代谢物获取MS/MS的机会。

图4是示出如何操作串联质谱仪以首先对对照样本执行MS扫描以产生排除列表并且然后操作以通过在应用于复杂样本的IDA方法中使用排除列表来识别复杂样本中的药物代谢物的示例图400。在图4的IDA方法中，串联质谱仪首先对对照样本执行全MS扫描401。已知对照样本不包括任何感兴趣的代谢物。在MS扫描401中，对照样本的所有前体离子在质量过滤器中被选择，通过解离设备被传输，并在质量分析仪中进行质量分析。在这个图中，这些设备被示为四组，但也可以是其它类型的设备。质量分析仪产生针对前体离子的强度测量，如前体质谱402中所示。

串联质谱仪然后选择具有高于特定阈值403的强度的所有前体离子。强度高于阈值403的所有前体离子都被添加到排除列表404。由于对照样本不包括感兴趣的代谢物，因此排除列表404上的所有前体离子都是内源背景离子。

串联质谱仪然后对已知包含感兴趣的代谢物的实验样本执行全MS扫描410。在MS扫描410中，实验样本的所有前体离子在质量过滤器中被选择，通过解离设备被传输，并在质量分析仪中进行质量分析。在这个图中，这些设备被示为四组，但也可以是其它类型的设备。质量分析仪产生前体离子的强度测量，如前体质谱412中所示。

串联质谱仪然后选择具有高于特定阈值413的强度的所有前体离子。强度高于阈值413的所有前体离子都被添加到阈值列表414。由于实验样本包括感兴趣的代谢物，因此阈值列表414除了所有内源背景离子之外还包括具有m/z 215的代谢物前体离子。

串联质谱仪从阈值列表414中移除排除列表404上的前体离子峰。这产生IDA列表416。IDA列表416现在仅包括m/z 215的代谢物前体离子。

对于IDA列表416上的每个前体离子，串联质谱仪执行MS/MS扫描。由于IDA列表416上只有一个前体离子峰，因此只执行MS/MS扫描421，从而产生一个产物离子谱。

然后将MS/MS扫描421的产物离子谱与已知药物的已知产物离子谱进行比较以确定它们是否可能与代谢物对应。注意的是，通过使用排除列表404，MS/MS扫描不会在内源背景前体离子峰上执行。这确保对m/z 215的代谢物前体离子执行MS/MS扫描421。

使用源自对照样本的排除列表的一个问题是，对于具有与背景峰相似的m/z的药物代谢物的峰，MS/MS将不会被触发，即使与背景峰相比，药物代谢物的峰强度相对更大也是如此。

图5是示出如果代谢物峰和背景峰具有相似的m/z值，那么来自对对照样本执行的MS扫描的排除列表如何也可以在IDA方法中移除代谢物峰的示例图500。在图5的IDA方法中，串联质谱仪首先对对照样本执行全MS扫描501。已知对照样本不包括感兴趣的代谢物。在MS扫描501中，对照样本的所有前体离子在质量过滤器中被选择，通过解离设备被传输，并在质量分析仪中进行质量分析。在这个图中，这些设备被示为四组，但也可以是其它类型的设备。质量分析仪产生前体离子的强度测量，如前体质谱502中所示。

串联质谱仪然后选择具有高于特定阈值503的强度的所有前体离子。强度高于阈值503的所有前体离子都被添加到排除列表504。

串联质谱仪然后对已知包含感兴趣的代谢物的实验样本执行全MS扫描510。在MS扫描510中，实验样本的所有前体离子在质量过滤器中被选择，通过解离设备被传输，并在质量分析仪中进行质量分析。在这个图中，这些设备被示为四组，但也可以是其它类型的设备。质量分析仪产生前体离子的强度测量，如前体质谱512中所示。

串联质谱仪然后选择具有高于特定阈值513的强度的所有前体离子。强度高于阈值513的所有前体离子都被添加到阈值列表514。由于实验样本包括感兴趣的代谢物，因此阈值列表514包括具有m/z190的代谢物前体离子518。但是，还有具有m/z 190的背景离子517。因此，阈值列表514包括具有m/z 190的两个离子峰。

接下来，串联质谱仪从阈值列表514中移除排除列表504上的前体离子峰。因为代谢物前体离子518和背景离子517具有相同的m/z值190，所以它们都被排除在外。因此，IDA列表516现在不包括离子峰并且不执行MS/MS扫描。因此，当代谢物和背景峰具有相似的m/z值时，即使使用对照样本和排除列表，也不会触发药物代谢物的MS/MS扫描。

因此，需要用于在IDA方法中操作串联质谱仪的附加系统方法，以便区分具有相似m/z值的背景与代谢物离子。

发明内容

公开了用于在信息相关获取(IDA)质谱法实验中从峰列表中排除具有与代谢物离子相同质荷比(m/z)的内源背景离子的系统、方法和计算机程序产品。该系统包括离子源设备和串联质谱仪。

串联质谱仪接收来自离子源设备的离子束，该离子束是通过电离不包括代谢物化合物的对照样本而产生的。串联质谱仪对离子束执行质量范围的MS扫描，从而产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值。串联质谱仪为排除列表选择背景前体离子的背景峰中的一个或多个，并在排除列表中包括所选择的一个或多个背景峰中的每个背景峰的m/z值和强度值。

串联质谱仪接下来通过分析实验样本为IDA方法创建峰列表。串联质谱仪接收来自离子源设备的离子束，该离子束是通过电离包括代谢物化合物的实验样本而产生的。串联质谱仪对离子束执行质量范围的MS扫描，从而产生前体离子的峰m/z和强度值。串联质谱仪为峰列表选择前体离子的峰中的一个或多个并在峰列表中包括所选择的一个或多个峰中的每个峰的m/z值和强度值。

最后，串联质谱仪从峰列表中排除具有与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应的m/z值和强度值的每个峰。

本文阐述了申请人的教导的这些和其它特征。

附图说明

本领域技术人员将理解，下文描述的附图仅用于说明目的。附图无意以任何方式限制本教导的范围。

图1是图示计算机系统的框图，本教导的实施例可以在该计算机系统上实现。

图2是示出被操作以使用信息相关获取(IDA)方法识别简单样本中的药物代谢物的串联质谱仪如何可以产生除了代谢物前体离子还包括内源背景前体离子的IDA列表的示例性图。

图3是示出被操作以使用IDA方法识别复杂样本中的药物代谢物的串联质谱仪如何产生不包括代谢物前体离子的IDA列表的示例性图。

图4是示出串联质谱仪如何被操作以首先对对照样本执行质谱法(MS)扫描以产生排除列表并且然后被操作以通过在应用于复杂样本的IDA方法中使用排除列表识别复杂样本中的药物代谢物的示例性图。

图5是示出如果代谢物峰与背景峰具有相似的m/z值，那么来自对对照样本执行的MS扫描的排除列表如何可以在IDA方法中移除代谢物峰的示例性图。

图6是示出根据各种实施例的如果代谢物峰与背景峰具有相似的m/z值，那么在IDA方法中将强度和保留时间添加到来自对对照样本执行的MS扫描的排除列表如何防止代谢物峰被移除的示例性图。

图7是根据各种实施例的用于从IDA质谱法实验中的峰列表中排除具有与代谢物离子相同的m/z的内源背景离子的装置的示意图。

图8是示出根据各种实施例的用于从IDA质谱法实验中的峰列表中排除具有与代谢物离子相同的m/z的内源背景离子的方法800的流程图。

图9是根据各种实施例的包括一个或多个不同软件模块的系统的示意图，软件模块执行用于从IDA质谱法实验中的峰列表中排除具有与代谢物离子相同m/z的内源背景离子的方法。

在详细描述本教导的一个或多个实施例之前，本领域的技术人员将认识到本教导不限于其对以下详细描述中阐述或在附图中图示的构造的细节、组件的布置和步骤的布置的应用。而且，应该理解的是，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的并且不应当被视为限制性的。

具体实施方式

计算机实现的系统

图1是图示在其上可以实现本教导的实施例的计算机系统100的框图。计算机系统100包括总线102或用于传送信息的其它通信机制，以及与总线102耦合以用于处理信息的处理器104。计算机系统100还包括耦合到总线102的存储器106，其可以是随机存取存储器(RAM)或其它动态存储设备，用于存储要由处理器104执行的指令。存储器106还可以被用于在执行要由处理器104执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。计算机系统100还包括耦合到总线102的只读存储器(ROM)108或其它静态存储设备，用于存储用于处理器104的静态信息和指令。提供诸如磁盘或光盘之类的存储设备110，并将其耦合到总线102以存储信息和指令。

计算机系统100可以经由总线102耦合到显示器112，诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)，以向计算机用户显示信息。包括字母数字键和其它键的输入设备114耦合到总线102，用于将信息和命令选择传送到处理器104。用户输入设备的另一种类型是光标控件116，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键，用于将方向信息和命令选择传送到处理器104并用于控制显示器112上的光标移动。这种输入设备通常在两个轴(即，第一轴(即，x)和第二轴(即，y))上具有两个自由度，这允许设备指定平面中的位置。

计算机系统100可以执行本教导。与本教导的某些实施方式一致，响应于处理器104执行存储器106中包含的一个或多个指令的一个或多个序列，由计算机系统100提供结果。此类指令可以从诸如存储设备110之类的另一个计算机可读介质读入存储器106。存储器106中包含的指令序列的执行使处理器104执行本文所述的过程。可替代地，可以使用硬连线电路系统代替软件指令或与软件指令结合使用以实现本教导。因此，本教导的实施方式不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。

在各种实施例中，计算机系统100可以跨网络连接到一个或多个其它计算机系统，如计算机系统100，以形成联网的系统。网络可以包括私有网络或公共网络，诸如互联网。在联网的系统中，一个或多个计算机系统可以存储数据并将其提供给其它计算机系统。在云计算场景中，存储和提供数据的一个或多个计算机系统可以被称为服务器或云。例如，一个或多个计算机系统可以包括一个或多个web服务器。例如，向服务器或云发送和从服务器或云接收数据的其它计算机系统可以被称为客户端或云设备。

如本文所使用的，术语“计算机可读介质”是指参与向处理器104提供指令以供执行的任何介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储设备110。易失性介质包括动态存储器，诸如存储器106。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线102的电线。

计算机可读介质或计算机程序产品的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其它磁介质，CD-ROM、数字视频盘(DVD)、蓝光盘、任何其它光学介质，拇指驱动器、存储卡、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储芯片或盒带，或计算机可以从中读取的任何其它有形介质。

各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携带到处理器104以供执行。例如，指令最初可以被携带在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中并使用调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统100本地的调制解调器可以在电话线上接收数据并使用红外发送器将数据转换成红外信号。耦合到总线102的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并将数据放置在总线102上。总线102将数据携带到存储器106，处理器104从存储器106检索并执行指令。由存储器106接收的指令可以可选地在处理器104执行之前或之后存储在存储设备110上。

根据各种实施例，被配置为由处理器执行以执行方法的指令存储在计算机可读介质上。计算机可读介质可以是存储数字信息的设备。例如，计算机可读介质包括如本领域中已知的用于存储软件的光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质由适于执行被配置为执行的指令的处理器访问。

为了说明和描述的目的，已经给出了本教导的各种实施方式的以下描述。它不是详尽的并且不将本教导限制到所公开的精确形式。鉴于以上教导，修改和变化是可能的，或者可以从本教导的实践获取。此外，所描述的实施方式包括软件，但是本教导可以被实现为硬件和软件的组合或者单独地实现为硬件。本教导可以用面向对象和非面向对象的编程系统来实现。

具有强度和保留时间的IDA排除列表

如上所述，当执行药物代谢物识别研究时，通常对来自给药受试者的样本执行IDA。结果所得的MS/MS谱被用于确认推定的代谢物实际上与起始药物有关并定位代谢转化的位点。对于简单的样本，常规IDA效果很好。但是，对于更复杂的样本，内源背景离子可以防止IDA方法触发代谢物峰中的一个或全部，因为大部分可用循环时间被用于获取内源背景峰的不需要的MS/MS谱。因此，可能无法识别药物代谢物。

对这个问题的一种解决方案是首先分析不含代谢物的类似对照样本，以便生成背景离子峰列表。然后，这个列表可以在获取用于已给药样本的数据时用作IDA排除列表。这防止IDA在背景峰上触发，从而增加将针对感兴趣的实际药物代谢物获取MS/MS的机会。

使用得自对照样本的排除列表的一个问题是对于具有类似于背景峰的m/z值的药物代谢物的峰不会触发MS/MS。因此，需要在IDA方法中操作串联质谱仪的附加系统方法，以便区分具有相似m/z值的背景与代谢物离子。

在各种实施例中，串联质谱仪在IDA排除列表中包括每个背景峰的强度。然后，如果对照样本没有对应的峰或者对照样本中的峰强度较小，那么IDA方法触发对已给药样本的MS/MS扫描。容差因子可以被用于比较峰强度。例如，IDA方法仅在强度为背景峰强度的1.5倍或更多倍时触发MS/MS扫描。对IDA方法的这种改变减小了当使用排除列表时不会针对药物代谢物触发MS/MS扫描的机会。

如上所述，质谱仪常常与色谱法或其它分离系统耦合，以便识别和表征从样本中洗脱的感兴趣的化合物。在这种耦合的系统中，洗脱溶剂中的化合物被电离，并以指定的时间间隔获得一系列质谱。分析物或代谢物从进样到检测的洗脱时间被称为保留时间(RT)。因此，代谢物离子也可以基于它们的保留时间与内源背景离子区分开来。

因此，在各种实施例中，串联质谱仪包括IDA排除列表中每个背景峰的强度和保留时间。然后，如果或者对照样本没有对应的峰或者对照样本中的峰具有相同的保留时间且强度较小，那么IDA方法触发对已给药样本的MS/MS扫描。

图6是示出根据各种实施例的如果代谢物峰与背景峰具有相似的m/z值，那么在IDA方法中将强度和保留时间添加到来自对对照样本执行的MS扫描的排除列表如何防止代谢物峰被移除的示例性图600。在图6的IDA方法中，当使用分离设备洗脱对照样本时，串联质谱仪首先对对照样本执行多次全MS扫描。三维色谱图602示出了为四种内源背景离子中的每一种产生的质量峰。已知对照样本不包括感兴趣的代谢物。在不同时间的步长处执行的每个MS扫描601中，对照样本的所有前体离子都在质量过滤器中被选择，通过解离设备被传输，并在质量分析仪中进行质量分析，从而产生每个时间步长的前体离子谱。在这个图中，这些设备被示为四组，但也可以是其它类型的设备。

在每个时间步长处，串联质谱仪然后选择具有高于特定阈值603的强度的所有峰。强度高于阈值603的所有前体离子峰都被添加到排除列表604。此外，每个峰的强度和保留时间也被添加到排除列表604，现在在排除列表604中产生三列。

串联质谱仪然后对已知包含感兴趣的代谢物的实验样本执行多个全MS扫描610。在不同的时间步长处执行的每个MS扫描610中，实验样本的所有前体离子在质量过滤器中被选择，通过解离设备被传输，并在质量分析仪中进行质量分析，从而产生每个时间步长的前体离子谱。三维色谱图612示出了产生的质量峰。

串联质谱仪然后选择具有高于特定阈值613的强度的所有峰。强度高于阈值613的所有前体离子峰都被添加到阈值列表614。此外，每个峰的强度和保留时间也被添加到阈值列表614，现在在阈值列表614中产生三列。由于实验样本包括感兴趣的代谢物，因此阈值列表614包括代谢物前体离子峰618，其m/z为190，强度为1500并且保留时间为41分钟。但是，还存在背景离子峰617，其m/z为190，强度为1000并且保留时间41分钟。因此，阈值列表614包括具有m/z190的两个离子峰。

接下来，串联质谱仪从阈值列表614中移除在排除列表604上的前体离子峰。以前，因为阈值列表614的代谢物前体离子峰618和背景离子峰617与排除列表604的背景离子峰具有相同的m/z值190，因此它们都被排除在外。

但是，现在将阈值列表614的前体离子峰618和背景离子峰617的保留时间和强度附加地与排除列表604的背景离子峰的保留时间和强度进行比较。从这个比较中，发现阈值列表614的背景离子峰617与排除的背景离子峰604匹配并被排除。但是，尽管阈值列表614的代谢物前体离子峰618的m/z和保留时间与排除604的背景离子峰的m/z和保留时间匹配，但强度不匹配。因此，阈值列表614的代谢物前体离子峰618未被排除，因此被添加到IDA列表616。注意的是，阈值列表614的所有其它峰与排除列表604的峰匹配并且被排除。

还要注意的是，虽然IDA列表616被示为分离的列表，但IDA列表616可以简单地是排除峰之后的阈值列表614。进一步要注意的是，随着在分离期间峰被获取，阈值列表614被不断地更新并且被实时地排除，因此IDA列表616在分离期间也不断地改变。

在分离期间，对于IDA列表616上的每个前体离子峰，串联质谱仪执行MS/MS扫描，而前体离子峰在IDA列表616上。由于在这种情况下IDA列表616上只有一个前体离子峰，因此只要代谢物前体离子峰618在IDA列表616上，便只执行MS/MS扫描621，从而为每个MS/MS扫描产生产物离子谱。

然后将MS/MS扫描621的产物离子谱与已知药物的已知产物离子谱进行比较以确定它们是否可能与代谢物对应。注意的是，通过使用具有附加强度和保留时间参数值的排除列表604，不会对具有相似m/z值但强度不同或保留时间不同的内源背景前体离子峰和代谢物离子峰两者执行MS/MS扫描。换句话说，代谢物离子峰不再被不正确地排除。

在各种实施例中，当比较阈值列表与排除列表之间的m/z、保留时间和强度时，使用用于匹配每个参数的值的不同容差因子。例如，用于强度的容差因子可以是但不限于1.5的因子。这意味着如果m/z和保留也匹配，那么仅在强度是排除列表604上的峰强度的1.5倍时才针对阈值列表614的峰触发MS/MS扫描。

注意的是，对照样本与实验的浓度可以不同。因此，在各种实施例中，阈值列表614或排除列表604的强度在比较两个列表之前被缩放。例如，对照与实验尿液样本可以具有不同的体积。已知尿液中天然含有某些化合物，诸如肌酐。因此，阈值列表与排除列表中肌酐强度的比率可以被用于缩放阈值列表或排除列表中的所有强度。

从峰列表中排除背景峰的系统

图7是根据各种实施例的用于从IDA质谱法实验中的峰列表中排除具有与代谢物离子相同的m/z的内源背景离子的装置的示意图700。图7的系统包括离子源设备710和串联质谱仪701。

离子源设备710可以是但不限于电喷雾离子源(ESI)设备、化学电离(CI)源设备(诸如大气压化学电离源(APCI)设备)、大气压光电离(APPI)源设备，或基质辅助激光解吸源(MALDI)设备。在示例性实施例中，离子源设备710是ESI设备。

串联质谱仪701例如包括质量过滤器设备720、解离设备730和质量分析仪740。在图7的系统中，质量过滤器设备720、解离设备730和质量分析仪740被示为四极设备。本领域普通技术人员可以认识到的是，这些阶段中的任何一个都可以包括其它类型的质谱法设备，包括但不限于离子阱、轨道阱、离子迁移设备、飞行时间(TOF)设备、基于电子的解离(ExD)碰撞池，或傅里叶变换离子回旋共振(FT-ICR)设备。

串联质谱仪701首先通过分析对照样本来创建排除列表。串联质谱仪701接收来自离子源设备710的离子束，该离子束是通过电离不包括代谢物化合物的对照样本而产生的。注意的是，在图7中，离子源设备710被示为串联质谱仪701的一部分。但是，离子源设备710也可以是分离的设备。

串联质谱仪701对离子束执行质量范围的MS扫描，从而产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值。串联质谱仪701为排除列表选择背景前体离子的背景峰中的一个或多个，并在排除列表中包括所选择的一个或多个背景峰中的每个背景峰的m/z值和强度值。

串联质谱仪701接下来通过分析实验样本为IDA方法创建峰列表。串联质谱仪701接收来自离子源设备的离子束，该离子束是通过电离包括代谢物化合物的实验样本而产生的。串联质谱仪701对离子束执行质量范围的MS扫描，从而产生前体离子的峰m/z和强度值。串联质谱仪701为峰列表选择前体离子的一个或多个峰并且在峰列表中包括所选择的一个或多个峰的每个峰的m/z值和强度值。

最后，串联质谱仪701排除峰列表中具有与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应的m/z值和强度值的每个峰。

在各种实施例中，串联质谱仪701还对峰列表上的每个前体离子峰执行MS/MS扫描，以便识别代谢物化合物。

在各种实施例中，串联质谱仪701通过选择在某个阈值强度水平之上测得的前N个峰来选择峰列表的前体离子的一个或多个峰。在另一个实施例中，串联质谱仪701通过选择具有最高强度的N个峰来选择峰列表的前体离子的一个或多个峰。

在各种实施例中，如果m/z值在m/z容差因子内匹配并且如果强度值在强度容差因子内匹配，那么峰列表的峰的m/z值和强度值与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应。如上所述，强度容差因子例如可以是排除列表的背景峰的强度的1.5倍。

在各种实施例中，串联质谱仪701在比较和匹配两个列表中的峰之前进一步缩放峰列表或排除列表。如上所述，单个已知的背景峰可以被用于缩放峰列表或排除列表。例如，串联质谱仪701选择在峰列表和排除列表上的一个已知背景峰。串联质谱仪701计算峰列表上的一个已知背景峰的强度值与排除列表上的一个已知背景峰的强度值的比率。串联质谱仪701然后将峰列表或排除列表上的每个强度值乘以该比率。

在各种实施例中，可以使用两个或更多个背景离子来缩放峰列表或排除列表。例如，串联质谱仪701选择峰列表和排除列表上的两个或更多个已知背景峰。串联质谱仪701计算峰列表上的两个或更多个已知背景峰的强度值的组合与排除列表上的两个或更多个已知背景峰的强度值的组合的比率。两个或更多个已知背景峰的强度值的组合可以是但不限于平均值、中值或强度加权的平均值。串联质谱仪701然后将峰列表或排除列表上的每个强度值乘以该比率。

在各种实施例中，串联质谱仪701还包括样本引入设备760。例如，样本引入设备760随着时间将一种或多种感兴趣的化合物从样本引入离子源设备710。样本引入设备760可以执行包括但不限于注入、液相色谱、气相色谱、毛细管电泳或离子迁移的技术。

当使用样本引入设备760时，串联质谱仪701从离子源设备710接收离子束，该离子源设备710随着时间从样本引入设备760接收来自对照样本的一种或多种化合物。串联质谱仪701然后在离子束上在多个不同时间步长处执行质量范围的多个MS扫描，从而随时间产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值。在每个时间步长处，串联质谱仪701为排除列表选择背景前体离子的一个或多个背景峰，并在排除列表中包括所选择的一个或多个背景峰中的每个背景峰的m/z值、强度值和保留时间值。

接下来，串联质谱仪701从离子源设备710接收离子束，该离子源设备710随时间从样本引入设备760接收来自实验样本的一种或多种化合物。串联质谱仪701在多个不同时间步长处对离子束执行质量范围的多个MS扫描，从而产生前体离子的峰m/z和强度值。对于每个时间步长，串联质谱仪701为峰列表选择一个或多个前体离子峰，并在峰列表中包括所选择一个或多个峰中的每个峰的m/z值、强度值和保留时间值。

最后，串联质谱仪701从峰列表中排除具有与排除列表的背景峰的m/z值、强度值和保留时间对应的m/z值、强度值和保留时间的每个峰。

在各种实施例中，如果m/z值在m/z容差因子内匹配、如果强度值在强度容差因子内匹配并且保留时间值在保留时间容差因子内匹配，那么峰列表的峰的m/z值、强度值和保留时间与排除列表的背景峰的m/z值、强度值和保留时间对应。

在各种实施例中，处理器750可以被用于控制或指示串联质谱仪701执行上述任何步骤或独立执行上述步骤中的一个或多个。处理器750通过例如控制一个或多个电压、电流或压力源(未示出)来控制或提供指令。处理器750可以是但不限于计算机、微处理器、图1的计算机系统或能够从串联质谱仪发送和接收控制信号和数据并处理数据的任何设备。处理器750与串联质谱仪701通信。处理器750被示为分离的设备，但可以是串联质谱仪701或另一个设备的处理器或控制器。

从峰列表中排除背景峰的方法

图8是示出根据各种实施例的用于从IDA质谱法实验中的峰列表中排除具有与代谢物离子相同的m/z的内源背景离子的方法800的流程图。

在方法800的步骤810中，从离子源设备接收离子束，该离子束是通过使用串联质谱仪电离不包括代谢物化合物的对照样本而产生的。

在步骤820中，使用串联质谱仪对离子束执行质量范围的质谱法(MS)扫描，从而产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值。

在步骤830中，使用串联质谱仪为排除列表选择背景前体离子的背景峰中的一个或多个，并在排除列表中包括所选择的一个或多个背景峰中的每个背景峰的m/z值和强度值。

在步骤840中，使用串联质谱仪从离子源设备接收离子束，该离子束是通过电离包含代谢物化合物的实验样本而产生的。

在步骤850中，使用串联质谱仪对离子束执行质量范围的MS扫描，从而产生前体离子的峰m/z和强度值。

在步骤860中，使用串联质谱仪为峰列表选择一个或多个前体离子的峰，并在峰列表中包括所选择的一个或多个峰中的每个峰的m/z值和强度值。

在步骤870中，使用串联质谱仪排除峰列表中具有与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应的m/z值和强度值的每个峰。

用于从峰列表中排除背景峰的计算机程序产品

在各种实施例中，计算机程序产品包括有形的计算机可读存储介质，其内容包括具有在处理器上执行的指令的程序，以便执行用于从IDA质谱实验中的峰列表中排除具有与代谢物离子相同m/z的内源背景离子的方法。这种方法由包括一个或多个不同软件模块的系统执行。

图9是系统900的示意图，该系统900包括一个或多个不同的软件模块，软件模块执行根据各种实施例的用于从IDA质谱实验中的峰列表中排除具有与代谢物离子相同m/z的内源背景离子的方法。系统900包括控制模块910和分析模块920。

控制模块910指示串联质谱仪接收来自离子源设备的离子束，该离子束是通过电离不包括代谢物化合物的对照样本而产生的。控制模块910指示串联质谱仪对离子束执行质量范围的MS扫描，从而产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值。分析模块920为排除列表选择背景前体离子的一个或多个背景峰并在排除列表中包括所选择的一个或多个背景峰中的每个背景峰的m/z值和强度值。

控制模块910指示串联质谱仪接收来自离子源设备的离子束，该离子束是通过电离包括代谢物化合物的实验样本而产生的。控制模块910指示串联质谱仪对离子束执行质量范围的MS扫描，从而产生前体离子的峰m/z和强度值。分析模块920为峰列表选择前体离子的一个或多个峰并在峰列表中包括所选择的一个或多个峰中的每个峰的m/z值和强度值。最后，分析模块920从峰列表中排除具有与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应的m/z值和强度值的每个峰。

另外，在描述各种实施例时，说明书可以已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。但是，在该方法或过程不依赖于本文所述的特定步骤顺序的范围内，该方法或过程不应当限于所描述的特定步骤顺序。如本领域普通技术人员将认识到的，其它步骤序列可以是可能的。因此，说明书中阐述的特定步骤顺序不应当被解释为对权利要求的限制。此外，针对方法和/或过程的权利要求不应当限于按所写次序执行它们的步骤，并且本领域技术人员可以容易地认识到的是，顺序可以变化并且仍然在各种实施例的精神和/或范围内。

Claims (15)

1.一种用于在信息相关获取(IDA)质谱法实验中从峰列表中排除具有与代谢物离子相同质荷比(m/z)的内源背景离子的系统，包括：

离子源设备；以及

串联质谱仪，其

(a)通过从离子源设备接收通过电离不包括代谢物化合物的对照样本而产生的离子束、对离子束执行质量范围的质谱法(MS)扫描从而产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值、为排除列表选择背景前体离子的背景峰中的一个或多个背景峰并在排除列表中包括所选择的一个或多个背景峰中的每个背景峰的m/z值和强度值来创建排除列表，

(b)通过从离子源设备接收通过电离包括代谢物化合物的实验样本而产生的离子束、对离子束执行质量范围的MS扫描从而产生前体离子的峰m/z和强度值、为峰列表选择前体离子的峰中的一个或多个峰并在峰列表中包括所选择的一个或多个峰中的每个峰的m/z值和强度值来创建峰列表，以及

(c)从峰列表中排除具有与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应的m/z值和强度值的每个峰。

2.如权利要求1所述的系统，其中如果m/z值在m/z容差因子内匹配并且如果强度值在强度容差因子内匹配，那么峰列表的峰的m/z值和强度值与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应。

3.如权利要求1所述的系统，其中串联质谱仪在步骤(c)中比较峰之前进一步缩放峰列表或排除列表。

4.如权利要求4所述的系统，其中串联质谱仪通过以下操作来缩放峰列表或排除列表的强度

选择在峰列表和排除列表上的一个已知的背景峰，

计算峰列表上所述一个已知的背景峰的强度值与排除列表上所述一个已知的背景峰的强度值的比率，以及

将峰列表或排除列表上的每个强度值乘以该比率。

5.如权利要求4所述的系统，其中串联质谱仪还通过以下操作来缩放峰列表或排除列表的强度

选择在峰列表和排除列表上的两个或更多个已知的背景峰，

计算峰列表上所述两个或更多个已知的背景峰的强度值的组合与排除列表上所述两个或更多个已知的背景峰的强度值的比率，以及

将峰列表或排除列表上的每个强度值乘以该比率。

6.如权利要求1所述的系统，其中串联质谱仪还包括样本引入设备，其中串联质谱仪还

在步骤(a)中从离子源设备接收离子束，所述离子源设备随时间从样本引入设备接收来自对照样本的一种或多种化合物，在多个不同的时间步长处对离子束执行质量范围的多个MS扫描从而随时间产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值，在每个时间步长处选择排除列表的背景前体离子的背景峰中的一个或多个背景峰，并在排除列表中包括所选择的一个或多个背景峰中的每个背景峰的m/z值、强度值和保留时间值，

在步骤(b)中从离子源设备接收离子束，所述离子源设备随时间从样本引入设备接收来自实验样本的一种或多种化合物，在多个不同的时间步长处对离子束执行质量范围的多个MS扫描从而随时间产生前体离子的峰m/z和强度值，在每个时间步长处选择峰列表的前体离子的峰中的一个或多个峰，并在峰列表中包括所选择的一个或多个峰中的每个峰的m/z值、强度值和保留时间值，以及

在步骤(c)中从峰列表中排除具有与排除列表的背景峰的m/z值、强度值和保留时间对应的m/z值、强度值和保留时间的每个峰。

7.如权利要求1所述的系统，其中如果m/z值在m/z容差因子内匹配、如果强度值在强度容差因子内匹配并且如果保留时间值在保留时间容差因子内匹配，那么峰列表的峰的m/z值、强度值和保留时间与排除列表的背景峰的m/z值、强度值和保留时间对应。

8.一种用于在信息相关获取(IDA)质谱法实验中从峰列表中排除具有与代谢物离子相同质荷比(m/z)的内源背景离子的方法，包括：

使用串联质谱仪从离子源设备接收通过电离不包括代谢物化合物的对照样本而产生的离子束；

使用串联质谱仪对离子束执行质量范围的质谱(MS)扫描，从而产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值；

使用串联质谱仪为排除列表选择背景前体离子的背景峰中的一个或多个背景峰并在排除列表中包括所选择的一个或多个背景峰中的每个背景峰的m/z值和强度值；

使用串联质谱仪从离子源设备接收通过电离包括代谢物化合物的实验样本而产生的离子束；

使用串联质谱仪对离子束执行质量范围的MS扫描，从而产生前体离子的峰m/z和强度值；

使用串联质谱仪为峰列表选择前体离子的峰中的一个或多个峰，并在峰列表中包括所选择的一个或多个峰中的每个峰的m/z值和强度值；以及

使用串联质谱仪从峰列表中排除具有与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应的m/z值和强度值的每个峰。

9.如权利要求8所述的方法，其中如果m/z值在m/z容差因子内匹配并且如果强度值在强度容差因子内匹配，那么峰列表的峰的m/z值和强度值与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应。

10.如权利要求8所述的方法，还包括在从峰列表中排除具有与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应的m/z值和强度值的每个峰之前缩放峰列表或排除列表。

11.如权利要求10所述的方法，其中缩放峰列表或排除列表包括

选择在峰列表和排除列表上的一个已知的背景峰，

计算峰列表上所述一个已知的背景峰的强度值与排除列表上所述一个已知的背景峰的强度值的比率，以及

将峰列表或排除列表上的每个强度值乘以该比率。

12.如权利要求10所述的方法，其中缩放峰列表或排除列表包括

选择在峰列表和排除列表上的两个或更多个已知的背景峰，

计算峰列表上所述两个或更多个已知的背景峰的强度值的组合与排除列表上所述两个或更多个已知的背景峰的强度值的比率，以及

将峰列表或排除列表上的每个强度值乘以该比率。

13.如权利要求8所述的方法，还包括

从随时间从样本引入设备接收来自对照样本的一种或多种化合物的离子源设备接收离子束，

以多个不同的时间步长对离子束执行质量范围的多个MS扫描从而随时间产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值，

在每个时间步长处选择排除列表的背景前体离子的背景峰中的一个或多个背景峰，并在排除列表中包括所选择的一个或多个背景峰中的每个背景峰的m/z值、强度值和保留时间值，

从随时间从样本引入设备接收来自实验样本的一种或多种化合物的离子源设备接收离子束，

以多个不同的时间步长对离子束执行质量范围的多个MS扫描从而随时间产生前体离子的峰m/z和强度值，

在每个时间步长处选择峰列表的前体离子的峰中的一个或多个峰，并在峰列表中包括所选择的一个或多个峰中的每个峰的m/z值、强度值和保留时间值，以及

从峰列表中排除具有与排除列表的背景峰的m/z值、强度值和保留时间对应的m/z值、强度值和保留时间的每个峰。

14.如权利要求13所述的方法，其中如果m/z值在m/z容差因子内匹配、如果强度值在强度容差因子内匹配并且如果保留时间值在保留时间容差因子内匹配，那么峰列表的峰的m/z值、强度值和保留时间与排除列表的背景峰的m/z值、强度值和保留时间对应。

15.一种计算机程序产品，包括非暂态且有形的计算机可读存储介质，其内容包括具有在处理器上执行的指令的程序，以便执行用于在信息相关获取(IDA)质谱法实验中从峰列表中排除具有与代谢物离子相同质荷比(m/z)的内源背景离子的方法，该方法包括：

提供一种系统，其中该系统包括一个或多个不同的软件模块，并且其中不同的软件模块包括控制模块和分析模块；

使用控制模块指示串联质谱仪从离子源设备接收通过电离不包括代谢物化合物的对照样本而产生的离子束；

使用控制模块指示串联质谱仪对离子束执行质量范围的质谱(MS)扫描，从而产生背景前体离子的背景峰m/z和强度值；

使用分析模块为排除列表选择背景前体离子的背景峰中的一个或多个背景峰并在排除列表中包括所选择的一个或多个背景峰中的每个背景峰的m/z值和强度值来创建排除列表；

使用控制模块指示串联质谱仪从离子源设备接收通过电离包括代谢物化合物的实验样本而产生的离子束；

使用控制模块指示串联质谱仪对离子束执行质量范围的MS扫描，从而产生前体离子的峰m/z和强度值；

使用分析模块为峰列表选择前体离子的峰中的一个或多个峰，并在峰列表中包括所选择的一个或多个峰中的每个峰的m/z值和强度值；以及

使用分析模块从峰列表中排除具有与排除列表的背景峰的m/z值和强度值对应的m/z值和强度值的每个峰。

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