JP5655758B2 - Mass spectrometer - Google Patents

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本発明は、液体クロマトグラフ(LC)、ガスクロマトグラフ(GC)、キャピラリ電気泳動装置(CE)などによって各種物質が分離されて分画された試料に対し、質量分析を行って各物質を同定する質量分析装置に関し、さらに詳しくは、MSn分析(nは2以上の整数)を行うことが可能な質量分析装置に関する。 The present invention identifies each substance by performing mass spectrometry on a sample obtained by separating and fractionating various substances by a liquid chromatograph (LC), a gas chromatograph (GC), a capillary electrophoresis apparatus (CE) or the like. More particularly, the present invention relates to a mass spectrometer capable of performing MS n analysis (n is an integer of 2 or more).

生命科学の研究や医療、医薬品開発などの分野においては、生体試料を対象として、タンパク質、ペプチド、核酸、糖鎖など様々な物質を網羅的に同定することがますます重要になってきている。特にタンパク質やペプチドを対象とするこうした網羅的な解析手法はショットガン・プロテオミクス(Shotgun Proteomics)と呼ばれている。こうした解析のために、LCやGC、或いはCEなどのクロマトグラフィと、タンデム型質量分析装置(MSn型質量分析装置)とを組み合わせた分析手法が非常に威力を発揮している。 In fields such as life science research, medical care, and drug development, it has become increasingly important to comprehensively identify various substances such as proteins, peptides, nucleic acids, and sugar chains in biological samples. Such a comprehensive analysis method especially for proteins and peptides is called Shotgun Proteomics. For such analysis, an analysis method combining a chromatography such as LC, GC, or CE and a tandem mass spectrometer (MS n- type mass spectrometer) is very effective.

タンデム型質量分析装置を用いた生体試料中の各種物質の網羅的同定手法として、従来知られている一つの手法の手順は次のとおりである(非特許文献1参照)。
[ステップ1] 分析対象である試料に含まれる各種物質をLC、CE等により分離し、その溶出液を分取・分画して多数のサンプルを調製する(ここでは、分取・分画により得られた1つ1つのサンプルを「分画試料」と呼ぶこととする)。なお、試料を分取・分画する際には、予め決めた一定の時間間隔で分画を行う又は一定量の試料液を採取するように分画を行うことにより、全ての物質が漏れなくいずれかの分画試料に含まれるようにする(例えば特許文献1参照)。
As a comprehensive identification technique for various substances in a biological sample using a tandem mass spectrometer, the procedure of one technique that has been conventionally known is as follows (see Non-Patent Document 1).
[Step 1] Various substances contained in the sample to be analyzed are separated by LC, CE, etc., and a large number of samples are prepared by fractionating and fractionating the eluate (in this case, by fractionation and fractionation). Each sample obtained will be referred to as a “fractional sample”). In addition, when fractionating and fractionating a sample, fractionation is performed at a predetermined time interval or fractionation so that a certain amount of sample solution is collected, so that all substances will not leak. It is made to be contained in any fraction sample (for example, refer patent document 1).

[ステップ2]各分画試料に対するMS1スペクトルをそれぞれ取得し、該MS1スペクトル上で同定対象の物質群に由来すると考えられるピークを選択する。
[ステップ3]上記ステップ2で選択したピークをプリカーサイオンに設定して当該分画試料に対しMS2分析を実行し、その結果に基づいてデータベース検索やデノボシーケンスサーチを行い、分画試料に含まれる物質を同定する。
[ステップ4]十分な確度で特定の物質が同定されなかった場合には、MS1スペクトル上で見つけた別のピークをプリカーサイオンに設定してMS2分析を実行するか、或いは、さらに高次(つまりnが3以上)のMSn分析を実行し、その結果に基づくデータベース検索やデノボシーケンスサーチなどにより、分画試料に含まれる物質を同定する。
[ステップ5]上記ステップ2〜4の処理を複数の分画試料それぞれに対して行い、元の試料に含まれていた様々な物質を網羅的に同定する。
[Step 2] An MS 1 spectrum is obtained for each fraction sample, and a peak that is considered to be derived from the substance group to be identified is selected on the MS 1 spectrum.
[Step 3] The peak selected in Step 2 above is set as a precursor ion, MS 2 analysis is performed on the fractionated sample, and a database search or a de novo sequence search is performed based on the result, and it is included in the fractionated sample. To identify
[Step 4] If a specific substance is not identified with sufficient accuracy, another peak found on the MS 1 spectrum is set as a precursor ion and MS 2 analysis is performed, or higher order MS n analysis of n (that is, n is 3 or more) is executed, and substances contained in the fractionated sample are identified by database search or de novo sequence search based on the result.
[Step 5] The processes of Steps 2 to 4 are performed on each of the plurality of fractionated samples, and various substances contained in the original sample are comprehensively identified.

LCやGCなどのカラムを用いた分離手法では、試料中の各種物質はカラムを通過するに要する時間(保持時間、以下「RT」と称す)の大きさによって分離される。この場合、MS1分析で検出されたイオン強度の総和を保持時間の経過に沿って表したプロファイルは一般にTIC(トータルイオンクロマトグラム)と呼ばれ、特定の質量電荷比m/zに着目し、その質量電荷比のイオン強度を保持時間の経過に沿って表したプロファイルはMC(マスクロマトグラム)と呼ばれる。 In a separation method using a column such as LC or GC, various substances in a sample are separated according to the time required for passing through the column (retention time, hereinafter referred to as “RT”). In this case, the profile representing the total ion intensity detected by the MS 1 analysis along the retention time is generally called TIC (total ion chromatogram), focusing on a specific mass-to-charge ratio m / z, A profile representing the ionic strength of the mass-to-charge ratio along the retention time is called MC (mass chromatogram).

上記のような網羅的同定のための分析手法において、高い確度で以て物質を同定するには、同一の分画試料に含まれる物質の種数が少ない(できれば1種類のみである)ことが望ましい。そのためには1つの分画試料を分取する時間を短くすればよいが、その場合、分画数が多くなる。元の試料に含まれていた物質を網羅的に同定するために全ての分画試料を対象としてMSn分析及び同定処理を行う場合、分画数が増えるほど分析や処理に掛かる手間や時間が膨大なものとなる。特に、異なる分画試料を分析する場合には、機械的に試料を交換したり分析対象の試料を分析位置まで搬送したりする必要があるため、分析に要する時間が長くなり、分析対象である分画試料の数が増えると分析効率の低下が顕著である。 In the analytical method for exhaustive identification as described above, in order to identify a substance with high accuracy, the number of species contained in the same fraction sample should be small (preferably only one). desirable. For this purpose, the time for collecting one fraction sample may be shortened, but in this case, the number of fractions increases. When MS n analysis and identification processing are performed on all fraction samples to comprehensively identify the substances contained in the original sample, the time and effort required for analysis and processing increases as the number of fractions increases. It will be something. In particular, when analyzing different fractionated samples, it is necessary to change the sample mechanically or to transport the sample to be analyzed to the analysis position. As the number of fraction samples increases, the analysis efficiency decreases significantly.

一般に、全ての分画試料に有意な物質が含まれているというわけではないため、実際には、網羅的同定であっても、必ずしも全ての分画試料を分析する必要はない。そこで、元の試料に含まれていた物質を網羅的且つ効率的に同定するには、同定すべき物質が含まれる可能性が高い分画試料を優先的に選択してMSn分析することが重要である。そのための一つの手法として、各分画試料に含まれる物質の総量に対応するTICをモニタリングし、TICに現れるピークの保持時間に対応した分画試料を優先的にMSn分析することが考えられる。しかしながら、同定対象である物質の質量電荷比におけるMCとTICとを比較したとき、両者のピークの発生位置(つまりは保持時間)が必ずしも一致するとは限らない。 In general, since not all fraction samples contain significant substances, in fact, it is not always necessary to analyze all fraction samples even with comprehensive identification. Therefore, in order to comprehensively and efficiently identify the substances contained in the original sample, it is necessary to preferentially select a fraction sample that has a high possibility of containing the substance to be identified and perform MS n analysis. is important. As one method for that purpose, it is conceivable that TIC corresponding to the total amount of substances contained in each fraction sample is monitored, and the fraction sample corresponding to the retention time of the peak appearing in TIC is preferentially analyzed by MS n. . However, when MC and TIC in the mass-to-charge ratio of the substance to be identified are compared, the peak generation positions (that is, retention times) of the two do not always match.

図6は、或る試料に対するTICと該試料に含まれるm/z1956である物質のMCとの測定結果例を示す図である。この例では、MCではRT=6100付近で大きなピークが生じているのに対し、TICでは同RTにピークが現れておらず、両者のピークの発生位置は一致しない。このような場合には、TIC上で現れるピークの保持時間に対応した分画試料をMS2分析の対象として選択したとしても、その分画試料には同定対象である物質が十分な濃度で含まれていない可能性がある。一方、同定対象である物質が十分な濃度で含まれる分画試料を選択するには、その物質に対するMCにおいて現れるピークの保持時間に対応した分画試料を選択すればよい。しかしながら、分画試料に含まれる物質が未知である状態においては、いずれの質量電荷比に対応するMCを用いればよいのか判断することはできないため、MCを用いて分画試料を選択することはできない。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of measurement results of TIC for a certain sample and MC of a substance that is m / z 1956 included in the sample. In this example, a large peak occurs at about RT = 6100 in MC, whereas a peak does not appear at the same RT in TIC, and the occurrence positions of both peaks do not coincide. In such a case, even if a fraction sample corresponding to the retention time of the peak appearing on the TIC is selected as an object of MS 2 analysis, the fraction sample contains a substance that is an identification target at a sufficient concentration. It may not be. On the other hand, in order to select a fraction sample containing a substance to be identified at a sufficient concentration, a fraction sample corresponding to the retention time of a peak appearing in MC for the substance may be selected. However, in the state where the substance contained in the fraction sample is unknown, it is impossible to determine which mass-to-charge ratio MC should be used. Therefore, selecting a fraction sample using MC is not possible. Can not.

上記課題を解決するために、従来、非特許文献2に記載の方法が知られている。即ち、まず、各RTでのピークリスト(又はMS1スペクトル)を並べた連結ピークリストを作成する。図5はこの連結ピークリストを3次元グラフ化した図であり、保持時間(RT)と質量電荷比とが紙面上の2軸であり、各ピークの信号強度は色とその濃淡という別の軸で示される。なお、この図5中の横方向の2本の点線で挟まれた保持時間範囲が図6に示したTIC及びMCの時間範囲であり、図5中の縦方向の点線がm/z1956のMCに対応したピークデータである。 In order to solve the above problem, a method described in Non-Patent Document 2 has been known. That is, first, a linked peak list in which peak lists (or MS 1 spectra) at each RT are arranged is created. FIG. 5 is a three-dimensional graph of this linked peak list, where retention time (RT) and mass-to-charge ratio are two axes on the paper surface, and the signal intensity of each peak is another axis of color and its shading. Indicated by The holding time range sandwiched between two horizontal dotted lines in FIG. 5 is the time range of TIC and MC shown in FIG. 6, and the vertical dotted line in FIG. 5 is the MC of m / z1956. Is the peak data corresponding to.

次に、この3次元グラフに対し2次元平面上でピーク検出を行う。以下、このピーク検出を「2Dピーク検出」といい、これにより検出されたピークを「2Dピーク」ということとする。図7に示すように、或る分画に対応するRT(図7中に横方向の点線で示すRT)には、幾つかの質量電荷比において2Dピークが観測される。このように分画された分画試料には同定対象である物質の少なくとも1つが含まれている可能性が高いと判断できるので、この分画試料をMS2分析の対象として選択する。さらに、このときに見つかった2Dピーク(図7中に○囲みで示した点で示されるピーク)は、当該分画に含まれていた物質を同定するためのMS2分析のプリカーサイオン候補となり、その分画に含まれる物質が同定されるまで順次nの数を増加させる(開裂の段数を増加させる)MSn分析を行う対象となる。 Next, peak detection is performed on the three-dimensional graph on a two-dimensional plane. Hereinafter, this peak detection is referred to as “2D peak detection”, and the peak detected thereby is referred to as “2D peak”. As shown in FIG. 7, 2D peaks are observed at several mass-to-charge ratios in RT corresponding to a certain fraction (RT indicated by a horizontal dotted line in FIG. 7). Since it can be determined that the fractionated sample thus obtained contains at least one of the substances to be identified, this fractionated sample is selected as an object of MS 2 analysis. Furthermore, the 2D peak found at this time (the peak indicated by the circled circle in FIG. 7) is a precursor ion candidate for MS 2 analysis for identifying the substance contained in the fraction, It becomes an object to perform MS n analysis in which the number of n is sequentially increased (the number of cleavage stages is increased) until the substance contained in the fraction is identified.

上述した2Dピーク検出に基づく分画試料の選択処理においては、予め定めた閾値を超えるような信号強度を有する2DピークがMS2分析のプリカーサイオン候補として抽出される。そのため、抽出される2Dピークの数は閾値によって変化し、結果として、選択される分画試料の数やリストアップされるプリカーサイオン候補の数も閾値によって増減することになる。閾値が小さい場合には信号強度が比較的小さな2Dピークも選出されるため、プリカーサイオン候補のリストアップ漏れを軽減することができる。その反面、MSn分析の対象とされる分画試料の数も多くなるため、分析や処理の手間が増大し、分析効率の低下に繋がる。一方、閾値を大きくした場合には、MSn分析の対象として選択される分画試料の数を抑えることができるものの、プリカーサイオン候補の数も少なくなるため、選択された分画試料において物質同定に失敗する可能性が高まる。 In the fraction sample selection process based on the 2D peak detection described above, a 2D peak having a signal intensity exceeding a predetermined threshold is extracted as a precursor ion candidate for MS 2 analysis. Therefore, the number of 2D peaks to be extracted varies depending on the threshold value. As a result, the number of selected fraction samples and the number of precursor ion candidates to be listed also increase or decrease depending on the threshold value. When the threshold value is small, a 2D peak having a relatively small signal intensity is also selected, so that it is possible to reduce the list-up leakage of precursor ion candidates. On the other hand, since the number of fraction samples to be subjected to MS n analysis increases, the labor of analysis and processing increases, leading to a decrease in analysis efficiency. On the other hand, if the threshold value is increased, the number of fraction samples selected for MS n analysis can be reduced, but the number of precursor ion candidates is also reduced, so substance identification in the selected fraction sample is possible. The possibility of failure will increase.

特開2010−14559号公報JP 2010-14559 A

エドワード・エム・マーコッテ(Edward M Marcotte)、「ハウ・ドゥー・ショットガン・プロテオミクス・アルゴリズムズ・アイデンティファイ・プロテインズ?(How do shotgun proteomics algorithms identify proteins?)」、ネイチャー・バイオテクノロジー(Nature Biotechnology) 25、2007年、p.755-757Edward M Marcotte, “How do shotgun proteomics algorithms identify proteins?”, Nature Biotechnology (Nature Biotechnology) 25, 2007, p.755-757 ユルゲン・コックス(Jurugen Cox)、ほか1名、「マックスクァント・イネーブル・ハイ・アイデンティフィケイション・レイツ、インディビデュアライズド・ピーピービー-レンジ・マス・アキュラサイズ・アンド・プロテオーム-ワイド・プロテイン・クォンティフィケイション(MaxQuant enable high peptide identification rates, individualized p.p.b.-range mass accuracies and proteome-wide protein quantification )」、ネイチャー・バイオテクノロジー(Nature Biotechnology) 26、2008年、p.1367-1372Jurugen Cox and one other, "Max Quant Enable High Identification Rates, Individualized Peaby-Range Mass Accurate and Proteome-Wide Protein・ Quantification (MaxQuant enable high peptide identification rates, individualized ppb-range mass accuracies and proteome-wide protein quantification), Nature Biotechnology 26, 2008, p.1367-1372

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、例えば保持時間と質量電荷比とを2軸とする2次元平面上で上記のような2Dピーク検出によりMSn分析の対象とする分画試料とMSn分析のプリカーサイオン候補とを抽出する場合に、分析対象とする分画試料の数をできるだけ抑えることによって分析の手間や時間の節約を図りつつ、プリカーサイオン候補の漏れをなくして、同定の失敗を少なくしたり同定の正確性を向上させたりすることができる質量分析装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is, for example, by 2D peak detection as described above on a two-dimensional plane having two axes of retention time and mass-to-charge ratio. when extracting the precursor ion candidates fractionated sample and MS n analysis of interest of MS n analysis, while achieving savings in labor and time for analysis by suppressing as much as possible the number of fractions sample to be analyzed, It is an object of the present invention to provide a mass spectrometer capable of eliminating precursor ion candidate leaks, reducing identification failures, and improving identification accuracy.

上記課題を解決するために成された本発明は、試料に含まれる各種物質を分離用パラメータに従って分離した後に分取・分画して調製された複数の分画試料に対し、MSn分析(nは2以上の整数)をそれぞれ実行することが可能な質量分析装置であって、
a)全ての分画試料に対するMS1分析をそれぞれ実行して得られたMS1スペクトルデータに基づいて、分離用パラメータ及び質量電荷比を2軸とする2次元平面を形成し、該平面に直交する軸に信号強度をとった仮想的な3次元グラフを作成し、該3次元グラフ中で信号強度が最大であるピークの信号強度を基準とした相対的な値である第1閾値と該第1閾値よりも小さな第2閾値とを定め、該3次元グラフにおいて信号強度が前記第1閾値以上であるピークを抽出し、該ピークのピークトップが現れる前記2次元平面上の位置に対応した分画試料をMSn分析対象の分画試料として選択する分画試料選択手段と、
b)前記3次元グラフにおいて信号強度が前記第2閾値以上であって前記分画試料選択手段により選択された分画試料に対応する前記分離用パラメータにピークトップが存在するピークを抽出し、該ピークのピークトップに対応した質量電荷比をプリカーサイオンの候補として選択するプリカーサイオン候補選択手段と、
c)前記分画試料選択手段により選択された分画試料に対し、前記プリカーサイオン候補選択手段により該分画試料に対応して選択されたプリカーサイオン候補のうちの1つをプリカーサイオンに設定したMSn分析を実行するMSn分析実行手段と、
d)前記MSn分析実行手段によるMSn分析実行結果に基づいてその分画試料に含まれる物質の同定を行う同定手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention provides an MS n analysis for a plurality of fraction samples prepared by separating and fractionating various substances contained in a sample according to separation parameters. n is an integer greater than or equal to 2), respectively,
a) Based on the MS 1 spectral data obtained by performing MS 1 analysis on all fractionated samples, a two-dimensional plane with the separation parameters and the mass-to-charge ratio as two axes is formed and orthogonal to the plane. A virtual three-dimensional graph having the signal intensity on the axis to be generated is created, and the first threshold value which is a relative value based on the signal intensity of the peak having the maximum signal intensity in the three-dimensional graph and the first threshold defines a small second threshold value than first threshold, Oite signal strength to the three-dimensional graph extracts the peak is not less than the first threshold value, corresponding to the position on the two-dimensional plane peak top of the peak appears A fraction sample selection means for selecting the fraction sample as a fraction sample to be analyzed by MS n ,
the separation parameter b) Oite signal strength to the three-dimensional graph corresponding to fraction sample selected by the previous SL fractionation sample selection means comprising at least before Symbol second threshold peak with a peak top present A precursor ion candidate selection means for extracting and selecting a mass-to-charge ratio corresponding to the peak top of the peak as a precursor ion candidate;
c) For the fraction sample selected by the fraction sample selection means, one of the precursor ion candidates selected corresponding to the fraction sample by the precursor ion candidate selection means is set as a precursor ion. MS n analysis execution means for performing MS n analysis;
and identification means for performing identification of a substance contained in the fraction sample based on the MS n analysis execution result by d) said MS n analysis executing means,
It is characterized by having.

試料に含まれる各種物質を分離する手段がLCやGCなど、カラムを用いたものである場合には、上記分離用パラメータとは時間(保持時間)である。また、試料に含まれる各種物質を分離する手段がCEである場合には、上記分離用パラメータとは移動度である。即ち、試料に含まれる各種物質を分離する手段が例えばLCである場合には、複数の分画試料はそれぞれ異なる保持時間(厳密には所定の保持時間範囲)において採取(分取)された試料である。   When the means for separating various substances contained in the sample uses a column such as LC or GC, the separation parameter is time (retention time). Further, when the means for separating various substances contained in the sample is CE, the separation parameter is mobility. That is, when the means for separating various substances contained in the sample is LC, for example, a plurality of fractionated samples are collected (sorted) at different holding times (strictly in a predetermined holding time range). It is.

本発明に係る質量分析装置において、分画試料選択手段及びプリカーサイオン候補選択手段はいずれも、分離用パラメータ、質量電荷比、及び信号強度を3つの軸にとった仮想的な3次元グラフに対し、信号強度が閾値以上であるか否かを判定することによりピークを検出する。ただし、多数の分画試料の中からMSn分析対象の分画試料を選択するために利用されるピークを検出するための第1閾値は、MSn分析のプリカーサイオン候補を選択するために利用されるピークを検出するための第2閾値よりも大きい。即ち、前者は後者よりも、より厳しい基準で以てピークを検出することになるから、MSn分析の対象となる分画試料は比較的高い濃度で何らかの物質を含む分画試料に限られる。一方、プリカーサイオン候補となるピークを検出する基準は相対的に緩いから、1つの分画試料に対して挙げられるプリカーサイオン候補の数は比較的多くなる傾向にある。 In the mass spectrometer according to the present invention, each of the fraction sample selection means and the precursor ion candidate selection means is a virtual three-dimensional graph with the separation parameter, the mass-to-charge ratio, and the signal intensity as three axes. The peak is detected by determining whether or not the signal intensity is greater than or equal to the threshold value. However, the first threshold for detecting a peak used for selecting a fraction sample to be analyzed for MS n from a large number of fraction samples is used for selecting a precursor ion candidate for MS n analysis. Larger than the second threshold for detecting the peak to be detected. That is, since the former detects peaks with a stricter standard than the latter, the fraction sample to be subjected to MS n analysis is limited to a fraction sample containing some substance at a relatively high concentration. On the other hand, since the standard for detecting a peak that is a precursor ion candidate is relatively loose, the number of precursor ion candidates listed for one fraction sample tends to be relatively large.

即ち、一般的に、MSn分析の対象となる分画試料の数が少ない段階でも、各分画試料中の物質の同定に有益であるプリカーサイオンの候補がそれぞれ複数挙げられる可能性が高くなる。一般に、MS1スペクトル中のピークの中で信号強度が最大であるピークをプリカーサイオンとしてMS2分析を行った結果を利用して含有物質の同定に成功しない場合であっても、同じMS1スペクトル中で信号強度が最大ではないピークをプリカーサイオンとしてMS2分析を行った結果を利用して含有物質の同定に成功することもある。したがって、或る1つの分画試料に対し複数のプリカーサイオン候補を挙げておくことにより、該分画試料の含有物質を同定できる確率を高めることができる。 That is, in general, even when the number of fraction samples to be subjected to MS n analysis is small, there is a high possibility that a plurality of candidate precursor ions that are useful for identification of substances in each fraction sample are listed. . In general, even if the identification of contained substances is not successful using the result of MS 2 analysis using the peak having the highest signal intensity among the peaks in the MS 1 spectrum as a precursor ion, the same MS 1 spectrum is used. Among them, the contained substance may be successfully identified using the result of MS 2 analysis using a peak whose signal intensity is not maximum as a precursor ion. Therefore, by listing a plurality of precursor ion candidates for a certain fraction sample, it is possible to increase the probability that the substance contained in the fraction sample can be identified.

また本発明に係る質量分析装置において好ましくは、前記同定手段により当該分画試料に含まれる物質が同定できない場合に、前記MSn分析実行手段は、該分画試料に対し前記プリカーサイオン候補選択手段により選択されたプリカーサイオン候補のうちの別の1つをプリカーサイオンに設定したMSn分析を実行し、前記同定手段は、その異なるプリカーサイオンに対するMSn分析実行結果に基づいて該分画試料に含まれる物質の同定を試みる構成とするとよい。 Preferably, in the mass spectrometer according to the present invention, when the substance contained in the fraction sample cannot be identified by the identification unit, the MS n analysis execution unit is configured to select the precursor ion candidate selection unit for the fraction sample. run the MS n analysis by another one was set to precursor ions of the precursor ion candidate selected by said identification means, the fractionation sample based on the MS n analysis execution result for the different precursor ion It may be configured to try to identify contained substances.

上述したように、通常、1つの分画試料に対して複数のプリカーサイオン候補が挙げられ、或る1つのプリカーサイオンを設定したMSn分析結果から物質同定ができない場合でも、別のプリカーサイオンを設定したMSn分析結果から物質同定ができる可能性は十分にある。そのため、上記好ましい構成によれば、分画試料に含まれる物質を同定できる確率を一層高めることができる。 As described above, a plurality of precursor ion candidates are usually given to one fraction sample, and even when substance identification cannot be performed from the MS n analysis result in which a certain one precursor ion is set, another precursor ion is selected. There is a possibility that substance identification can be performed from the set MS n analysis result. Therefore, according to the preferable configuration, it is possible to further increase the probability that the substance contained in the fractionated sample can be identified.

また本発明に係る質量分析装置では、前記分画試料選択手段により選択された全ての分画試料に対する物質同定が終了した後に、該分画試料選択手段は、第1閾値を第2閾値よりも大きい範囲で減少させた上でピークを抽出し、新たに抽出されるピークのピークトップが現れる前記2次元平面上の位置に対応した分画試料をMSn分析対象の分画試料として選択し、その選択された分画試料について、前記プリカーサイオン候補選択手段、前記MSn分析実行手段、及び前記同定手段による処理を実行する構成とするとよい。 In the mass spectrometer according to the present invention, after the substance identification for all the fraction samples selected by the fraction sample selection means is completed, the fraction sample selection means sets the first threshold value to be higher than the second threshold value. A peak is extracted after decreasing in a large range, and a fraction sample corresponding to a position on the two-dimensional plane where a peak top of a newly extracted peak appears is selected as a fraction sample for MS n analysis, The selected fraction sample may be configured to execute processing by the precursor ion candidate selection means, the MS n analysis execution means, and the identification means.

またこうした構成においては、第1閾値を第2閾値よりも大きい範囲で減少させる毎に、前記分画試料選択手段、前記プリカーサイオン候補選択手段、前記MSn分析実行手段、及び前記同定手段による処理を繰り返し、同定される物質の数が飽和した段階、又は新たに同定される物質の数の増加の程度がそれ以前に比較して大きく減じた段階で、繰り返しを打ち切るようにするとよい。もちろん、同定される物質の数とは無関係に、繰り返しの回数の制約や処理の時間の制約などに基づいて、上記繰り返しを打ち切るようにしてもよい。 In such a configuration, every time the first threshold value is decreased in a range larger than the second threshold value, the fraction sample selection means, the precursor ion candidate selection means, the MS n analysis execution means, and the processing by the identification means Is repeated, and the repetition may be terminated when the number of substances to be identified is saturated or when the degree of increase in the number of newly identified substances is greatly reduced as compared to before. Of course, regardless of the number of substances to be identified, the above repetition may be terminated based on the number of repetitions or the processing time.

上記構成では、多数の分画試料の中からMSn分析対象の分画試料を選択するために利用されるピークを検出するための第1閾値が徐々に引き下げられるため、選択される分画試料の総数(累計数)が増加してゆく。つまり、同定対象である物質が含まれる可能性が高い分画試料から、その可能性が低い分画試料にMSn分析及び同定処理の適用範囲が拡げられてゆく。このため、当初の第1閾値の設定に対して求まった分画試料だけでは十分な数の物質同定がなされなかった場合でも、比較的少ない繰り返し回数で以て、つまりは、MSn分析対象の分画試料の数をそれほど増やすことなく、元の試料に含まれる物質の大部分を同定することが可能となる。 In the above configuration, since the first threshold value for detecting the peak used for selecting the fraction sample to be analyzed for MS n is selected from a large number of fraction samples, the fraction sample to be selected is gradually reduced. The total number (total number) of will increase. That is, the application range of the MS n analysis and the identification process is expanded from a fraction sample having a high possibility of containing a substance to be identified to a fraction sample having a low possibility. For this reason, even when a sufficient number of substance identifications have not been made with only the fraction sample obtained with respect to the initial setting of the first threshold value, with a relatively small number of repetitions, that is, the MS n analysis target. It becomes possible to identify most of the substances contained in the original sample without increasing the number of fraction samples.

なお、本発明に係る質量分析装置では、nを2に固定し、MSn分析としてMS2分析のみを実行するようにしてもよいが、対象物質によっては、1回の解離操作だけではデータベース検索等の同定処理が可能な程度の小さな断片にならないことがある。そこで、MS2分析結果から物質同定ができない場合に、MS2分析により得られるMS2スペクトルの中で例えば信号強度の最大のピークをプリカーサイオンとしてMS3分析を実行し、MS3分析結果から物質同定を行う、というようにnが3以上であるMSn分析を行ってそのMSn分析結果から物質を同定するようにしてもよい。 In the mass spectrometer according to the present invention, n may be fixed to 2 and only MS 2 analysis may be executed as MS n analysis. However, depending on the target substance, database search is performed only by one dissociation operation. It may not be a small fragment that can be identified. Therefore, when the substance cannot be identified from the MS 2 analysis result, the MS 3 analysis is performed using, for example, the peak of the signal intensity as the precursor ion in the MS 2 spectrum obtained by the MS 2 analysis, and the substance is obtained from the MS 3 analysis result. The substance may be identified from the MS n analysis result by performing MS n analysis in which n is 3 or more.

本発明に係る質量分析装置によれば、元の試料を分取・分画することで得られた多数の分画試料の中で、比較的少数の分画試料に対するMSn分析を行うことにより、元の試料に含まれる多数の物質を正確に同定することが可能となる。それにより、分析に要する手間や時間を節約して効率のよい分析を行いつつ、同定漏れを少なくすることができる。 According to the mass spectrometer of the present invention, by performing MS n analysis on a relatively small number of fraction samples among a large number of fraction samples obtained by fractionating and fractionating the original sample. Thus, it becomes possible to accurately identify a large number of substances contained in the original sample. Accordingly, it is possible to reduce identification errors while performing efficient analysis while saving labor and time required for analysis.

本発明の一実施例によるLC/MALDI−MSの概略構成図。The schematic block diagram of LC / MALDI-MS by one Example of this invention. 本実施例のLC/MALDI−MSにおけるMS2分析対象分画試料を選択する際の処理の概念図。Conceptual view of a process for selecting the MS 2 analyte fraction samples in LC / MALDI-MS of the present embodiment. 本実施例のLC/MALDI−MSにおいて、サンプルプレート上の各ウェルに調製された分画試料に含まれる物質を網羅的に同定する際の処理及び制御動作を示すフローチャート。In LC / MALDI-MS of a present Example, the flowchart which shows the process and control operation | movement at the time of identifying comprehensively the substance contained in the fraction sample prepared in each well on a sample plate. MS2分析の対象である選択ウェル数と同定されたペプチド数との関係の実験結果を示す図。Shows the experimental result of the relationship between the number of peptides identified as the number of selected well is the subject of the MS 2 analysis. 連結ピークリストを3次元グラフ化した図。The figure which made the connection peak list into the three-dimensional graph. 或る試料に対するTICと該試料に含まれるm/z1956である物質のMCとの測定結果例を示す図。The figure which shows the example of a measurement result with TIC with respect to a certain sample, and MC of the substance which is m / z1956 contained in this sample. 検出される2Dピークと分画との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the 2D peak detected and a fraction.

以下、本発明の一実施例であるLC/MALDI−MSについて、添付図面を参照して説明する。図1は本実施例のLC/MALDI−MSの概略構成図である。   Hereinafter, an LC / MALDI-MS according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the LC / MALDI-MS of the present embodiment.

本実施例のLC/MALDI−MSは、液体試料中の各種物質を保持時間に応じて分離するLC部1と、LC部1で分離された物質を含む試料を分取・分画してそれぞれ異なる分画試料を調製する分取分画部2と、複数の分画試料のうちの1つを選択して質量分析に供する試料交換部3と、分画試料に対する質量分析(MS1分析、及びnが2以上であるMSn分析)を実行するMS部4と、MS部4により得られたデータを処理するデータ処理部5と、LC部1や分取分画部2等の各部の動作を制御するとともにデータ処理部5による処理結果に基づいて試料交換部3やMS部4の動作を制御する分析制御部6と、分析条件等を設定するための入力部7、分析結果などを表示する表示部8、を備える。 The LC / MALDI-MS of the present embodiment fractionates and fractionates the LC part 1 that separates various substances in the liquid sample according to the holding time, and the sample containing the substance separated in the LC part 1, respectively. A preparative fractionation unit 2 for preparing different fractional samples, a sample exchange unit 3 for selecting one of a plurality of fractional samples for mass spectrometry, and mass spectrometry (MS 1 analysis, MS section 4 that performs MS n analysis in which n is 2 or more), data processing section 5 that processes data obtained by MS section 4, and LC section 1 and fractionation fractionation section 2 An analysis control unit 6 that controls the operation and controls the operation of the sample exchange unit 3 and the MS unit 4 based on the processing result by the data processing unit 5, an input unit 7 for setting analysis conditions, and the analysis result The display part 8 to display is provided.

MS部4は、MALDIイオン源、イオンを保持するとともに質量電荷比に応じてイオンを分離する機能や衝突誘起解離(CID)によりイオンを解離させる機能を有するイオントラップ、イオントラップから放出された各種イオンを質量電荷比に応じて分離して検出する飛行時間型質量分析計、などを含み、MS1分析だけでなく、イオン選択とイオン解離とを繰り返すMSn分析が可能となっている。ただし、MS1分析及びMS2分析のみを実行すればよい場合(nが3以上のMSn分析が不要である場合)には、三連四重極型質量分析計のような、より簡単な構成のMSn型質量分析装置を利用することができる。 The MS unit 4 includes a MALDI ion source, an ion trap that holds ions and has a function of separating ions according to a mass-to-charge ratio and a function of dissociating ions by collision-induced dissociation (CID), and various types of ions emitted from the ion trap This includes a time-of-flight mass spectrometer that separates and detects ions according to the mass-to-charge ratio, etc., and allows not only MS 1 analysis but also MS n analysis that repeats ion selection and ion dissociation. However, when only MS 1 analysis and MS 2 analysis need be performed (when MS n analysis where n is 3 or more is not required), a simpler one such as a triple quadrupole mass spectrometer can be used. An MS n- type mass spectrometer having the configuration can be used.

また、データ処理部5は、スペクトルデータ収集部51、2Dピーク検出部52、MSn分析制御情報生成部53、同定処理部54などの機能ブロックを備える。データ処理部5や分析制御部6は、例えばパーソナルコンピュータをハードウエア資源とし、該パーソナルコンピュータにインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアを実行することにより、上記のような各機能ブロックが具現化される構成とすることができる。 The data processing unit 5 includes functional blocks such as a spectrum data collection unit 51, a 2D peak detection unit 52, an MS n analysis control information generation unit 53, and an identification processing unit 54. The data processing unit 5 and the analysis control unit 6 use, for example, a personal computer as a hardware resource, and execute the dedicated control / processing software installed in the personal computer, thereby realizing the above functional blocks. Can be configured.

LC部1は注入された試料に含まれる各種物質を時間方向に分離する。したがって、LC部1から出てくる溶出液中に含まれる物質は時間経過に伴って変化する。分取分画部2はこの溶出液を所定の時間間隔で分画し、分画した溶出液をMALDI用のサンプルプレート上に形成された異なるウェルに順次滴下し、それぞれのウェルに分画試料を調製する。即ち、各ウェルの分画試料は順次異なる保持時間、より厳密に言えば、保持時間が或る保持時間の範囲に入る物質を含む。もちろん、溶出液中で或る1つの物質が溶出してくる時間には幅があるから、1つの物質が複数の分画試料に含まれることもある。   The LC unit 1 separates various substances contained in the injected sample in the time direction. Therefore, the substance contained in the eluate coming out of the LC unit 1 changes with time. The preparative fractionation unit 2 fractionates the eluate at predetermined time intervals, and sequentially drops the fractionated eluate into different wells formed on the sample plate for MALDI. To prepare. That is, the fraction samples in each well contain substances that sequentially have different retention times, more precisely, retention times that fall within a certain retention time range. Of course, since there is a range of time for a certain substance to elute in the eluate, one substance may be contained in a plurality of fraction samples.

分取分画部2において多数の分画試料が調製されたサンプルプレートは試料交換部3に搬送され、試料交換部3は分析制御部6の制御の下に、MS部4のMALDIイオン源でイオン化が行われる位置(つまりMALDI用のレーザ光照射位置)に分析対象である分画試料が来るようにサンプルプレートを移動させる。これにより、多数の分画試料の中の任意の分画試料に対するMS1分析やMSn分析が行われる。 A sample plate on which a large number of fractionated samples have been prepared in the preparative fractionation unit 2 is conveyed to the sample exchange unit 3, and the sample exchange unit 3 is controlled by the MALDI ion source of the MS unit 4 under the control of the analysis control unit 6. The sample plate is moved so that the fraction sample to be analyzed comes to a position where ionization is performed (that is, a laser light irradiation position for MALDI). Thereby, MS 1 analysis and MS n analysis are performed on an arbitrary fraction sample among a large number of fraction samples.

上述したようにサンプルプレート上の各ウェルに調製された分画試料に含まれる物質を網羅的に同定する際の処理及び制御動作を図2、図3により説明する。図3はこの網羅的同定処理及び制御の動作手順を示すフローチャート、図2はMS2分析対象である分画試料を選択する際の処理の概念図である。 As described above, processing and control operations when exhaustively identifying substances contained in the fraction sample prepared in each well on the sample plate will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing an operation procedure of this comprehensive identification process and control, and FIG. 2 is a conceptual diagram of a process when selecting a fraction sample to be analyzed by MS 2 .

まず、サンプルプレート上の各ウェルに調製された分画試料の1つ1つについてそれぞれ、MS部4によりMS1分析を実行し、スペクトルデータ収集部51はMS1スペクトルデータを取得する(ステップS1)。スペクトルデータ収集部51は、各MS1スペクトルに対してピーク検出処理を実行し、ピークの質量電荷比と信号強度とを含むピーク情報を収集してピークリストを作成する。そして、分画試料毎に得られたピークリストを連結し、この連結ピークリストに基づいて図5に示したような仮想的な3次元グラフを作成する(ステップS2)。この3次元グラフは、保持時間(RT)と質量電荷比(m/z)を直交する2軸とし、この2軸に直交する方向に信号強度をとったものである。図5では、この信号強度軸は色とその濃淡で示されることは前述したとおりである。 First, MS 1 analysis is performed by the MS unit 4 for each of the fraction samples prepared in each well on the sample plate, and the spectrum data collection unit 51 acquires MS 1 spectrum data (step S1). ). The spectrum data collection unit 51 performs peak detection processing on each MS 1 spectrum, collects peak information including the mass-to-charge ratio of the peak and the signal intensity, and creates a peak list. Then, the peak lists obtained for each fractionated sample are linked, and a virtual three-dimensional graph as shown in FIG. 5 is created based on the linked peak list (step S2). In this three-dimensional graph, the retention time (RT) and the mass-to-charge ratio (m / z) are two axes orthogonal to each other, and the signal intensity is taken in a direction orthogonal to the two axes. In FIG. 5, the signal intensity axis is indicated by the color and its shading as described above.

この仮想的な3次元グラフに対し、2Dピーク検出部52は特徴的な2Dピーク検出を行う。まず、繰り返し変数Nを1にセットし、信号強度を判定する基準である閾値θ1、θ2、…、ωを適宜設定する(ステップS3)。これら閾値は仮想的3次元グラフ中で信号強度が最大であるピークの信号強度を100%としたときの%値で示され、その大小関係はθ1>θ2>…>θm>…≧ωとする(図2(c)参照)。このθ1、θ2、…が第1閾値であり、ωが第2閾値である。2Dピーク検出部52は第1閾値としてθNを用い、上記仮想的3次元グラフにおいて信号強度が第1閾値θN以上である2Dピークを検出する(ステップS4)。ステップS3の直後にS4が実行されるときにはN=1であるから、信号強度が第1閾値θ1以上である2Dピークが検出される。図2(a)、(b)に示すように、θ1は十分に大きい(100%に近い)ため、通常、信号強度がθ1以上であるピークは全ピークの中で僅かである。 The 2D peak detector 52 performs characteristic 2D peak detection on the virtual three-dimensional graph. First, the repetition variable N is set to 1 , and threshold values θ 1 , θ 2 ,..., Which are criteria for determining the signal intensity are set as appropriate (step S3). These threshold values are indicated as% values when the signal intensity of the peak having the maximum signal intensity in the virtual three-dimensional graph is set to 100%, and the magnitude relationship is θ 1 >θ2>...>Θm>. (See FIG. 2C). These θ 1 , θ 2,... Are first threshold values, and ω is a second threshold value. The 2D peak detector 52 uses θ N as the first threshold, and detects a 2D peak having a signal intensity equal to or higher than the first threshold θ N in the virtual three-dimensional graph (step S4). When S4 is executed immediately after step S3, since N = 1, a 2D peak having a signal intensity equal to or greater than the first threshold value θ 1 is detected. As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), θ 1 is sufficiently large (close to 100%), and therefore, there are usually few peaks having a signal intensity of θ 1 or more among all peaks.

次に、MSn分析制御情報生成部53は、ステップS4で新たに検出された2Dピークのピークトップの保持時間に対応した分画試料をMS2分析対象である分画試料として定める(ステップS5)。ステップS4で検出された複数の2Dピークが同一の分画試料に対応する場合もあるから、MS2分析対象とされる分画試料の数は検出された2Dピークの数、又はそれ以下となる。当初第1閾値θ1は高く設定されているため、このときにステップS4で検出される2Dピークの数は少なく、ステップS5で選択される分画試料の数も比較的少ない。一方、検出される2Dピークの信号強度は高いことから、ここで選択された分画試料には同定対象である何らかの物質が含まれる可能性が高いと推定される。 Next, the MS n analysis control information generation unit 53 determines a fraction sample corresponding to the retention time of the peak top of the 2D peak newly detected in step S4 as a fraction sample to be analyzed by MS 2 (step S5). ). Since a plurality of 2D peaks detected in step S4 may correspond to the same fraction sample, the number of fraction samples to be analyzed for MS 2 becomes the number of detected 2D peaks or less. . Since the first threshold value θ 1 is initially set high, the number of 2D peaks detected in step S4 at this time is small, and the number of fraction samples selected in step S5 is relatively small. On the other hand, since the signal intensity of the detected 2D peak is high, it is presumed that the fraction sample selected here is highly likely to contain some substance to be identified.

次いで、2Dピーク検出部52はステップS5で選択された複数の分画試料のうちの1つについて、上記3次元グラフにおいて保持時間と質量電荷比との2軸が含まれる2次元平面上で、その分画試料にピークトップが存在し、且つ信号強度が第2閾値ω以上である2Dピークを検出する。そして、MSn分析制御情報生成部53は、ここで検出された2Dピークを、その1つの分画試料をMS2分析する際のプリカーサイオン候補としてリストアップする(ステップS6)。図2(a)に示すように第2閾値ωは第1閾値θ1に比べると遙かに小さい(0%に近い)から、ステップS4に比べてステップS6では2Dピークは検出され易い。そのため、通常、ステップS4で検出された2Dピークのほかに、ステップS4では検出されなかった1乃至複数の2Dピークが1つの分画試料に対して抽出される。即ち、1つの分画試料に対して複数の、それも比較的多くの数のプリカーサイオン候補が挙げられることになる。これにより、その分画試料に含まれる物質由来のプリカーサイオンが候補漏れとなることを回避できる可能性が高くなる。 Next, the 2D peak detection unit 52, for one of the plurality of fraction samples selected in step S5, on a two-dimensional plane including two axes of retention time and mass-to-charge ratio in the three-dimensional graph, A 2D peak having a peak top in the fractionated sample and having a signal intensity equal to or higher than the second threshold value ω is detected. Then, the MS n analysis control information generation unit 53 lists the 2D peak detected here as a precursor ion candidate for MS 2 analysis of the one fractionated sample (step S6). As shown in FIG. 2A, since the second threshold value ω is much smaller (close to 0%) than the first threshold value θ 1 , the 2D peak is more easily detected in step S6 than in step S4. Therefore, normally, in addition to the 2D peak detected in step S4, one or more 2D peaks not detected in step S4 are extracted for one fraction sample. That is, a plurality of precursor ion candidates, which is a relatively large number, are listed for one fraction sample. Thereby, possibility that the precursor ion derived from the substance contained in the fraction sample may be avoided from leaking candidates is increased.

ステップS6で求まった分画試料とプリカーサイオン候補リストとは分析制御部6に与えられ、分析制御部6は、その分画試料に対しリストアップされたプリカーサイオン候補のうちの1つをプリカーサイオンに設定したMS2分析を実行するように試料交換部3及びMS部4を制御する。スペクトルデータ収集部51はこのMS2分析により得られるMS2スペクトルデータを収集する(ステップS7)。同定処理部54はMS2分析結果、つまりMS2スペクトルデータを用いMS/MSイオンサーチやデノボシーケシングなどの所定のアルゴリズムにより、その分画試料に含まれる物質の同定を行う(ステップS8)。 The fraction sample and the precursor ion candidate list obtained in step S6 are given to the analysis control unit 6, and the analysis control unit 6 selects one of the precursor ion candidates listed for the fraction sample as a precursor ion. The sample exchange unit 3 and the MS unit 4 are controlled so as to execute the MS 2 analysis set in (1). Spectral data collecting unit 51 collects the MS 2 spectral data obtained by the MS 2 analysis (step S7). The identification processing unit 54 identifies a substance contained in the fractionated sample by a predetermined algorithm such as MS / MS ion search or de novo sequencing using the MS 2 analysis result, that is, MS 2 spectrum data (step S8).

物質同定が成功した(例えばMS/MSイオンサーチを用いた場合であれば、十分に高い信頼度を示すスコアや期待値で以て化合物が特定された)場合には、ステップS9からS10へと進む。一方、同定に失敗した場合にはステップS9からS14へと進み、MSn分析制御情報生成部53は同じ分画試料に対してリストアップされた他のプリカーサイオン候補があるか否かを判定する。他のプリカーサイオン候補があれば、同じ分画試料に対しプリカーサイオンのみを変更して(ステップS15)ステップS7へと戻り、該プリカーサイオンを設定したMS2分析を実行する。したがって、MS2分析結果から物質同定ができない場合には、ステップS7→S8→S9→S14→S15→S7…の繰り返しによって、物質同定がなされるか、或いはプリカーサイオン候補がなくなるまで、同一分画試料に対し異なるプリカーサイオンを解離させるMS2分析を順次実行することになる。 If the substance identification is successful (for example, when MS / MS ion search is used, the compound is specified with a sufficiently high reliability score or expected value), the process proceeds from step S9 to S10. move on. On the other hand, if the identification fails, the process proceeds from step S9 to S14, and the MS n analysis control information generation unit 53 determines whether there is another precursor ion candidate listed for the same fraction sample. . If there are other precursor ion candidates, only the precursor ion is changed for the same fraction sample (step S15), the process returns to step S7, and MS 2 analysis in which the precursor ion is set is executed. Therefore, if the substance cannot be identified from the MS 2 analysis result, the same fractionation is repeated until the substance is identified by repeating steps S7 → S8 → S9 → S14 → S15 → S7. MS 2 analysis for dissociating different precursor ions from the sample is sequentially performed.

或る1つの分画試料についてリストアップされた全てのプリカーサイオン候補についてのMS2分析を実行しても物質同定ができない場合には、ステップS14からS16へと進み、MSn分析制御情報生成部53は、ステップS5で選択され、MS2分析及び同定処理が未だ行われていない他の分画試料があるか否かを判定する。他の分画試料があればステップS6へと戻り、未処理である他の1つの分画試料について上記と同様にMS2分析と同定処理とを実行する。 If the substance identification cannot be performed even if the MS 2 analysis is performed on all the precursor ion candidates listed for a certain fraction sample, the process proceeds from step S14 to S16, and the MS n analysis control information generation unit No. 53 is determined in step S5, and it is determined whether there is another fraction sample that has not been subjected to MS 2 analysis and identification processing yet. If there is another fraction sample, the process returns to step S6, and MS 2 analysis and identification processing are executed for the other one unprocessed fraction sample in the same manner as described above.

或る分画試料に含まれる物質の同定に成功した場合には、ステップS9からS10へと進み、それまでに同定された物質が十分な個数であるか否かを判定する。元の試料に含有される物質の種類の数が既知である場合や予め所定数以上の物質が同定されればOKであると定められている場合には、上記「十分」な個数を所定個数以上と定めておけばよいが、含有物質の種類の数が未知である場合には、個数の値で以て良否の判定することはできない。そこで、その場合には、同定される物質個数の累積値を順次求め、累積値の変化が小さくなったり変化しなくなったりしたとき、又は、新たに同定される物質個数を順次求め、その伸びが止まったときなどに、同定される物質個数が飽和した(つまり大部分の物質が同定された)と判断するとよい。   If identification of a substance contained in a certain fraction sample is successful, the process proceeds from step S9 to S10, and it is determined whether or not the number of substances identified so far is sufficient. If the number of types of substances contained in the original sample is known, or if it is determined that the substance is OK if a predetermined number or more of substances are identified in advance, the “sufficient” number is set to the predetermined number. As long as it is determined as described above, when the number of types of contained substances is unknown, it is not possible to determine pass / fail by the value of the number. Therefore, in that case, the cumulative value of the number of substances to be identified is obtained sequentially, and when the change in the cumulative value becomes smaller or no longer changes, or the number of newly identified substances is obtained in order, and the growth is increased. It may be determined that the number of substances to be identified has been saturated (that is, most of the substances have been identified), for example, when it has stopped.

ステップS10において物質の同定個数が不十分であると判定されたとき、或いは、ステップS16においてMS2分析する分画試料がなくなったと判定された場合には、変数Nをインクリメントする(ステップS11)。そして、その変数Nが予め定めた上限値に達したか否かを判定し(ステップS12)、変数Nが上限値に達していなければステップS4へと戻る。ステップS12で変数Nの上限値を定める理由は、同定された物質の個数が不十分であっても分析時間が異常に長くなることを避けるためである。 When the identification number of the substance is determined to be insufficient in step S10, or when it is determined that there is no more fraction samples MS 2 analysis in step S16, increments the variable N (step S11). Then, it is determined whether or not the variable N has reached a predetermined upper limit value (step S12). If the variable N has not reached the upper limit value, the process returns to step S4. The reason why the upper limit value of the variable N is determined in step S12 is to avoid an abnormally long analysis time even if the number of identified substances is insufficient.

ステップS12からS4へと戻ったとき、変数Nはそれ以前より1だけ増加しているから、ステップS4の処理が2回目であるときには第1閾値としてθ2を用いた2Dピーク検出が行われる。図2(b)、(c)に示すように、θ2はθ1よりも小さいから、先に第1閾値がθ1であったときに検出されなかった新たな2Dピークが検出されるようになる。したがって、新たな2Dピークのピークトップの保持時間に応じて、ステップS5でも新たな分画試料が選択される。ただし、新たに検出された2Dピークのピークトップが既にMS2分析済みの分画試料に存在している場合には、この分画試料は選択対象から外される。未だMS2分析が実行されていない新たな分画試料が選択された場合には、該分画試料についてステップS6〜S8の処理を実行し、その新たな分画試料に含まれる物質を同定する。 When the process returns from step S12 to S4, the variable N is increased by 1 from the previous time. Therefore, when the process of step S4 is the second time, 2D peak detection using θ 2 as the first threshold is performed. FIG. 2 (b), the as shown in (c), because theta 2 is less than theta 1, as a new 2D peak was not detected when the first threshold value was theta 1 above is detected become. Accordingly, a new fraction sample is also selected in step S5 according to the retention time of the peak top of the new 2D peak. However, when the peak top of the newly detected 2D peak is already present in the fraction sample that has been subjected to MS 2 analysis, this fraction sample is excluded from the selection target. When a new fraction sample that has not yet been subjected to MS 2 analysis is selected, the processing of steps S6 to S8 is performed on the fraction sample, and the substances contained in the new fraction sample are identified. .

ステップS10において同定された物質の個数が十分であると判定されるまで、或いは、ステップS12において変数Nが上限値に達するまで、ステップS11→S12→S4→…の処理が繰り返される。したがって、図2(c)に示すように、分画試料を選択するための2Dピークを検出する第1閾値は徐々に引き下げられ、MS2分析対象となる分画試料の範囲は拡げられてゆく。ただし、MS2分析対象となる分画試料の範囲が拡げられるほど、新たな分画試料において物質が同定される可能性は低くなる。即ち、多くの物質は変数Nが比較的小さい間に同定される。そして、ステップS10において同定された物質の個数が十分であると判定されるか、ステップS12において変数Nが上限値に達したと判定されたならば、同定処理部54は全ての同定結果を表示部8から出力し、処理を終了する。 Until it is determined that the number of substances identified in step S10 is sufficient, or until the variable N reaches the upper limit value in step S12, the process of steps S11 → S12 → S4 →. Accordingly, as shown in FIG. 2 (c), the first threshold value for detecting the 2D peak for selecting the fraction sample is gradually lowered, and the range of the fraction sample to be analyzed by MS 2 is expanded. . However, as the range of the fraction sample to be analyzed by MS 2 is expanded, the possibility that a substance is identified in a new fraction sample becomes lower. That is, many substances are identified while the variable N is relatively small. If it is determined that the number of substances identified in step S10 is sufficient, or if it is determined in step S12 that the variable N has reached the upper limit value, the identification processing unit 54 displays all the identification results. The data is output from the unit 8, and the process is terminated.

なお、上記説明では、MS2分析結果から物質同定を行うことを前提としていたが、例えば翻訳後修飾されたタンパク質などを対象とする場合には、nが3以上であるMSn分析結果を利用しないと物質同定が的確に行えないことがある。そこで、MS2分析結果から物質同定ができない場合に、MS2分析により得られるMS2スペクトルの中で例えば信号強度の最大のピークをプリカーサイオンとしてMS3分析を実行し、MS3分析結果から物質同定を行う、というように、nが3以上であるMSn分析を行ってそのMSn分析結果から物質の同定を試みるようにしてもよい。 In the above description, it is assumed that substance identification is performed from the MS 2 analysis result. However, for example, when a post-translationally modified protein is targeted, an MS n analysis result in which n is 3 or more is used. Otherwise, material identification may not be performed accurately. Therefore, when the substance cannot be identified from the MS 2 analysis result, the MS 3 analysis is performed using, for example, the peak of the signal intensity as the precursor ion in the MS 2 spectrum obtained by the MS 2 analysis, and the substance is obtained from the MS 3 analysis result. For example, identification may be performed, and an MS n analysis in which n is 3 or more may be performed, and identification of a substance may be attempted from the MS n analysis result.

次に、上述したLC/MALDI−MSにより、複数種のペプチドを含む試料を分析した実験例について説明する。図4は、上述した本発明による手法と従来法とを用いたときの、選択されたウェル(分画試料)の累積数と同定できたペプチド数との関係を示したものである。ここでいう従来法とは、図3中のステップS6における閾値ωでの2Dピーク検出を行わず、ステップS4で検出された2Dピークをそのままプリカーサイオン候補とする処理を行う方法である。また、この実験例におけるパラメータは、θ1=15、θ2=10、θ3=9、θ5=8、…、θ8=4、θ9=ω=3である。さらに、図4中の点線は、2Dピーク検出を行わずランダムにMS2分析対象のウェルを選択した場合に同定されると期待されるペプチド数を表わしている。 Next, an experimental example in which a sample containing a plurality of types of peptides is analyzed by the LC / MALDI-MS described above will be described. FIG. 4 shows the relationship between the cumulative number of selected wells (fractional samples) and the number of identified peptides when the above-described method according to the present invention and the conventional method are used. Here, the conventional method is a method in which the 2D peak detected at step S4 in step S6 in FIG. 3 is not performed, and the 2D peak detected at step S4 is used as a precursor ion candidate as it is. The parameters in this experimental example are θ 1 = 15, θ 2 = 10, θ 3 = 9, θ 5 = 8,..., Θ 8 = 4, θ 9 = ω = 3. Furthermore, the dotted line in FIG. 4 represents the number of peptides expected to be identified when a well to be analyzed for MS 2 is selected without performing 2D peak detection.

図4により、本発明法では従来法と比較して、少ないウェル選択数(この例では150個程度以下)において多くのペプチドが同定されていることが分かる。例えば、18個中15個のペプチドを同定するために、本発明法では60個程度のウェルをMS2分析すればよいのに対し、従来法では100個程度のウェルをMS2分析する必要がある。このように、本発明法によれば、同数のペプチドが同定されるまでの時間を削減することができる。 As can be seen from FIG. 4, in the method of the present invention, a larger number of peptides are identified with a smaller number of well selection (in this example, about 150 or less) compared to the conventional method. For example, in order to identify 15 out of 18 peptides, in the method of the present invention, about 60 wells may be analyzed by MS 2 , whereas in the conventional method, about 100 wells need to be analyzed by MS 2. is there. Thus, according to the method of the present invention, the time until the same number of peptides is identified can be reduced.

なお、上記実施例は本発明の一実施例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。   It should be noted that the above embodiment is an embodiment of the present invention, and it is a matter of course that modifications, corrections, and additions may be appropriately made within the scope of the present invention, and included in the scope of the claims of the present application.

1…LC部
2…分取分画部
3…試料交換部
4…MS部
5…データ処理部
51…スペクトルデータ収集部
52…2Dピーク検出部
53…MSn分析制御情報生成部
54…同定処理部
6…分析制御部
7…入力部
8…表示部
1 ... LC 2 ... partial share image portion 3 ... sample exchange unit 4 ... MS unit 5 ... data processing unit 51 ... spectral data acquisition unit 52 ... 2D peak detector 53 ... MS n analysis control information generating unit 54 ... identification process Unit 6 ... Analysis control unit 7 ... Input unit 8 ... Display unit

Claims (4)

試料に含まれる各種物質を分離用パラメータに従って分離した後に分取・分画して調製された複数の分画試料に対し、MSn分析(nは2以上の整数)をそれぞれ実行することが可能な質量分析装置であって、
a)全ての分画試料に対するMS1分析をそれぞれ実行して得られたMS1スペクトルデータに基づいて、分離用パラメータ及び質量電荷比を2軸とする2次元平面を形成し、該平面に直交する軸に信号強度をとった仮想的な3次元グラフを作成し、該3次元グラフ中で信号強度が最大であるピークの信号強度を基準とした相対的な値である第1閾値と該第1閾値よりも小さな第2閾値とを定め、該3次元グラフにおいて信号強度が前記第1閾値以上であるピークを抽出し、該ピークのピークトップが現れる前記2次元平面上の位置に対応した分画試料をMSn分析対象の分画試料として選択する分画試料選択手段と、
b)前記3次元グラフにおいて信号強度が前記第2閾値以上であって前記分画試料選択手段により選択された分画試料に対応する前記分離用パラメータにピークトップが存在するピークを抽出し、該ピークのピークトップに対応した質量電荷比をプリカーサイオンの候補として選択するプリカーサイオン候補選択手段と、
c)前記分画試料選択手段により選択された分画試料に対し、前記プリカーサイオン候補選択手段により該分画試料に対応して選択されたプリカーサイオン候補のうちの1つをプリカーサイオンに設定したMSn分析を実行するMSn分析実行手段と、
d)前記MSn分析実行手段によるMSn分析実行結果に基づいてその分画試料に含まれる物質の同定を行う同定手段と、
を備えることを特徴とする質量分析装置。
MS n analysis (n is an integer of 2 or more) can be performed on multiple fraction samples prepared by separating and fractionating various substances contained in the sample according to the separation parameters. A mass spectrometer,
a) Based on the MS 1 spectral data obtained by performing MS 1 analysis on all fractionated samples, a two-dimensional plane with the separation parameters and the mass-to-charge ratio as two axes is formed and orthogonal to the plane. A virtual three-dimensional graph having the signal intensity on the axis to be generated is created, and the first threshold value which is a relative value based on the signal intensity of the peak having the maximum signal intensity in the three-dimensional graph and the first threshold defines a small second threshold value than first threshold, Oite signal strength to the three-dimensional graph extracts the peak is not less than the first threshold value, corresponding to the position on the two-dimensional plane peak top of the peak appears A fraction sample selection means for selecting the fraction sample as a fraction sample to be analyzed by MS n ,
the separation parameter b) Oite signal strength to the three-dimensional graph corresponding to fraction sample selected by the previous SL fractionation sample selection means comprising at least before Symbol second threshold peak with a peak top present A precursor ion candidate selection means for extracting and selecting a mass-to-charge ratio corresponding to the peak top of the peak as a precursor ion candidate;
c) For the fraction sample selected by the fraction sample selection means, one of the precursor ion candidates selected corresponding to the fraction sample by the precursor ion candidate selection means is set as a precursor ion. MS n analysis execution means for performing MS n analysis;
and identification means for performing identification of a substance contained in the fraction sample based on the MS n analysis execution result by d) said MS n analysis executing means,
A mass spectrometer comprising:
請求項1に記載の質量分析装置であって、
前記同定手段により当該分画試料に含まれる物質が同定できない場合に、前記MSn分析実行手段は、該分画試料に対し前記プリカーサイオン候補選択手段により選択されたプリカーサイオン候補のうちの別の1つをプリカーサイオンに設定したMSn分析を実行し、前記同定手段は、その異なるプリカーサイオンに対するMSn分析実行結果に基づいて該分画試料に含まれる物質の同定を試みることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 1,
When the substance contained in the fraction sample cannot be identified by the identification means, the MS n analysis execution means determines another fraction of the precursor ion candidates selected by the precursor ion candidate selection means for the fraction sample. MS n analysis is performed in which one precursor ion is set, and the identification means attempts to identify a substance contained in the fraction sample based on the MS n analysis execution result for the different precursor ions. Mass spectrometer.
請求項1又は2に記載の質量分析装置であって、
前記分画試料選択手段により選択された全ての分画試料に対する物質同定が終了した後に、該分画試料選択手段は、第1閾値を第2閾値よりも大きい範囲で減少させた上でピークを抽出し、新たに抽出されるピークのピークトップが現れる前記2次元平面上の位置に対応した分画試料をMSn分析対象の分画試料として選択し、その選択された分画試料について、前記プリカーサイオン候補選択手段、前記MSn分析実行手段、及び前記同定手段による処理を実行することを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 1 or 2,
After the substance identification for all the fraction samples selected by the fraction sample selection means is completed, the fraction sample selection means decreases the first threshold value within a range larger than the second threshold value, and then peaks. A fraction sample corresponding to the position on the two-dimensional plane where the peak top of the newly extracted peak appears is selected as a fraction sample for MS n analysis, and the selected fraction sample is A mass spectrometer that performs processing by a precursor ion candidate selection unit, the MS n analysis execution unit, and the identification unit.
請求項3に記載の質量分析装置であって、
前記第1閾値を第2閾値よりも大きい範囲で減少させる毎に、前記分画試料選択手段、前記プリカーサイオン候補選択手段、前記MSn分析実行手段、及び前記同定手段による処理を繰り返し、同定される物質の数が飽和した段階、又は新たに同定される物質の数の増加の程度がそれ以前に比較して大きく減じた段階で、繰り返しを打ち切ることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 3,
Each time the first threshold value is decreased in a range larger than the second threshold value, the process by the fraction sample selection means, the precursor ion candidate selection means, the MS n analysis execution means, and the identification means is repeated and identified. A mass spectrometer characterized in that the repetition is terminated at a stage where the number of substances to be saturated is saturated or the degree of increase in the number of newly identified substances is greatly reduced as compared to before.
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