DE112004000338T5

DE112004000338T5 - System und Verfahren zum Verarbeiten identifizierter Metaboliten

Info

Publication number: DE112004000338T5
Application number: DE112004000338T
Authority: DE
Inventors: Jose Castro-Perez; Robert Milford Plumb; Jane Kirby
Original assignee: Waters Investments Ltd
Current assignee: Waters Technologies Corp
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-02-25
Also published as: GB0515156D0; WO2004076681A2; WO2004076681A3; US20060118489A1; GB2417078B; GB2417078A; JP2006518856A; US20070246427A1; DE112004000338B4; JP4699989B2

Abstract

Verfahren zum Analysieren von Metaboliten, umfassend:
Analysieren einer einzelnen Kontrollprobe mit einem Metaboliten-Analyse-Systems unter Verwendung eines Programms, um unerwünschte Metaboliten zu bestimmen,
Hinzufügen der bestimmten unerwünschten Metaboliten zu einer Ausschlussliste unter Verwendung des Programms mit dem Metaboliten-Analyse-System und
Auswerten einer Analytenprobe hinsichtlich unerwarteter Metaboliten unter Verwendung der Ausschlussliste unter Verwendung eines Programms mit dem Metaboliten-Analyse-System.

Description

Gebiet der Erfindung
Die illustrative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft im Allgemeinen die Analyse von Metaboliten und insbesondere die Identifizierung und Analyse unerwarteter Metaboliten unter Verwendung einer Ausschlussliste von unerwünschten Metaboliten, die unter Verwendung eines Programms mittels einer Kontrollprobe gewonnen wird.
Prioritätsanmeldungen
Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität einer vorläufigen US-Anmeldung mit dem Titel "System and Method for Excluding Unwanted Metabolites" (US SN 60/449,534), die am 24. Februar 2003 angemeldet worden ist, sowie einer vorläufigen US-Anmeldung mit dem Titel "System and Method for Processing Identified Metabolites" (US SN 60/531,044), die am 19. Dezember 2003 angemeldet worden ist.

Hintergrund

Der Begriff Metabolismus bzw. Stoffwechsel bezeichnet die chemischen Veränderungen, die in einer Zelle oder in einem Organismus stattfinden und dafür verwendet werden, um Energie und die grundlegenden Materialien zu erzeugen, die für wichtige Lebensprozesse, wie beispielsweise die Mitose, benötigt werden. Die Nebenprodukte der chemischen Reaktion können als Metaboliten bezeichnet werden. Indem die Metaboliten, die in der Probe vorhanden sind, analysiert und identifiziert werden, ist es möglich, den Verlauf des Metabolismus zu bestimmen. Beispielsweise kann eine Analyse von Metaboliten im Urin verwendet werden, um zu bestimmen, welche Substanzen von der Person eingenommen worden sind, die den Urin erzeugt hat. Die Identifizierung und die Analyse der Metaboliten wird oftmals unter Ver wendung von Flüssigkeitschromatographie in Verbindung mit Massenspektrometrie durchgeführt.

Bei der Flüssigkeitschromatographie werden die individuellen Komponenten, die in einer Probe enthalten sind, getrennt, so dass diese identifiziert werden können. Bei der Flüssigkeitschromatographie sind zwei Phasen involviert, und zwar eine mobile Phase und eine stationäre Phase. Ein flüssiges Probengemisch (die "mobile Phase") wird durch eine Säule geführt, die mit Partikeln (die "feste Phase" oder "stationäre Phase") gepackt ist, um eine Trennung der enthaltenen Komponenten zu bewirken. Die Partikel in der Säule können mit einer Flüssigkeit beschichtet sein, die ausgestaltet ist, um mit der mobilen Phase zu reagieren. Die Partikel in der Säule können aber auch nicht beschichtet sein. Die enthaltenen Komponenten in der mobilen Phase (d.h. in der Probe) bewegen sich in Abhängigkeit einer Vielzahl von Faktoren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die gepackte Säule. Die Trennung der Probe in deren Bestandteile wird sodann analysiert, indem die Probe beobachtet bzw. untersucht wird, wenn diese aus dem Ausgangsende der Säule austritt.

Die Geschwindigkeit, mit der die unterschiedlichen enthaltenen Komponenten sich durch die Säule bewegen, hängt von der Wechselwirkung der mobilen Phase mit der festen Phase ab. Die Komponenten in der Probe können physikalisch mit den Partikeln oder einer Beschichtung der Partikel wechselwirken, so dass deren Bewegung durch die Säule verzögert wird. Unterschiedliche Komponenten in der Probe, die untersucht wird, reagieren unterschiedlich auf das bestimmte Partikel und/oder die bestimmte Beschichtung, indem diese mit den bestimmten Partikeln und/oder der bestimmten Beschichtung unterschiedlich stark wechselwirken, und zwar je nach der chemischen Zusammensetzung der Komponente. Die Komponenten, die dazu neigen, stärker mit den Partikeln und/oder der Beschichtung gebunden zu werden, bewegen sich durch die Säule langsamer als die Komponenten, die lediglich schwach oder gar nicht mit dem Partikel bzw. der Beschichtung gebunden werden. Zusätzlich zu den chemischen Reaktionen kann die Größe der Komponenten in der Probe die Geschwindigkeit bestimmen, mit welcher sich diese durch die Säule bewegen Bei der Gelpermeationschromatographie (gel-permeation chromatography) beispielsweise bewegen sich unterschiedliche Moleküle in der analysierten Lösung durch eine Matrix, die Poren enthält, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, wodurch eine Trennung der unterschiedlichen Moleküle in der Probe bewirkt wird. Bei der Größenausschlusschromatographie (size exclusion chromatography) wirken die Größe der Partikel und deren Packverfahren in der Säule mit der Größe der Komponenten in der Probe zusammen, um die Geschwindigkeit zu bestimmen, mit der sich eine Probe durch die Säule bewegt (da lediglich Komponenten einer bestimmten Größe ohne Weiteres die Lücken/Zwischenräume zwischen den Partikeln durchlaufen können).

Die getrennte Probe bewegt sich in einen Detektor am Ausgangsende der Säule, wo die Retentionszeit für die verschiedenen Komponenten in der Probe berechnet wird. Die Retentionszeit ist die Zeit, die die Probe dazu benötigt, sich von dem Einspritzanschluss bzw. dem Injektionsanschluss (wo die Probe in die Säule eingebracht wird) durch die Säule und zu dem Detektor zu bewegen. Die Menge der Komponente, die aus der festen Phase austritt, kann graphisch gegenüber der Retentionszeit aufgetragen werden, um ein Schaublid mit Peaks zu erzeugen, die auch als chromatographische Peaks bekannt sind. Die Peaks identifizieren die verschiedenen Komponenten.

Die getrennten Komponenten können für eine weitere Analyse in ein Massenspektrometer eingebracht werden, um deren chemische Zusammensetzung zu bestimmen. Systeme, die eine Massenspektrometer-Einheit (MS) in Kombination mit einer Flüssigkeitschromatographie-Einheit (LC) aufweisen, werden als LC-MS-Systeme bezeichnet. Systeme mit zwei Massenspektrometer-Einheiten werden als LC-MS-MS-Systeme bezeichnet. Ein Massenspektrometer nimmt eine Probe als Eingabe auf und ionisiert die Probe, um positive Ionen zu erzeugen. Eine Anzahl unterschiedlicher Ionisierungsverfahren kann verwendet werden, einschließlich der Verwendung eines Elektronenstrahls. Die positiven Ionen werden sodann aufgrund ihrer Masse in einer ersten Trennung getrennt, die üblicherweise als MS1 bezeichnet wird. Die Massentrennung kann mittels einer Vielzahl von Mitteln durchgeführt werden, einschließlich der Verwendung von Magneten, die die positiven Ionen unterschiedlich stark ablenken, und zwar je nach dem Gewicht der Ionen. Die getrennten Ionen bewegen sich sodann in eine Stoßzelle (collision cell), wo diese in Berührung mit einem Stoßgas oder einer anderen Substanz kommen, die mit den Ionen wechselwirkt. Die reagierten Ionen werden sodann einer zweiten Phase der Massentrennung unterzogen, die im Allgemeinen als MS2 bezeichnet wird.

Die getrennten Ionen werden am Ende der Massenspektrometrie-Einheit (oder der Einheiten) analysiert. Bei der Analyse wird ein Graph der Intensität des Signals der Ionen gegenüber der Masse des Ions erzeugt, der als Massenspektrum bezeichnet wird. Die Analyse des Massenspektrums liefert sowohl die Massen der Ionen, die den Detektor erreichen, sowie deren relative Häufigkeiten. Die Häufigkeiten werden mittels der Intensität des Signals erhalten. Die Kombination von Flüssigkeitschromatographie und Massenspektrometrie kann verwendet werden, um chemische Substanzen, wie beispielsweise Metaboliten, zu identifizieren. Wenn ein Molekül Elektronen verliert, dann werden oftmals kovalente Bindungen aufgebrochen, was zu einer Anordnung von positiv geladenen Fragmenten führt. Das Massenspektrometer misst die Massen der Fragmente, die sodann analysiert werden können, um die Struktur und/oder die Zusammensetzung des ursprünglichen Moleküls zu bestimmen. Die Information kann verwendet werden, um eine bestimmte Substanz in einer Probe zu isolieren.

Herkömmlicherweise umfasst die Analyse von Metaboliten drei separate Probendurchläufe. Der erste Probendurchlauf ist eine Kontrolldurchlauf bzw. eine Kontrolle. Nach dem Kontrollprobendurchlauf wird ein erster Analytenprobendurchlauf durchgeführt. Die chromatographischen Peaks der Analytenprobenergebnisse werden mit den chromatographischen Peaks des Kontrolldurchlaufs verglichen und die Ergebnisse des Vergleichs werden verwendet, die Komponenten zu eliminieren, die in beiden Proben auftreten. Sodann wird ein zweiter Analytenprobendurchlauf durchgeführt, der auf die Komponenten fokussiert ist, die nur in der Analytenprobe enthalten sind, um unerwartete Metaboliten zu identifizieren, die in der Analytenprobe, jedoch nicht in der Kontrollprobe auftreten. Unglücklicherweise handelt es sich bei dem Vergleich der Kontrollprobe mit der ersten Analytenprobe um eine zeitintensive Prozedur, die in den meisten Fällen eine direkte menschliche Mitwirkung erfordert. Eine weniger populäre Alternative verwendet eine generische Liste unerwünschter Komponenten, wobei die Liste jedoch üblicherweise nicht speziell auf die Probendurchläufe, die durchgeführt werden, zugeschnitten ist, sofern diese nicht mit dem Vergleichsverfahren kombiniert ist. Darüber hinaus neigt die generische Liste dazu, größer als eine Liste zu sein, die durch einen Vergleich zwischen einer Analytenprobe und einer Kontrollprobe erzeugt wird, und weist somit eine längere Verarbeitungsdauer auf.

Zusammenfassung der Erfindung

Die illustrative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen automatisierten Mechanismus zum raschen Analysieren unerwarteter Metaboliten in einem Metaboliten-Analyse-System bereit. Ein Durchlauf wird mit einer Kontrollprobe durchgeführt und sodann wird die Kontrollprobe analysiert, um eine Ausschluss liste von unerwünschten Probenkomponenten zu erzeugen. Sodann wird ein Durchlauf mit einer einzelnen Analytenprobe durchgeführt und unter Verwendung eines Programms die Ausschlussliste verwendet, die die unerwünschten Metaboliten enthält, um dynamisch Daten hinsichtlich von Komponenten herauszufiltern, die sowohl in der Kontrollprobe als auch in der Analytenprobe vorhanden sind. Die übrigen Komponenten in der Analytenprobe werden auf unerwartete Metaboliten hin untersucht. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass die Analyse automatisiert wird, und eliminiert die Notwendigkeit für einen zweiten Durchlauf der Analytenprobe zu dem Zweck, gemeinsame Komponenten in den Proben zu eliminieren.

In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Analysieren von Metaboliten den Schritt des Analysierens einer einzelnen Kontrollprobe unter Verwendung eines Programms, um unerwünschte Metaboliten zu bestimmen. Nach der Bestimmung der unerwünschten Metaboliten, fügt das Metaboliten-Analyse-System die unerwünschten Metaboliten zu einer gespeicherten Ausschlussliste hinzu. Eine Analytenprobe wird sodann unter Verwendung eines Programms mit dem Metaboliten-Analyse-System unter Verwendung der Ausschlussliste auf unerwartete Metaboliten hin ausgewertet.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Metaboliten-Analyse-Vorrichtung ein Chromatographie-Modul. Die Vorrichtung umfasst ferner wenigstens ein Massenspektrometrie-Modul. Die Vorrichtung umfasst ferner eine elektronische Vorrichtung, die einen Speicherplatz enthält. Der Speicherplatz speichert chromatographische Daten, die durch das Chromatographie-Modul für eine einzelne Kontrollprobe erzeugt werden bzw. worden sind. Eine Ausschlussliste von identifizierten Metaboliten ist ebenso Teil der Metaboliten-Analyse-Vorrichtung. Die Ausschlussliste wird unter Verwendung eines Programms auf eine Analytenprobe angewendet, um dabei behilflich zu sein, unerwartete Metaboliten zu identifizieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine Umgebung, die für die Durchführung der illustrativen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist.

2 zeigt ein Flussdiagramm der Schrittsequenz, die verwendet wird, um Flüssigkeitschromatographie und Massenspektrometrie durchzuführen.

3 zeigt ein Flussdiagramm der herkömmlichen Schrittsequenz, die verwendet wird, um unerwünschte Metaboliten aus einer Analytenprobenanalyse auszuschließen.

4 zeigt ein Flussdiagramm der Schrittsequenz, die gemäß der illustrativen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, um dynamisch Daten in einer Analytenprobe zu filtern.

5 zeigt eine graphische Benutzeroberfläche, die durch die illustrative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, um einem Benutzer zu ermöglichen, ein Massenfilterfenster auszuwählen.

Detaillierte Beschreibung

Die illustrative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung stellt einen Mechanismus zum Analysieren unerwarteter Metaboliten bereit. Ein Durchlauf mit einer Kontrollprobe wird in einem Metaboliten-Analyse-System, wie beispielsweise einem LC-MS-MS-System, durchgeführt, und chromatographische Daten der Komponenten, die aus der LC-Phase auftreten, werden gespeichert. Die Komponenten der Kontrollprobe werden zu einer Ausschlussliste hinzugefügt. Anschließend wird ein Durchlauf mit einer einzelnen Analytenprobe auf dem Metaboliten-Analyse-System durchgeführt. Wenn die Komponenten aus der Flüssigkeitschromatographiephase des Systems austreten, werden diese mit der Ausschlussliste verglichen. Gemeinsame Komponenten werden eliminiert und die verbleibenden Komponenten, die unerwartete Metaboliten enthalten können, werden analysiert. Die Fähigkeit, die Filterung von Daten in Echtzeit durchzuführen, gestattet es, dass das System unter Verwendung eines Programms betrieben wird und gestattet es ferner, dass der Benutzer keinen zweiten Analytenprobendurchlauf durchführen muss.

Die vorliegende Erfindung wird in einem Metaboliten-Analyse-System, wie beispielsweise einem LC-MS-MS-System, wie dies in 1 dargestellt ist, durchgeführt. Andere Typen von Metaboliten-Analyse-Systemen, wie beispielsweise LC-MS-Systeme, können anstatt von LC-MS-MS-Systemen verwendet werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Das Metaboliten-Analyse-System 2 umfasst ein Chromatographie-Modul 4, wie beispielsweise ein Flüssigkeitschromatographie-Modul. Ferner ist ein Ionisierungsmodul 10 enthalten. Das Ionisierungsmodul 10 empfängt als eine Eingabeprobe die Ausgabe des Chroma tographiemoduls 4. Das Ionisierungsmodul führt eine Ionisierung der Probe durch. Der Fachmann erkennt, dass es eine Vielzahl von unterschiedlichen Wegen gibt, wie die Probe ionisiert werden kann, wie beispielsweise durch ein Bestrahlen der Probe mit einem Strom hochenergetischer Elektronen.

Die Ionen, die durch das Ionisierungsmodul 10 erzeugt werden, werden zu dem Massentrennmodul 12 der ersten Phase MS1 überführt. Die Massentrennung kann unter Verwendung einer beliebigen Technik einer Vielzahl von bekannten Techniken durchgeführt werden. Beispielsweise können die Ionen magnetischen Kräften ausgesetzt werden, die den Weg der Ionen auf der Basis der Ionenmasse verändern. Die getrennten Ionen werden sodann in ein Stoßzellmodul 14 überführt, wo diese zusätzlichen Reaktionen unterzogen werden, wie beispielsweise, dass die Ionen einem Gas ausgesetzt werden, das ausgestaltet ist, mit den getrennten Ionen zu reagieren. Die Probe kann vor der Ankunft an einem Detektormodul 18 in einem Massentrennmodul 16 der zweiten Phase MS2 weiter getrennt werden. Das Detektormodul 18 wird verwendet, um auf der Basis des detektierten Signals, das von den austretenden Ionen erzeugt wird, ein Massenspektrum zu erzeugen. Der Fachmann erkennt, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren der Massentrennung verwendet werden können und dass unterschiedliche Substanzen in die Stoßzelle 14 eingebracht werden können, um mit den Ionen, die untersucht werden sollen, zu reagieren. Gleichermaßen kann die illustrative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ebenso mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Metaboliten-Analyse-Systemen durchgeführt werden, einschließlich eines LC-MS-Systems, das lediglich eine einzelne Phase der Massentrennung durchführt.

Eine elektronische Vorrichtung mit einem Prozessor 6 ist mit dem Detektormodul 18 und dem Chromatographiemodul 4 verbunden. Die elektronische Vorrichtung 6 kann ein Server, ein Arbeitsplatzcomputersystem, ein Laptop, ein Großrechner, eine an ein Netzwerk angebrachte Vorrichtung oder irgendeine andere ähnliche Vorrichtung mit einem Prozessor sein. Die elektronische Vorrichtung kann ebenso in eines der Module in dem Metaboliten-Analyse-System 2 integriert sein, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die elektronische Vorrichtung 6 umfasst einen Speicher 8, in dem eine Ausschlussliste 7 gespeichert ist. Der Fachmann erkennt, dass der Speicher 8 an irgendeinem Platz lokalisiert sein kann, an dem auf diesen durch das Metaboliten-Analyse-System zugegriffen werden kann.

Die Schrittsequenz, die durchgeführt wird, um einen einzelnen LC-MS-MS-Durchlauf durchzuführen, ist in dem Flussdiagramm von 2 dargestellt. Die Sequenz startet mit einer Flüssigkeitschromatographietrennung der Komponenten in einer Probe (Schritt 30). Die Probenkomponenten, die aus dem Flüssigkeitschromatographiesystem austreten, werden in das Ionisierungsmodul 10 überführt, wo die Ionisierung durchgeführt wird (Schritt 32). Die erste Phase der Massentrennung wird durchgeführt (Schritt 34) und die getrennten Ionen werden in die Stoßzelle überführt, wo diese mit den Stoßzellenreaktanten reagieren (Schritt 36). Die zweite Phase der Massentrennung wird sodann mit den reagierten Ionen durchgeführt, die aus der Stoßzelle austreten (Schritt 38). Die getrennten Ionen werden in das Detektormodul 18 überführt, wo mittels der gesammelten Daten ein Massenspektrum erzeugt wird, um somit die Identifizierung von Metaboliten zu ermöglichen, die in der Probe enthalten sind (Schritt 40).

3 zeigt ein Flussdiagramm der herkömmlichen Schrittsequenz, die verwendet wird, um eine Analytenprobe zu verarbeiten. Die Sequenz startet damit, dass ein Durchlauf durch das Metaboliten-Analyse-System mit einer Kontrollprobe durchgeführt wird (Schritt 50). Sodann wird ein Durchlauf durch das Analysesystem mit einer ersten Analytenprobe durchgeführt (Schritt 52). Die chromatographischen Peaks, die in jedem Durchlauf erzeugt werden, werden dann durch einen Benutzer des Analysesystems verglichen. Gemeinsame Komponenten werden durch den Benutzer identifiziert (Schritt 54). Nachdem das Analysesystem rekalibriert worden ist, um sich auf die Komponenten zu beschränken, die nur in der Analytenprobe enthalten sind, die die erwünschten unerwarteten Metaboliten enthält, wird ein Durchlauf mit einer zweiten Analytenprobe durchgeführt (Schritt 56).

Die Notwendigkeit, den Kontrollprobendurchlauf und den ersten Analytenprobendurchlauf zu vergleichen, erfordert üblicherweise die Mitwirkung eines menschlichen Benutzers des Systems. Ausschlussparameter für den zweiten Analytenprobendurchlauf werden erzeugt, die hinsichtlich der Analytenprobe spezifisch sind, wobei es sich jedoch um einen zeitintensiven Vorgang handelt. Die vorliegende Erfindung erzeugt eine maßgeschneiderte Liste von unerwünschten Komponenten (die unerwünschte Metaboliten enthalten), die unter Verwendung eines Programms rasch auf der Basis des einen Kontrollprobendurchlaufs erzeugt wird. Die unerwünschten Komponenten in der Kontrollprobe werden zu einer Ausschlussliste hinzugefügt. Software, die das Detektormodul steuert, kann auf die Ausschlussliste zugreifen, wodurch die Echtzeitfilterung bzw. Echtzeitkonfigurierung des ersten und des einzigen Analytenprobendurchlaufs ermöglicht wird, so dass der Durchlauf sich auf die Komponenten beschränkt, die die erwünschten unerwarteten Metaboliten enthalten. Dies spart Zeit bei dem Analysevorgang, da ein zweiter Analytenprobendurchlauf nicht nötig ist. Darüber hinaus ist die mittels der Kontrollprobe erzeugte Ausschlussliste kürzer als nicht maßgeschneiderte Listen und führt zu einem schnelleren Screening-Vorgang, da lediglich interessante Daten verarbeitet werden.

Die stromlinienförmigere Schrittsequenz, die gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, um unerwartete Metaboliten zu analysieren, ist in dem Flussdiagramm von 4 dargestellt. Die Sequenz startet wie vorstehend damit, dass ein Durchlauf mit einer Kontrollprobe in dem Metaboliten-Analyse-System durchgeführt wird (Schritt 70). Die chromatographischen Daten der Kontrollprobe werden in einer "Ausschlussliste" gespeichert (Schritt 72). Der Fachmann erkennt, dass die chromatographischen Daten in einer Vielzahl von unterschiedlichen Datenstrukturen gespeichert werden können, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Der Analytenprobendurchlauf wird unter Verwendung der Ausschlussliste durchgeführt, um dynamisch die Daten während des Durchlaufs zu filtern (Schritt 74). Das Detektionsmodul 18 ist dazu geeignet, unerwartete Metaboliten zu identifizieren und diese Information zu dem Massenspektrometer-Modul 12 MS1 der ersten Phase zu übertragen, das dann wiederum in der Lage ist, die unerwarteten Metaboliten in die Stoßzelle zu lenken. Auf diese Art und Weise muss das Detektionsmodul 18 lediglich die unerwarteten Metaboliten analysieren, die in den Komponenten enthalten sind, die lediglich in der Analytenprobe vorkommen. Die Massenspektrometrie-Daten für die anvisierten Metaboliten können sodann analysiert werden (Schritt 76). Der Vorgang kann unter Verwendung eines Programms durchgeführt werden, ohne dass es notwendig ist, dass ein Benutzer anwesend ist, um den Betrieb zu überwachen.

Der Vergleich der chromatographischen Daten der Kontrollprobe mit den Daten der analytischen Probe kann folgendermaßen als ein Programm dargestellt werden:
Der Fachmann erkennt, dass die unbearbeiteten Daten sowohl aus dem Kontrollprobendurchlauf als auch aus dem Analytenprobendurchlauf in einer Datenbank gespeichert werden, wo diese später überprüft werden können, um die Genauigkeit der nicht überwachten Analyse zu überprüfen, und zwar als ein Qualitätskontrolltest. Sowohl die unbearbeiteten Daten bzw. Rohdaten als auch die analysierten Daten können in einem mehrdimensionalen Array oder einer anderen Datenstruktur gespeichert werden, aus der die benötigte Information wieder abgerufen werden kann.
Die illustrative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um Unreinheiten in einer Arzneimittelprobe zu identifizieren. Gleichermaßen kann es ebenso dazu benutzt werden, Patentrechte durchzusetzen, indem die Nebenprodukte einer chemischen Reaktion analysiert werden, um einen möglichen chemischen Verletzer zu diagnostizieren. Zusätzlich kann die illustrative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ebenso dazu verwendet werden, um natürliche Produkte zu analysieren und um deren Reinheitsgrad zu bestimmen. Die Liste von Metaboliten, die unter Verwendung der illustrativen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, kann verwendet werden, um ein Fraktionssammeln im MS- oder im MS/MS-Modus zu triggern, d.h. Vorläufer-Ionen, neutraler Verlust oder Produkt-Ion mit oder ohne exakte Masse. Der Fachmann erkennt, dass das hierin beschriebene Analysesystem anstatt eines Massenspektrometers andere Analysesystemkomponenten verwenden kann, um die Analytenprobe zu analysieren, und dass die Flüssigkeitschromatographie durch Gaschromatographie ersetzt werden kann, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfin dung zu verlassen. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung dazu verwendet werden, andere Substanzen als Metaboliten zu identifizieren und zu analysieren, die innerhalb einer Probe vorhanden sind.
Ein zusätzliches Verarbeiten und Filtern kann unter Verwendung von Massendaten aus einem Massenspektrometer durchgeführt werden. Ein Massenfilterfenster, das die exakte Masse verwendet, kann um die Masse des Metaboliten angewendet werden, um diesen in den Ergebnissen einzuschließen oder diesen von den Ergebnissen auszuschließen. Der Massenwert muss mindestens vier Dezimalstellen enthalten, um dieses zusätzliche Filterfenster anzuwenden. Die Notwendigkeit für vier Dezimalstellen kann auf alle exakten Massendaten angewendet werden, die mittels eines Massenanalysators sowohl im MS-Modus als auch im MS/MS-Modus der Analyse erhalten werden. Da ein Benutzer, der eine Analyse durchführt, die Dezimalwerte der Masse für ein Ausgangsmedikament oder eine Ausgangszusammensetzung kennt, kann die Verwendung eines Massenfilterfensters, das eine exakte Masse verwendet, dabei hilfreich sein, falsche Ergebnisse auszuschließen.
Eine Untersuchung des Arzneimittels Verapamil kann verwendet werden, um die Verwendung der illustrativen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. In diesem Fall ist Verapamil das Ausgangsmedikament mit einem N-dealkylierten Metaboliten. Ein Massenfenster von ungefähr +/–70 mDa oder +/–0,070 kann um den gefundenen Metaboliten angeordnet werden, um falsche Ergebnisse auszuschließen.
Das Ausgangsmedikament Verapamil weist eine Masse von 455,2910 auf. Indem ein Filter von +/–0,070 (ein Massenwert mit vier Dezimalstellen) zu der Ausgangsmasse von Verapamil hinzugefügt wird, zeigt die illustrative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich unerwartete Metaboliten an, die unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens identifiziert worden sind, die eine Masse zwischen 455,2210 und 455,3610 aufweisen. Die Anwendung dieses Massenfensters beschränkt die erzeugten Ergebnisse auf unerwartete Metaboliten, deren Masse in der Nähe der Masse des Verapamils liegt. Da der identifizierte, unerwartete N-dealkylierte Metabolit eine Masse von 441,2753 aufweist, die innerhalb des Fensters liegt, wird dieser in den erzeugten Ergebnissen dargestellt.
Die illustrative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt es einem Benutzer, rasch die Größe des Massenfensters zu wählen, das auf die identifizierten unerwarteten Metaboliten angewendet werden soll. 5 zeigt eine graphische Benutzeroberfläche 80, die einem Benutzer angezeigt werden kann, um dem Benutzer zu ermöglichen, die Größe des Fensters zu spezifizieren. In der dargestellten Implementation gibt der Benutzer die Größe der maximalen Abweichung in ein Steuerfenster 82 in der graphischen Benutzeroberfläche 80 ein. Lediglich die Proben innerhalb der spezifizierten Abweichung werden in den Ergebnissen dargestellt. Der Fachmann erkennt, dass andere Wege zum Anzeigen der Größe der maximalen Abweichung, wie beispielsweise Radio-Buttons, Slider-Controls, Pulldown-Menüs und dergleichen ebenso verwendet werden können, um die Größe der maximalen Abweichung zu spezifizieren, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Gleichermaßen können mehrere Fenster einem Benutzer gleichzeitig angezeigt werden und nicht überlagernde Ergebnisse können ebenso in einer alternativen Implementierung angezeigt werden.
Es sollte bemerkt werden, dass die illustrative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung die unbearbeiteten Daten, die mit den identifizierten unerwarteten Metaboliten zusammenhängen, für eine spätere Anzeige unbearbeitet lassen. Mit anderen Worten: der Benutzer hat die Möglichkeit, zurück zu den unbearbeiteten Daten zu gehen, und andere Größen von Massenfenstern erneut anzuwenden und/oder andere Analysetypen auf die Originaldaten anzuwenden. Die Anwendung des Massenfensters beinflusst die Originaldaten nicht.
Da bestimmte Veränderungen durchgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, ist es gedacht, dass der Gegenstand, der in der vorstehenden Beschreibung enthalten ist oder in den anhängenden Zeichnungen gezeigt ist, lediglich als illustrativ und nicht im wörtlichen Sinne aufgefasst wird. Der Fachmann wird erkennen, dass die Schrittsequenz und die in den Figuren dargestellten Architekturen verändert werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und dass die hierin enthaltenen Illustrationen singuläre Beispiele einer Vielzahl von möglichen Darstellungen der vorliegenden Erfindung sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum raschen Analysieren von unerwarteter Metaboliten in einem Metaboliten-Analyse-System wird beschrieben. Ein Durchlauf mit einer Kontrollprobe wird durchgeführt und diese wird analysiert, um eine Ausschlussliste unerwünschter Probenkomponenten zu erzeugen. Sodann wird ein Durchlauf mit einer einzelnen Analytenprobe durchgeführt und unter Verwendung eines Programms die Ausschlussliste verwendet, die die unerwünschten Metaboliten enthält, um dynamisch Daten hinsichtlich von Komponenten heraus zu filtern, die sowohl in der Kontrollprobe als auch in der Analytenprobe vorhanden sind. Die verbleibenden Komponenten in der Analytenprobe werden auf unerwartete Analyten hin analysiert. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass die Analyse automatisiert wird, und kein zweiter Analytenprobendurchlauf ist notwendig, um gemeinsame Komponenten in den Proben zu eliminieren.

Claims

Verfahren zum Analysieren von Metaboliten, umfassend: Analysieren einer einzelnen Kontrollprobe mit einem Metaboliten-Analyse-Systems unter Verwendung eines Programms, um unerwünschte Metaboliten zu bestimmen, Hinzufügen der bestimmten unerwünschten Metaboliten zu einer Ausschlussliste unter Verwendung des Programms mit dem Metaboliten-Analyse-System und Auswerten einer Analytenprobe hinsichtlich unerwarteter Metaboliten unter Verwendung der Ausschlussliste unter Verwendung eines Programms mit dem Metaboliten-Analyse-System.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metaboliten-Analyse-System ein LC-MS-System (Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie) oder ein LC-MS-MS-System (Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie-Massenspektrometrie) ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die bestimmten unerwünschten Metaboliten unter Bezugnahme auf gespeicherte chromatographische Daten zu der Ausschlussliste hinzugefügt werden, wobei die gespeicherten chromatographischen Daten mittels der einzelnen Kontrollprobe erzeugt worden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Auswertung unerwünschte Metaboliten herausfiltert, die in der Ausschlussliste während des Durchlaufs der Analytenprobe identifiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Auswertung unerwünschte Metaboliten herausfiltert, indem chromatographische Daten, die mittels einer Flüssigkeitschromatographiephase des Analytenprobendurchlaufs erzeugt worden sind, mit einer Sammlung von gespeicherten chromatographischen Daten verglichen werden, die durch die einzelne Kontrollprobe erzeugt worden sind, verglichen werden, wobei auf die gespeicherten chromatographischen Daten durch die Ausschlussliste Bezug genommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ausschlussliste verwendet wird, um eine Analytenprobe hinsichtlich der Identifikation und der Entdeckung von natürlichen Produkten auszuwerten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ausschlussliste verwendet wird, um eine Analyse der Probe hinsichtlich von Unreinheiten durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ausschlussliste verwendet wird, um eine Probe auszuwerten, um einen Verbindungspatentschutz durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ausschlussliste verwendet wird, um eine MS/MS-gerichtete Fraktionssammlung zu triggern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metaboliten-Analyse-System Gaschromatographie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Anwenden eines Massenfilterfensters auf die Masse des identifizierten unerwarteten Metabolitens, um falsche Ergebnisse auszuschließen, wobei das Massenfilterfenster die Masse eines bekannten Ausgangsmedikaments oder einer bekannten Ausgangszusammensetzung enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Anwenden eines Massenfilterfensters auf die Masse des identifizierten unerwarteten Metabolitens, wobei das Massenfilterfenster einen bestimmten Massenwert enthält.
Computerlesbares Medium in einer elektronischen Vorrichtung, die mit einem Metaboliten-Analyse-System verbunden ist, wobei auf dem computerlesbaren Medium ausführbare Verfahrensschritte gespeichert sind und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Analysieren einer einzelnen Kontrollprobe mit einem Metaboliten-Analyse-Systems unter Verwendung eines Programms, um unerwünschte Metaboliten zu bestimmen, Hinzufügen der bestimmten unerwünschten Metaboliten zu einer Ausschlussliste unter Verwendung des Programms mit dem Metaboliten-Analyse-System und Auswerten einer Analytenprobe hinsichtlich unerwarteter Metaboliten unter Verwendung der Ausschlussliste unter Verwendung eines Programms mit dem Metaboliten-Analyse-System.
Medium gemäß Anspruch 13, wobei das Metaboliten-Analyse-System ein LC-MS-System (Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie) oder ein LC-MS-MS-System (Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie-Massenspektrometrie) ist.
Medium nach Anspruch 14, wobei die bestimmten unerwünschten Metaboliten unter Bezugnahme auf gespeicherte chromatographische Daten zu der Ausschlussliste hinzugefügt werden, wobei die gespeicherten chromatographischen Daten mittels der einzelnen Kontrollprobe erzeugt worden sind.
Medium nach Anspruch 13, wobei die Auswertung unerwünschte Metaboliten herausfiltert, die in der Ausschlussliste während des Durchlaufs der Analytenprobe identifiziert werden.
Medium nach Anspruch 16, wobei die Auswertung unerwünschte Metaboliten herausfiltert, indem chromatographische Daten, die mittels einer Flüssigkeitschromatographiephase des Analytenprobendurchlaufs erzeugt worden sind, mit einer Sammlung von gespeicherten chromatographischen Daten verglichen werden, die durch die einzelne Kontrollprobe erzeugt worden sind, verglichen werden, wobei auf die gespeicherten chromatographischen Daten durch die Ausschlussliste Bezug genommen wird.
Medium nach Anspruch 13, wobei die Ausschlussliste verwendet wird, um eine Analytenprobe hinsichtlich der Identifikation und der Entdeckung von natürlichen Produkten auszuwerten.
Medium nach Anspruch 13, wobei die Ausschlussliste verwendet wird, um eine Analyse der Probe hinsichtlich von Unreinheiten durchzuführen.
Medium nach Anspruch 13, wobei die Ausschlussliste verwendet wird, um eine Probe auszuwerten, um einen Verbindungspatentschutz durchzuführen.
Medium nach Anspruch 13, wobei die Ausschlussliste verwendet wird, um eine MS/MS-gerichtete Fraktionssammlung zu triggern.
Medium nach Anspruch 13, wobei das Metaboliten-Analyse-System Gaschromatographie umfasst.
Medium nach Anspruch 13, wobei das Verfahren ferner umfasst: Anwenden eines Massenfilterfensters auf die Masse des identifizierten unerwarteten Metabolitens, um falsche Ergebnisse auszuschließen, wobei das Massenfilterfenster die Masse eines bekannten Ausgangsmedikaments oder einer bekannten Ausgangszusammensetzung enthält.
Medium nach Anspruch 13, wobei das Verfahren ferner umfasst: Anwenden eines Massenfilterfensters auf die Masse des identifizierten unerwarteten Metabolitens, wobei das Massenfilterfenster einen bestimmten Massenwert enthält.
Metaboliten-Analyse-Vorrichtung, umfassend: ein Chromatographie-Modul, wenigstens ein Massenspektrometrie-Modul, eine elektronische Vorrichtung, die einen Speicherplatz enthält, wobei der Speicherplatz die chromatographischen Daten speichert, die durch das Chromatographie-Modul für eine einzelne Kontrollprobe erzeugt wird, und eine Ausschlussliste identifizierter Metaboliten, wobei die Ausschlussliste eine Bezugnahme auf die gespeicherten chromatographischen Daten enthält, wobei die Ausschlussliste unter Verwendung eines Programms auf eine Analytenprobe angewendet wird, um unerwartete Metaboliten zu identifizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei das Chromatographie-Modul ein Flüssigkeitschromatographie-Modul ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei das Chromatographie-Modul ein Gaschromatographie-Modul ist.