JP5424872B2

JP5424872B2 - 質量分析法を実施するための装置および方法

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Publication number: JP5424872B2
Application number: JP2009512304A
Authority: JP
Inventors: ゲロマノス，スコツト・ジエイ; リ，グオ−ジヨン; シルバ，ジエフリー・シー; ゴーレンスタイン，マーク・ブイ; フイセルス，ハンス
Original assignee: ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: EP2021789A2; EP2021789A4; JP2009538429A; CN101454666B; US8076635B2; US20090224148A1; WO2007140251A3; CN101454666A; WO2007140251A2

Description

本出願はその全文を本願明細書に参照で組み入れられる２００６年５月２６日に提出された米国特許仮出願第６０／８０８８１５号明細書の恩典および優先権を権利主張するものである。

本発明は質量分析法を実施するため、特に質量およびクロマトグラフィの保持時間によって混合物中の化合物を同定するための装置および方法に関する。

質量分析法は化合物の質量を判定するための技術である。質量分析計は化合物の質量を示唆するように処理または解釈されることが可能な質量対電荷信号を作り出す機器である。質量分析計は分子に電荷を持たせてこの分子を検出器へと加速する。検出器は分子の質量および分子が保持する電荷に関する信号を作り出す。質量分析法はタンパク質および生物学的起源の他の化合物を同定するために使用される。

クロマトグラフィは溶液中に保たれた化合物を分離するための技術である。溶液中に保たれた化合物は溶液と接触した固体媒質に異なる親和性を示す。固定された媒質を過ぎて、または通って溶液が流れるとき、化合物は互いに分離する。

本願明細書で使用されるとき、「保持時間」という用語は化合物が固体の分離用媒質を含むカラムまたはカートリッジまたは他の分離装置から出るために要する時間を指す。

本願明細書で使用されるとき、「試料」という用語は分析される物質を指す。生物学的起源の試料はしばしばタンパク質、そのようなタンパク質の前駆物質、タンパク質のフラグメント、およびタンパク質の他の化合物の反応生成物を含む複雑な混合物である。タンパク質は多様な荷電状態を想定すること、およびフラグメント化されることができる。しばしば、試料の分析は１つまたは複数の分かっている部位で試料を切断するための酵素による分解を含むこともあり得る。これらの分解は完了まで進むかまたは不完全な分解生成物を残すこともあり得る。通常の分析では、１つまたは複数のタンパク質を含む試料がバイアル内に置かれ、酵素による分解を受ける。分解された試料はクロマトグラフィ装置に渡され、分解の生成物へと分離される。

クロマトグラフィを質量分析法と組み合わせることは一般的である。クロマトグラフィは試料の化合物を分離するために使用され、これらの化合物が質量分析計の中にセットされる。質量分析計は保持時間に関連付けられることが可能な質量対電荷信号を作り出す。

そのような組み合わせで作り出されたデータは複雑で分析することが難しい。一層優れた特性と一層少ない誤同定でそのようなクロマトグラフィ／質量分析法のデータを分析するための方法および装置が望まれる。

本発明の実施形態は試料を分析するための方法および装置に向けられる。本発明の一実施形態は質量およびクロマトグラフィの保持時間によって混合物中の化合物を同定する装置を特徴とする。本装置は、保持時間に関連するクロマトグラフィ装置からの１つまたは複数の信号および質量に関連する質量分析計からの１つまたは複数の信号を受信するためにクロマトグラフィ装置および質量分析計と信号通信状態に置かれるコンピュータ処理手段を含む。クロマトグラフィ装置と質量分析計は、クロマトグラフィ装置が試料を受け取ってそのような試料を質量分析計に渡すことを可能にするために流体連通している。コンピュータ処理手段は各々の質量信号を保持時間信号に相関させてデータ対および複数のデータ対に関するデータ対情報を形成し、データ対情報を保存し、データ対情報を保持時間の範囲によって規定される群に入れてビンに分類する。このコンピュータ処理手段は分かっている化合物に関する質量と保持時間情報を含むデータベース手段を有する。このコンピュータ処理手段は第１のパスを有するイオン検査処理を開始する。

イオン検査処理の第１のパスは化合物を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報について整合基準を特定することで整合パラメータを形成し、およびこの整合パラメータに対応するデータ対の群を同定する工程を含み、整合パラメータに対応する前記データ対が整合セットを形成する。次いで、整合セットがデータベース手段と比較され、整合パラメータのうちの少なくとも１つに対応する化合物を同定し、整合セットのデータ対に同定を特定して確認済み（ｓｃｏｒｅｄ）化合物を形成する。整合セットのデータ対がビンから取り除かれることで１つまたは複数の除去（ｄｅｐｌｅｔｅｄ）ビンを形成する。この処理はイオン検査処理がすべてのデータ対情報を化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物と関連付けるまで、または残っている化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物に関する整合基準がデータベース内の情報に対応しなくなるまで、またはユーザが規定した繰り返し数まで１つまたは複数のビンおよび除去ビン内に保たれたデータ対情報で繰り返される。

イオン検査処理は主要な信号に焦点を絞ることが好ましく、この検査は次の主要な信号群の同定を可能にするためにデータ対情報からそのような信号を除去する。したがって、検査が進むにつれて、さらに低い強度の信号がますます大きくなる明瞭度で明らかにされる。

「コンピュータ処理手段」という用語はコンピュータ、プログラムされたコンピュータ処理ユニット（ＣＰＵ）、パーソナルコンピュータ、サーバ、メインフレームコンピュータ、およびクロマトグラフィ装置または質量分析計または他の分析機器と一体化されたコンピュータおよびＣＰＵによって使用するためのソフトウェアおよびファームウェアを意味するために使用される。

流体に関連した「連通」という用語は配管接続されることを意味する。信号に関連した「通信」という用語は信号を受信および／または発信するように配線されること、光学的に結び付けられること、または無線通信のように無線信号で結び付けられることを意味する。

「相関させる」という用語は結合させる、または組み合わせることを意味するように使用される。例えば、保持時間を質量対電荷信号と組み合わせることはイオンによって作り出された質量対電荷信号が規定された保持時間と共に一対の値、データ対にまとめられることを意味する。「ビン」または「複数のビン」という用語は共通または同様の特徴を備えたそのようなデータ対の群を意味するように使用される。本願明細書は保持時間の範囲でビンを形成する。すなわち、分離の合計時間が複数の時間的期間に分割される。

「データベース手段」という用語は情報の保管庫を指す。このデータベース手段は開発されて１つまたは複数のコンピュータに保存されたデータからユーザによって作成されてもよく、インターネットなどのネットワークシステムを通じて利用可能である市販入手可能なデータベースであってもよく、または記憶装置などを通じたアクセスを通して入手可能であってもよい。

「整合基準」という用語は規定された範囲内に入る値を指す。この整合基準は値の集団または分類であってもよい。「パラメータ」という用語はデータ対またはデータベース内で見出される値を比較するために使用される値を意味するように使用される。パラメータに適合するデータ対が整合セットに分類される。

「確認済み化合物」はデータ対のセットによって表わされる化合物の推定上の正体である。この正体は多様な信頼性の度合いを有すると見込まれ、この信頼性はさらなるデータの分析で増大または減少することもあり得る。

イオン検査処理は確認済み化合物の１つまたは複数のフラグメントを表わすと見込まれるビン、除去ビン、または複数のビン、または複数の除去ビン内にあるデータ対情報に関して整合基準を特定することでフラグメント整合パラメータを形成する工程を含むことが好ましい。次いで、フラグメント整合パラメータに対応するデータ対の群が同定されることでフラグメント関連の整合セットを形成するデータ対の群を形成する。このフラグメント関連の整合セットがビン群または除去ビン群から取り除かれる。さらに除去したビンはさらに少ないデータ対を有することで他のデータ対の群がさらに大きい明瞭度で見分けられることを可能にする。確認済み化合物のフラグメントを表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。

イオン検査は確認済み化合物の１つまたは複数の前駆物質を表わすと見込まれるビン、または除去ビン、または複数のビン、または複数の除去ビン内にあるデータ対情報に関して整合基準を特定することで前駆物質整合パラメータを形成する工程を含むことが好ましい。次いで、前駆物質整合パラメータに対応するデータ対の群が同定されることで前駆物質関連の整合セットを形成するデータ対の群を形成する。この前駆物質関連の整合セットがビン群または除去ビン群から取り除かれる。さらに除去したビンはさらに少ないデータ対を有することで他のデータ対の群がさらに大きい明瞭度で見分けられることを可能にする。確認済み化合物の前駆物質を表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。

「前駆物質」という用語はタンパク質の不完全な分解生成物、またはそこから確認済みタンパク質が作られる一層大きいタンパク質またはタンパク質を形成するために一体に縮合されるか畳み込まれる一層小さいタンパク質の部分、の両方を意味するように使用される。例えば、インビボでは、タンパク質は三次構造を確立すること、すなわちタンパク質が自体の上に折り重なる方法に機能し得る添加アミノ酸またはペプチドユニットで合成され、これらの添加アミノ酸またはペプチドユニットは活性タンパク質を作り出すために失われるかまたは取り除かれることもあり得る。

イオン検査は確認済み化合物の反応生成物を表わすと見込まれるビン、または除去ビン、または複数のビン、または複数の除去ビン内にあるデータ対情報に関して整合基準を特定することで反応生成物整合パラメータを形成する工程を含むことが好ましい。次に、反応生成物整合パラメータに対応するデータ対が同定されることで反応生成物関連の整合セットを形成するデータ対の群を形成する。この反応生成物関連の整合セットがビン群または除去ビン群から取り除かれる。ここでも再び、さらに除去したビンはさらに少ないデータ対を有することで他のデータ対の群がさらに大きい明瞭度で見分けられることを可能にする。確認済み化合物の反応生成物を表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。

本装置はすべてのビンまたはサブセットまたは単一のビンの単一のパスでイオン検査を実行してもよい。しかしながら、想定される化合物に関連するデータ対が取り除かれて他の詳細が捕捉されることができるように複数のビンに除去を適用することが好ましい。

イオン検査は第２のパスを含むことが好ましく、この場合に確認済み化合物に関して、その予測されるフラグメント、予測される前駆物質、および予測される反応生成物から成る群から選択される少なくとも１つは確認済み化合物に関するデータベースから同定される。１つまたは複数のビン内にあるデータ対情報に関して形成するべき整合基準は前記選択された予測フラグメント、予測前駆物質、および予測反応生成物に対する第２のパス整合パラメータを規定して特定される。前記第２のパス整合パラメータに対応するデータ対が同定されることで第２のパス整合セットを形成するデータ対の群を形成する。この第２のパス整合セットが前記ビン群および除去ビン群から取り除かれる。

ここでも再び、さらに除去したビンはさらに少ないデータ対を有することで他のデータ対の群がさらに大きい明瞭度で見分けられることを可能にする。確認済み化合物の予測フラグメント、予測前駆物質、および予測反応生成物を表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。

「予測フラグメント」という用語はタンパク質の不完全な分解、または分解チャンバを有する質量分析計において普通に遭遇されるフラグメントの意味で使用される。クロマトグラフィ装置が試料の分解物を受け取る場合、不完全な分解過程が予測され得る。

質量分析計が分解チャンバを有する場合、化合物はフラグメントを形成すると予期され得る。好ましい質量分析計は分解チャンバを有し、フラグメントが形成されない低エネルギーモードとフラグメントが作られる高エネルギーモードとを有する。好ましい質量分析計はビン群に関連する間隔よりも小さい時間間隔以内で高エネルギーから低エネルギーモードに切り換わることができる。

「予測反応生成物」という用語は化合物および化合物のフラグメントおよび前駆物質の普通のメチル化、酸化、リン酸化、およびグリコシル化された誘導体を意味するように使用される。予測前駆物質は試料中にあると予期される化合物がそこから作られる分子である。

本装置はイオン検査処理で同定された化合物を表示するためのデータ出力手段をさらに含むかまたはこれと共に使用されることが好ましい。このデータ出力手段はプリンタ、映像モニタ、画面ディスプレイ、プロジェクタなどの映像出力装置を含むこともあり得る。

本装置は試料を受け取って前記試料を保持時間によって複数の化合物に分離するためのクロマトグラフィ装置をさらに含むかまたはこれと共に使用される。このクロマトグラフィ装置は信号を作り出すためにコンピュータ処理手段と信号通信状態にあり、この信号から保持時間が判定されることができる。

本装置はクロマトグラフィ装置から化合物を受け取ってこの化合物の質量に相当する信号を作り出すための質量分析計をさらに含むかまたはこれと共に使用される。前記化合物が１つまたは複数のフラグメントを形成する場合には信号はフラグメントに相当し、化合物が反応生成物を形成するように反応する場合には信号は前記反応生成物に相当し、化合物が前駆物質として存在する場合には信号は前駆物質に相当し、質量分析計は化合物、フラグメント、反応生成物、または前駆物質の質量に関連する質量信号を作り出すために前記コンピュータ処理手段と信号通信状態にある。

本発明のさらなる実施形態はクロマトグラフィ装置と質量分析装置で化合物を同定する方法に向けられる。このクロマトグラフィ装置は試料を受け取ってこの試料を保持時間によって化合物に分離する。このクロマトグラフィ装置は信号を作り出し、この信号から保持時間が判定されることが可能である。質量分析計はクロマトグラフィ装置から１つまたは複数の化合物を受け取って化合物の質量に相当する信号を作り出す。化合物が１つまたは複数のフラグメントを形成する場合には信号はフラグメントに相当し、化合物が反応生成物を形成するように反応する場合には信号は前記反応生成物に相当し、化合物が前駆物質として存在する場合には信号は前駆物質に相当する。本方法は、複数のデータ対に関してデータ対およびデータ対情報を形成するために各々の質量信号を保持時間信号に相関させる工程、データ対情報を保存する工程、および前記データ対情報を保持時間の範囲によって規定される群に入れてビンに分類する工程を有するイオン検査処理を含む。本方法はさらに、化合物を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報に関して整合基準を特定することで整合パラメータを形成する工程を含む。本方法はこの整合パラメータに対応するデータ対の群を同定する工程を含み、整合パラメータに対応するこれらのデータ対が整合セットを形成する。次いで、整合セットがデータベース手段と比較され、整合セットのデータ対に同定を特定して確認済み化合物を形成するために整合パラメータのうちの少なくとも１つに対応する化合物が同定される。前記整合セットのデータ対情報がこれらのビンから取り除かれることで１つまたは複数の除去ビンを形成する。本発明のイオン検査は、すべてのデータ対情報が化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物と関連付けられるまで、または残っている化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物に関する整合基準がデータベース内の情報に対応しなくなるまで、またはユーザが規定した繰り返し数まで、整合基準を特定する工程からビンおよび除去ビンからデータ対情報を取り去る工程までを繰り返す。

本方法は、確認済み化合物の１つまたは複数のフラグメントを表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報に関して整合基準を特定することでフラグメントの整合パラメータを形成する工程を含むことが好ましい。次いで、フラグメント整合パラメータに対応するデータ対の群が同定されることでフラグメント関連整合セットを形成するデータ対の群を形成する。フラグメント関連整合セットのデータ対情報がビン群および除去ビン群から取り除かれる。確認済み化合物のフラグメントを表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。これらのデータ対情報の除去はデータの他の特徴が捕捉されることを可能にする。

本方法は、確認済み化合物の１つまたは複数の前駆物質を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報に関して整合基準を特定することで前駆物質の整合パラメータを形成する工程を含むことが好ましい。次いで、前記前駆物質整合パラメータに対応するデータ対の群が同定されることで前駆物質関連整合セットを形成するデータ対の群を形成する。前駆物質関連整合セットのデータ対情報がビン群および除去ビン群から取り除かれる。確認済み化合物の前駆物質を表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。これらのデータ対情報の除去はデータの他の特徴が捕捉されることを可能にする。

本方法は、確認済み化合物の反応生成物を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報に関して整合基準を特定することで反応生成物の整合パラメータを形成する工程を含むことが好ましい。前記反応生成物整合パラメータに対応するデータ対が同定されることで反応生成物関連整合セットを形成するデータ対の群を形成する。反応生成物関連整合セットのデータ対情報がビン群および除去ビン群から取り除かれる。確認済み化合物の反応生成物を表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。これらのデータ対情報の除去はデータの他の特徴が捕捉されることを可能にする。

本発明の方法は単一の第１のパス、または複数のパスで実行されてもよい。イオン検査処理は第２のパスを含むことが好ましく、この場合に確認済み化合物に関して、その予測されるフラグメント、予測される前駆物質、および予測される反応生成物から成る群から選択される少なくとも１つは第２のパスのために選ばれる。第２のパスは第１のパス、または特定する基準が実質的に不変を保つパスの第１の系列の次に来る。

本発明のこれらおよび他の特徴および利点は図面を見て以下の詳しい説明を読む当業者に明らかになるであろう。

本発明の特徴を具現化する装置を示す図である。ビンを除去させることなくビニングされたデータ対のスペクトルを示す図である。除去させられたビンのデータ対のスペクトルを示す図である。本発明の特徴を具現化する装置および方法を示すフロー図である。本発明の特徴を具現化する装置および方法を示すフロー図である。本発明の特徴を具現化する装置および方法を示すフロー図である。

ここで本発明が、試料を分析するための方法および装置に関して図面を参照しながら述べられる。これに関連する記述はタンパク質およびペプチドの化学分析のための本発明の使用を強調する。しかしながら、本発明の実施形態が他の化合物または混合物、ポリマー、および限定するものではないが核酸、炭水化物を含めたバイオポリマー、および合成ポリマーの分析のためのさらに広い用途を有することを当業者は認識するであろう。

概して番号１１によって指定される本発明の特徴を具現化する装置が図１に図示されている。この装置は混合物中の化合物を質量およびクロマトグラフィの保持時間によって同定するために使用される。この装置は以下の主要な要素、すなわちコンピュータ処理手段１５、クロマトグラフィ装置１７、および質量分析計１９を含む。

図示されるように、コンピュータ処理手段１５はコンピュータまたはＣＰＵを表す。しかしながら、コンピュータ処理手段１５はコンピュータ、ＣＰＵまたはサーバのメインフレームコンピュータまたは、例えばクロマトグラフィ装置１７および質量分析計１９を含めた他の分析機器に一体化されたＣＰＵにロードされたソフトウェアまたはファームウェアを含むこともあり得る。ソフトウェアは一般的にコンピュータで読み取り可能な装置またはディスク、またはコンピュータプログラムへのアクセスを有するネットワークによってコンピュータのメモリにプログラムされる。いったんプログラムされると、ソフトウェアはファームウェアと考えられる。コンピュータおよびＣＰＵは当該技術で知られており、数多くの供給メーカーによって販売されている。ＩＢＭ（登録商標）方式のコンピュータはＤｅｌｌＣｏｍｐｕｔｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎおよびその他によって販売されている。Ａｐｐｌｅ（登録商標）方式のコンピュータはＡｐｐｌｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国カリフォルニア州）によって販売されている。例を挙げると、コンピュータ処理手段１５は分析機器の動作、データ管理およびデータ処理を管理するためのさらに大きいソフトウェアプログラムの中に一体化されたコンピュータプログラムを含むこともあり得る。そのようなさらに大きいソフトウェアプログラムはＭＩＬＬＥＮＮＩＵＭ（商標）、ＥＭＰＯＷＥＲ（商標）（ＷａｔｅｒｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、米国マサチューセッツ州ミルフォード）、ＣＨＥＭＳＴＡＴＩＯＮ（登録商標）（ＡｇｉｌｅｎｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、米国カリフォルニア州パロアルト）、ＭＡＳＳＬＩＮＫＳ（商標）（ＭｉｃｒｏｍａｓｓＵＫＬｔｄ、英国マンチェスター）およびその他の商標でいくつかの供給メーカーによって販売されている。

コンピュータ処理手段１５は線２３ａおよび線２３ｂで図示されるようにクロマトグラフィ装置１７および質量分析計１９と信号通信状態にある。線２３ａおよび線２３ｂが無線通信装置およびルータで置き換えられ得ることを当業者は認識するであろう。線２３ａおよび線２３ｂは電磁信号のための配線であってもよく、または光ファイバケーブルなどの光通信手段を表わしてもよい。

コンピュータ処理手段１５はクロマトグラフィ装置１７および質量分析計１９と信号通信状態にある。クロマトグラフィ装置１７は、限定するものではないが例を挙げると、液体クロマトグラフィおよびガスクロマトグラフィ機器を含めたいずれかの数のクロマトグラフィ装置を含む。クロマトグラフィ装置は通常、流体を前進させるためのポンプ（図示せず）および流体を搬送するための導管を有する。クロマトグラフィ機器は試料管理部または試料注入装置（図示せず）から試料を受け取る。図示されるように、クロマトグラフィ装置１７はバイアル２５内に保たれた試料と導管２７によって流体連通している。タンパク質およびペプチドが予測されるときにバイアル２５内に保たれるこの試料は酵素などといった分解手段に晒される。これはタンパク質およびペプチドが１つまたは複数の分解生成物を形成する原因になる。

クロマトグラフィ機器は試料を受け取って導管内を流れる溶剤（図示せず）の中に入れる。この溶剤がキャピラリ、カラム、またはカートリッジなどの分離装置（図示せず）内に受け取られる。カラムおよびカートリッジは一般的に溶剤中で試料化合物と相互作用する分離媒質を詰め込まれており、または含んでいる。これらの化合物は分離媒質に関して異なる親和性を示し、保持され、分離される。化合物が保持される時間の期間は保持時間として知られている。

クロマトグラフィ装置１７はコンピュータ処理手段に連絡される保持時間に関する１つまたは複数の信号を作り出す。図示されたタイプのクロマトグラフィ装置はＷａｔｅｒｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名ＡＬＬＩＡＮＣＥ（商標）およびＡＣＱＵＩＴＹ（商標）で、および（ドイツの）ＡｇｉｌｅｎｔＧｍｂＨから１１００（商標）で、いくつかの供給メーカーから入手可能である。

図示されるように、クロマトグラフィ装置１７は導管２９によって質量分析計１９と流体連通している。しかしながら、この意味の流体連通は質量分析計１９が導管２９によってクロマトグラフィ装置１７から試料を受け取ることを必要条件としていない。質量分析計１９はＭＡＬＤＩまたはＤＩＯＳ処理の性質を帯びて固体表面への堆積によって保持時間に関連する試料を受け取ってもよい。

質量分析計１９は質量に関する、さらに正確に述べると化合物の質量対電荷比に関する信号を作り出す。質量分析計１９は第１の質量選別チャンバ３１、分解チャンバ３３、および質量検出チャンバ３５を有する３重式の四重極質量分析計として例示されている。第１の質量検出チャンバ３１は質量対電荷比によってイオンまたはイオン群を選別する。これらのイオンは分解チャンバ３５を通過することを可能にされ、またはイオンがフラグメントを形成する原因になるエネルギーに晒されてもよい。これらのイオンおよびイオンフラグメントは質量検出チャンバ３５に送られる。

質量分析計１９などの質量分析計はＷａｔｅｒｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国マサチューセッツ州ミルフォード）、ＴｈｅｒｍｏＦｉｎｎｉｇａｎ（米国マサチューセッツ州ウォルサム）、ＡｇｉｌｅｎｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国カリフォルニア州パロアルト）などを含めたいくつかの供給メーカーから入手可能である。

コンピュータ処理手段１５は各々の質量信号を保持時間信号に相関させることでデータの対または群を形成する。例を挙げると、データは下記の表１に述べられるようにまとめられる。

複数のデータ対に関してデータ対情報が保存される。データ対情報は上記で述べられたタイプの１０００倍の線、またはギガバイトの情報を含むこともあり得る。この大量の情報は解釈することが難しい。データの解釈を補助するために、データは一般的にプロットされてグラフになり、イオンおよびイオンフラグメントを表わすピークおよびパターンについて調べられる。

本発明によると、コンピュータ処理手段１５によってデータ対情報は保持時間の範囲によって規定される群に入れてビンに分類される。コンピュータ処理手段１５は分かっている化合物に関する質量および保持時間情報を含むデータベース手段を有する。コンピュータ処理手段１５は下記で述べられる少なくとも１つの第１のパスを有するイオン検査処理を開始する。コンピュータ処理手段１５のデータベースはコンピュータ内に保存されたデータ、またはデータ記憶システムまたはネットワーク内に保持されたデータを含んでもよい。

イオン検査処理の第１のパスは化合物を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報に関して整合基準を特定することで整合パラメータを形成する工程を含む。すなわち、大量に存在する化合物を表わす最も高い強度を有するデータ対に関してデータ対情報が調べられる。

コンピュータ処理手段１５は整合パラメータに対応するデータ対の群を同定することで整合セットを形成する。次いで、コンピュータ処理手段は整合セットをデータベース手段と比較し、整合パラメータのうちの少なくとも１つに対応する化合物を同定する。コンピュータ処理手段１５は整合セットのデータ対に同定を特定することで確認済み化合物を形成する。コンピュータ処理手段１５は整合セットのデータ対をビン群から取り去ることで１つまたは複数の除去ビンを形成する。

この処理はイオン検査処理がすべてのデータ対情報を化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物と関連付けるまで、または残っている化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物に関する整合基準がデータベース内の情報に対応しなくなるまで、またはユーザが規定した繰り返し数まで１つまたは複数のビンおよび除去ビン内に保たれたデータ対情報で繰り返される。

図２ａはビニングされたデータ対をカウント数および保持時間によってグラフに描いている。単一のピークのみが観察される。しかしながら、確認済み化合物が作られたデータ対の情報を取り去ると３つの小さいピークが明らかになる。これらのさらに小さいピークは追加の化合物を含むと見込まれる。

イオン検査処理は確認済み化合物の１つまたは複数のフラグメントを表わすと見込まれるビン、除去ビン、または複数のビンまたは除去ビンにあるデータ対情報に関して整合基準を特定することでフラグメントの整合パラメータを形成する工程を含むことが好ましい。次いで、フラグメント整合パラメータに対応するデータ対の群が同定されることでフラグメント関連整合セットを形成するデータ対の群を形成する。このフラグメント関連整合セットがビン群および除去ビン群から取り除かれる。さらに除去したビンはさらに少ないデータ対を有することで他のデータ対の群がさらに大きい明瞭度で見分けられることを可能にする。確認済み化合物のフラグメントを表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。

イオン検査は確認済み化合物の１つまたは複数の前駆物質を表わすと見込まれるビンまたは除去ビン、または複数のビンまたは除去ビンにあるデータ対情報に関して整合基準を特定することで前駆物質の整合パラメータを形成する工程を含むことが好ましい。次いで、前駆物質整合パラメータに対応するデータ対の群が同定されることで前駆物質関連整合セットを形成するデータ対の群を形成する。この前駆物質関連整合セットがビン群および除去ビン群から取り除かれる。さらに除去したビンはさらに少ないデータ対を有することで他のデータ対の群がさらに大きい明瞭度で見分けられることを可能にする。確認済み化合物の前駆物質を表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。

イオン検査は確認済み化合物の反応生成物を表わすと見込まれるビンまたは除去ビン、または複数のビンまたは除去ビンにあるデータ対情報に関して整合基準を特定することで反応生成物の整合パラメータを形成する工程を含むことが好ましい。次いで、反応生成物整合パラメータに対応するデータ対が同定されることで反応生成物関連整合セットを形成するデータ対の群を形成する。この反応生成物関連整合セットがビン群および除去ビン群から取り除かれる。ここでも再び、さらに除去したビンはさらに少ないデータ対を有することで他のデータ対の群がさらに大きい明瞭度で見分けられることを可能にする。確認済み化合物の反応生成物を表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。

イオン検査処理は第２のパスを含むことが好ましく、この場合に確認済み化合物に関して、その予測されるフラグメント、予測される前駆物質、および予測される反応生成物から成る群から選択される少なくとも１つは確認済み化合物に関するデータベースから同定される。１つまたは複数のビン内にあるデータ対情報に関して形成するべき整合基準は前記選択された予測フラグメント、予測前駆物質、および予測反応生成物に対する第２のパス整合パラメータを規定して特定される。前記第２のパス整合パラメータに対応するデータ対が同定されることで第２のパス整合セットを形成するデータ対の群を形成する。この第２のパス整合セットが前記ビン群および除去ビン群から取り除かれる。好ましい第２のパスは予測反応生成物に向けられる。

したがって、確認済みの化合物に関してすべてのビンにこの処理を適用することはデータ対情報が単純化されることを可能にし、一層大きい信号の支配力を削減することで一層小さい信号が捕捉されて同定されることを可能にする。これらの一層小さい信号は確認済み化合物の初期の焦点でないとビン内で目立たなくされる可能性が高いが、前駆物質、フラグメント、および反応生成物に関連する信号が取り除かれると明らかになる。

質量分析計１９は第１の質量選別チャンバ４１、分解チャンバ４３、および第２の質量検出チャンバ４５を有する。第１の質量選別チャンバ４１は選ばれた質量電荷比のイオンを選別し、そのようなイオンを分解チャンバ４３に渡す。分解チャンバ４３は低エネルギーレベルおよび高エネルギーレベルで動作することが可能である。低エネルギーレベルでは、分解チャンバ４３に入る化合物はフラグメントへと分解されずに第２の質量検出チャンバ４５に渡され、ここでそのようなイオンがコンピュータ処理手段１５に送られる信号を作り出す。高エネルギーレベルでは、分解チャンバ４３はこれらのイオンに原化合物の１つまたは複数のフラグメントを形成させる。これらのフラグメントが第２の質量検出チャンバ４５に渡され、ここでそのようなイオンが制御手段に送られる信号を作り出す。

質量分析計１９はコンピュータ処理手段１５の制御下で高エネルギーから低エネルギーモードに切り換わってもよい。コンピュータ処理手段１５は高エネルギーと低エネルギーレベルの間の反復に関する時間間隔をビンに関連する間隔よりも小さく設定することが好ましい。したがって、分解チャンバ４３を備えた質量分析計１９は、フラグメントが一層容易に親化合物と関連付けられることができるように、高エネルギーと低エネルギーの間で反復させるためのコンピュータ処理手段１５と共に都合良く使用される。

装置１１はさらに、イオン検査処理で同定された化合物を表示するためのモニタの形態のデータ出力手段５１を含むかまたはこれと共に使用される。モニタに加えて、または置き換えてデータ出力手段がプリンタ、テレビ受像機、陰極線管、ＬＣＤ画面、プロジェクタなどといった他の映像出力装置を含んでもよいことを当業者は認識するであろう。

化合物を同定する方法に向けられた本発明の実施形態が装置１１に関して述べられる。クロマトグラフィ装置１７は試料を受け取り、保持時間によって試料を化合物に分離する。クロマトグラフィ装置１７は信号を作り出し、この信号から保持時間が判定されることが可能である。質量分析計１９はクロマトグラフィ装置１７から１つまたは複数の化合物を受け取って化合物の質量に相当する信号を作り出す。化合物が１つまたは複数のフラグメントを形成する場合には信号はフラグメントに相当し、化合物が反応生成物を形成するように反応する場合には信号は反応生成物に相当し、化合物が前駆物質として存在する場合には信号は前駆物質に相当する。

ここで本方法のフロー図を描いている図３に目を向けると、本方法は各々の質量信号を保持時間信号に相関させてデータ対および複数のデータ対に関するデータ対情報を形成し、データ対情報を保存し、データ対情報を保持時間の範囲によって規定される群に入れてビンに分類する工程を有するイオン検査処理を含む。本方法はさらに、化合物を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報について整合基準を特定することで整合パラメータを形成する工程を含む。本方法はこの整合パラメータに対応するデータ対の群を同定する工程を含み、整合パラメータに対応するデータ対が整合セットを形成する。次いで、整合セットがデータベース手段と比較され、整合セットのデータ対に同定を特定するために前記整合パラメータのうちの少なくとも１つに対応する化合物が同定されることで確認済み化合物を形成する。前記整合セットのデータ対情報が前記ビンから取り除かれることで１つまたは複数の除去ビンを形成する。本発明のイオン検査はすべてのデータ対情報が化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物と関連付けられるまで、または残っている化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物に関する整合基準がデータベース内の情報に対応しなくなるまで、またはユーザが規定した繰り返し数まで、整合基準を特定する工程からデータ対情報をビン群および除去ビン群から取り去る工程までを繰り返す。

本方法は、確認済み化合物の１つまたは複数のフラグメントを表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報に関して整合基準を特定することでフラグメントの整合パラメータを形成する工程を含むことが好ましい。次いで、フラグメント整合パラメータに対応するデータ対の群が同定されることでフラグメント関連整合セットを形成するデータ対の群を形成する。フラグメント関連整合セットのデータ対情報がビン群および除去ビン群から取り除かれる。確認済み化合物のフラグメントを表わすこれらのデータ対は化合物同定の信頼性を上げるために使用される。これらのデータ対情報の除去はデータの他の特徴が捕捉されることを可能にする。これは図４ａおよび図４ｂで連続的な処理としてさらに例示される。

本発明の方法は単一の第１のパス、または複数のパスで実行されてもよい。図４ａおよび図４ｂは複数のパスで実行される連続的な処理を描いている。イオン検査処理は第２のパスを含むことが好ましく、この場合に確認済み化合物に関して、その予測されるフラグメント、予測される前駆物質、および予測される反応生成物から成る群から選択される少なくとも１つは第２のパスのために選ばれる。第２のパスは第１のパス、または特定する基準が実質的に不変を保つパスの第１の系列の次に来る。

ここで図１に戻って、好ましい方法はコンピュータ処理手段１５でソフトウェアによって実行される。ソフトウェアプログラムの概要は以下の１６頁で述べられる。ソフトウェアのプログラマーは本願明細書に述べられ、概要を参照する本発明に向けられたソースコードを容易に作成することができる。

このようにして、本発明は好ましい実施形態に関して述べられてきたが当業者は本発明への変形形態および改造形態を作ることができるであろうことは理解している。したがって、本発明は本願明細書に述べられた正確な詳細に限定されてはならず、添付の特許請求の範囲の主題事項およびその等価事項を包含するべきである。

Claims

質量およびクロマトグラフィの保持時間によって混合物中の化合物を同定するための装置であって、
クロマトグラフィ装置および質量分析計と信号通信状態に置かれて前記クロマトグラフィ装置から保持時間に関する信号、および前記質量分析計から前記質量の信号を受け取るためのコンピュータ処理手段を含み、前記コンピュータ処理手段が各々の質量信号を保持時間信号に相関させてデータ対、およびそれぞれが強度と関連付けられた複数のデータ対に関するデータ対情報を形成し、データ対情報を保存し、前記データ対情報を保持時間の範囲によって規定される群に入れてビンに分類し、前記コンピュータ処理手段が分かっている化合物に関する質量および保持時間情報を含むデータベース手段を有し、前記コンピュータ処理手段が第１のパスを有するイオン検査処理を開始し、前記第１のパスが
１）化合物を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報について整合基準を特定することで整合パラメータを形成し、前記整合パラメータに対応する、最も高い強度のデータ対の群を同定し、前記整合パラメータに対応する前記データ対が整合セットを形成する工程と、
２）前記整合セットを前記データベース手段と比較し、前記整合パラメータのうちの少なくとも１つに対応する化合物を同定し、前記整合セットの前記データ対に同定を特定することで確認済み化合物を形成し、前記整合セットの前記データ対を前記ビン群から取り去ることで１つまたは複数の除去ビンを形成する工程と、
３）前記イオン検査処理がすべてのデータ対情報を化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物と関連付けるまで、または残っている化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物に関する前記整合基準が前記データベース内の情報に対応しなくなるまで、またはユーザが規定した繰り返し数まで前記１つまたは複数のビンおよび除去ビン内に保たれたデータ対情報で工程１および２を繰り返す工程と
を含む、装置。
前記イオン検査が、前記確認済み化合物の１つまたは複数のフラグメントを表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報について整合基準を特定することでフラグメント整合パラメータを形成し、前記フラグメント整合パラメータに対応するデータ対の群を同定することでフラグメント関連整合セットを形成するデータ対の群を形成し、前記フラグメント関連整合セットを前記ビン群および除去ビン群から取り去る工程を含む、請求項１に記載の装置。
前記確認済み化合物のフラグメントを表わす前記データ対が化合物同定の信頼性を上げるために使用される、請求項２に記載の装置。
前記イオン検査が、前記確認済み化合物の１つまたは複数の前駆物質を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報について整合基準を特定することで前駆物質整合パラメータを形成し、前記前駆物質整合パラメータに対応するデータ対の群を同定することで前駆物質関連整合セットを形成するデータ対の群を形成し、前記前駆物質関連整合セットを前記ビン群および除去ビン群から取り去る工程を含む、請求項１に記載の装置。
前記確認済み化合物の前駆物質を表わす前記データ対が化合物同定の信頼性を上げるために使用される、請求項４に記載の装置。
前記イオン検査が、前記確認済み化合物の反応生成物を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報について整合基準を特定することで反応生成物整合パラメータを形成し、前記反応生成物整合パラメータに対応するデータ対を同定することで反応生成物関連整合セットを形成するデータ対の群を形成し、前記反応生成物関連整合セットを前記ビン群および除去ビン群から取り去る工程を含む、請求項１に記載の装置。
前記確認済み化合物の前駆物質を表わす前記データ対が化合物同定の信頼性を上げるために使用される、請求項６に記載の装置。
前記イオン検査処理が、確認済み化合物に関して、その予測されるフラグメント、予測される前駆物質、および予測される反応生成物から成る群から選択される少なくとも１つが前記確認済み化合物に関するデータベースから同定される第２のパスを含み、１つまたは複数のビン内にあるデータ対情報に関して整合基準を特定することで前記選択された予測フラグメント、予測前駆物質、および予測反応生成物に対する第２のパスの整合パラメータを形成し、前記第２のパスの整合パラメータに対応するデータ対を同定することで第２のパスの整合セットを形成するデータ対の群を形成し、前記第２のパスの整合セットを前記ビン群および除去ビン群から取り去る、請求項１に記載の装置。
前記確認済み化合物の予測フラグメント、予測前駆物質、および予測反応生成物を表わす前記データ対が化合物同定の信頼性を上げるために使用される、請求項８に記載の装置。
前記予測フラグメントが不完全な分解物を含む、請求項８に記載の装置。
前記予測反応生成物が酸化、メチル化、リン酸化、およびグリコシル化されたフラグメントおよび前駆物質から成る群のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の装置。
前記クロマトグラフィ手段が試料の分解物を受け取る、請求項１に記載の装置。
前記質量分析計が分解チャンバを有し、フラグメントが形成されない低エネルギーモードとフラグメントが作られる高エネルギーモードとを有する、請求項１に記載の装置。
前記質量分析計が、前記ビンに関連する間隔よりも小さい時間的間隔以内で高エネルギーから低エネルギーモードに切り換わることができる、請求項１３に記載の装置。
イオン検査処理で同定された化合物を表示するためのデータ出力手段をさらに含む、請求項２に記載の装置。
前記化合物がタンパク質およびペプチドである、請求項１に記載の装置。
前記確認が同定の信頼性を反映する、請求項１に記載の装置。
試料を受け取り、保持時間によって前記試料を化合物に分離するためのクロマトグラフィ装置をさらに含み、前記クロマトグラフィ装置が、保持時間が判定されることが可能な信号を作り出すためにコンピュータ処理手段と信号通信状態にある、請求項１に記載の装置。
前記クロマトグラフィ装置から化合物を受け取り、化合物の質量に相当する信号を作り出すための質量分析計をさらに含み、前記化合物が１つまたは複数のフラグメントを形成する場合には信号がフラグメントに相当し、前記化合物が反応生成物を形成するように反応する場合には信号が前記反応生成物に相当し、前記化合物が前駆物質として存在する場合には信号が前記前駆物質に相当し、前記質量分析計が化合物、フラグメント、反応生成物、または前駆物質の質量に関連する質量信号を作り出すために前記コンピュータ処理手段と信号通信状態にある、請求項１に記載の装置。
クロマトグラフィ装置および質量分析計で化合物を同定する方法であって、クロマトグラフィ装置が試料を受け取って前記試料を保持時間によって化合物に分け、前記クロマトグラフィ装置が、保持時間が判定されることができる信号を作り出し、前記質量分析計が前記クロマトグラフィ装置から１つまたは複数の化合物を受け取って化合物の質量に相当する信号を作り出し、前記化合物が１つまたは複数のフラグメントを形成する場合に信号がフラグメントに相当し、前記化合物が反応生成物を形成するように反応する場合に信号が前記反応生成物に相当し、前記化合物が前駆物質として存在する場合に信号が前記前駆物質に相当し、
ａ）各々の質量信号を保持時間信号に相関させてデータ対、およびそれぞれが強度と関連付けられた複数のデータ対に関するデータ対情報を形成し、データ対情報を保存し、前記データ対情報を保持時間の範囲によって規定される群に入れてビンに分類する工程と、
ｂ）化合物を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報について整合基準を特定することで整合パラメータを形成し、前記整合パラメータに対応する、最も高い強度のデータ対の群を同定し、前記整合パラメータに対応する前記データ対が整合セットを形成する工程と、
ｃ）前記整合セットおよび関連する整合セットをデータベース手段と比較し、前記整合パラメータのうちの少なくとも１つに対応する化合物を同定し、前記整合セットの前記データ対に同定を特定することで確認済み化合物を形成し、前記整合セットの前記データ対を前記ビン群から取り去ることで１つまたは複数の除去ビンを形成する工程と、
ｄ）すべてのデータ対情報が化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物と関連付けられるまで、または残っている化合物、化合物のフラグメント、および化合物の反応生成物に関する前記整合基準が前記データベース内の情報に対応しなくなるまで、またはユーザが規定した繰り返し数まで前記１つまたは複数のビンおよび除去ビン内に保たれたデータ対情報でｂからｃを繰り返す工程と
を有するイオン検査処理を含む、方法。
前記イオン検査が、前記確認済み化合物の１つまたは複数のフラグメントを表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報について整合基準を特定することでフラグメント整合パラメータを形成し、前記フラグメント整合パラメータに対応するデータ対の群を同定することでフラグメント関連整合セットを形成するデータ対の群を形成し、前記フラグメント関連整合セットを前記ビン群および除去ビン群から取り去る工程を含む、請求項２０に記載の方法。
前記確認済み化合物のフラグメントを表わす前記データ対が化合物同定の信頼性を上げるために使用される、請求項２１に記載の方法。
前記イオン検査が、前記確認済み化合物の１つまたは複数の前駆物質を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報について整合基準を特定することで前駆物質整合パラメータを形成し、前記前駆物質整合パラメータに対応するデータ対の群を同定することで前駆物質関連整合セットを形成するデータ対の群を形成し、前記前駆物質関連整合セットを前記ビン群および除去ビン群から取り去る工程を含む、請求項２０に記載の方法。
前記確認済み化合物の前駆物質を表わす前記データ対が化合物同定の信頼性を上げるために使用される、請求項２３に記載の方法。
前記イオン検査が、前記確認済み化合物の反応生成物を表わすと見込まれるビンまたは複数のビンにあるデータ対情報について整合基準を特定することで反応生成物整合パラメータを形成し、前記反応生成物整合パラメータに対応するデータ対を同定することで反応生成物関連整合セットを形成するデータ対の群を形成し、前記反応生成物関連整合セットを前記ビン群および除去ビン群から取り去る工程を含む、請求項２０に記載の方法。
前記確認済み化合物の前駆物質を表わす前記データ対が化合物同定の信頼性を上げるために使用される、請求項２５に記載の方法。
前記イオン検査処理が、確認済み化合物に関して、その予測されるフラグメント、予測される前駆物質、および予測される反応生成物から成る群から選択される少なくとも１つが前記確認済み化合物に関するデータベースから同定される第２のパスを含み、１つまたは複数のビン内にあるデータ対情報に関して整合基準を特定することでその前記選択された予測フラグメント、予測前駆物質、および予測反応生成物に対する第２のパスの整合パラメータを形成し、前記第２のパスの整合パラメータに対応するデータ対を同定することで第２のパスの整合セットを形成するデータ対の群を形成し、前記第２のパスの整合セットを前記ビン群および除去ビン群から取り去る、請求項２０に記載の方法。
前記確認済み化合物の予測フラグメント、予測前駆物質、および予測反応生成物を表わす前記データ対が化合物同定の信頼性を上げるために使用される、請求項２７に記載の方法。
前記予測フラグメントが不完全な分解物から成る、請求項２７に記載の方法。
前記予測反応生成物が酸化、メチル化、リン酸化、およびグリコシル化されたフラグメントおよび前駆物質から成る群のうちの少なくとも１つを含む、請求項２７に記載の方法。
前記クロマトグラフィ手段が試料の分解物を受け取る、請求項２０に記載の方法。
前記質量分析計が分解チャンバを有し、フラグメントが形成されない低エネルギーモードとフラグメントが作られる高エネルギーモードとを有し、前記方法が前記高エネルギーと低エネルギーモードの間で切り換える工程を含む、請求項２０に記載の方法。
前記質量分析計が、前記ビンに関連する間隔よりも小さい時間的間隔以内で高エネルギーから低エネルギーモードに切り換わることができ、前記方法が前記ビンよりも小さい前記時間的間隔以内で前記高エネルギーと低エネルギーモードの間で切り換える工程を含む、請求項３２に記載の方法。
イオン検査処理で同定された化合物を表示する工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
前記化合物がタンパク質およびペプチドである、請求項２０に記載の方法。
前記確認が同定の信頼性を反映する、請求項２０に記載の方法。