JP5910974B2 - 特に医療分野における機器応答を較正して試料を定量化学分析するためのシステム、及び対応する方法 - Google Patents
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Description
―Cristoni S.et al.Mass Spectrom Rev.2003 Nov−Dec;22(6):369−406;
―Mass Spectrom Rev.2007 Sep−Oct;26(5):645−56。
この方法は、未知の濃度[x]の標的の化合物又は分析物Xを含む溶液から通常構成される試料Yの直接分析を含み、以下の段階に分けられる。
この方法は、質量分析を用いる定量分析の分野において主に使用され、以下の段階に分けられる。
第1の利点は経済的なものである。なぜならPROSADシステムを用いると、市販の標準物質は各分析にもはや使用されず、適したデータベースを作成及び構成するために必要なデータを獲得する初期段階においてのみ使用されるからであり、標準物質の費用の相当な節約につながる。
構造的利点はすでに述べたように、各市販の標準物質は1つの標的分子にのみ対応するため、分析の可能性を単一分子に限定するという事実に由来する。
PROSADにより提供される時間の節約は明らかであり、かつ3つの要素の合計から成る。
他のかなりの利益を構成する質的利点は、PROSADにより得られる定量的データの優れた精度に由来する。
記載の通り予備試料調製段階に相当する第1部分20は、図2で模式的に示されAと表示される分析される元の試料において実施されるいくらかの特定の操作を含み、元の試料の特定の分子組成に由来するマトリックス効果を基準化する。
本発明による分析システム10、すなわちPROSADの部分30に相当する専用検出装置は、分析試料中の標的分析物の量を検出するよう設計されており、図2の図面に示されるように、クロマトグラフィシステム31(これを介して分析される試料A1が検出装置30に注入される);分析される試料A1をクロマトグラフィシステムSCから受け取り、それをイオン化するよう設計されたイオン源又はイオン化源32;イオン化源32から生成される試料A1のイオンIを受け取り、それをスペクトル測定試験することで前記試料A1中に存在する標的分析物の量を検出するよう設計された質量分析アナライザ又は質量分析計33、を基本的に含む。
本発明による分析システム10のデータ処理システムに相当する部分40は、図2に模式的に示すように、以下を含む:
すでに述べたように、本発明による分析システム10と既知の定量化学分析システムとを区別する分析システム10の特性の1つは、データ処理システム40に含まれるデータベース41、及び検出装置30の機器応答の較正、データ処理システム40により処理されるデータの標準化及び定量化、最後に、最終分析結果Rとして提供される分析試料中に存在する標的分析物の定量的データの最終較正のための、データベース41の特別な内容及び使用である。
本発明の基本概念を損なうことなく、前記発明の範囲内になお留まりながら、これまで説明してきた試料の定量化学分析のためのシステムにおいて修正及びさらなる改良を成し得ることは明らかである。
特に医療分野における、試料の定量化学分析のための本発明による分析システム10(PROSAD)の応用におけるいくつかの具体例を、上記の説明を補足するために以下に記載する。
この実施例では、PROSAD技術を使用して、尿試料中のコカイン及びその代謝産物であるベンゾイルエクゴニンを定量した。
PROSADシステムを使用して、ヒトの血漿中に含まれるテストステロンを測定した。
この実施例では、PROSADシステムを用いて、ヒトの血漿中に含まれるタクロリムス(拒絶反応抑制剤)と称される免疫抑制剤を測定する。
Claims (8)
- 試料(A、A―1、A―2、..A―n)を定量化学分析するための分析システム(10)であって、
―分析される様々な前記試料(A、A―1、A―2、..A―n)中に存在する標的分析物([x]、[y]、[z])の量を検出するよう設計された特定の検出機器装備又は装置(30)、ここで該特定の検出装置(30)は次にクロマトグラフィシステム(31)、イオン源(32)、及び特定の質量分析計(33)を含み;
―前記分析試料(A、A―1、A―2、..A―n)中に存在する前記標的分析物([x]、[y]、[z])の前記特定の質量分析計(30)により検出される定量的データ(Q)を受け取り、かつ処理することで、各前記分析試料(A、A―1、A―2、..A―n)中に存在する標的分析物([x]、[y]、[z])の最終定量的データ(R)を前記定量的データ(Q)から決定するよう設計されたデータ処理システム(40、44)、;及び
―前記データ処理システム(40)に関連し、前記特定の質量分析計(33)の機器応答を較正かつ補正するよう設計されたデータベース(41)、を含み、
前記分析システム(10)では、前記特定の質量分析計(30、33)により検出される前記定量的データから、前記各分析試料(A、A―1、A―2、..A―n)中に存在する標的分析物([x]、[y]、[z])の最終定量的データ(R)を決定するための式において、前記データ処理システム(40)はまた前記データベース(41)に含まれる補正及び/又は制御の係数(K、C、K1)を考慮するよう設計され、
―前記データベース(41)に含まれる前記データ並びに前記補正及び/又は制御の係数(K、C)は、前記分析システム(10)による前記試料(A、A―1、A―2、..A―n)の効果的な定量分析(53―58)に先行する予備段階(51、52)において、所定の較正物質及び標的分析物の市販の標準物質の定量的データを前記特定の質量分析計(33)により検出することで決定され、かつ前記データベース(41)により獲得され、
そのため、前記分析試料(A、A―1、A―2、..A―n)の分析最終定量的データ及び結果(R)は、前記データベース(41)に含まれる補正及び/又は制御のデータ及び係数を考慮しながら、かつ前記各試料の分析前に前記特定の質量分析計(33)を較正することなく、前記特定の質量分析計(33)により検出される定量的データ(Q)を処理することで、前記データ処理システム(40、44)により決定され(53、54、55、56、57、58)、
前記データベース(41)に含まれる前記補正及び/又は制御の係数の第1(K)は、次式:
K=I0/I、
により定義され、
式中、Kは前記第1の補正及び/又は制御の係数であり、I0は所定の較正物質に対応する理論上のシグナルであり、かつIは前記試料を分析するために使用されるよう意図された前記特定の質量分析計により前記所定の較正物質をサンプリングかつ定量的に分析することで得られるシグナルであり、
そのため、前記第1の補正及び/又は制御の係数Kは、前記試料を定量的に分析するために使用される特定の前記質量分析計(33)のブランド及びモデルの特徴を示し、また前記特定の質量分析計(30、33)により生成される機器シグナルの経時的な安定性を監視するための基準として見なされるのに適しており、
前記データベース(41)に含まれる前記補正及び/又は制御の係数の第2(C)は、次式:
C=V*(Ix*K)、又はC=V*[Ix*(I0/I)]、
で定義され、
式中、Cは前記第2の補正及び/又は制御の係数であり、Vは使用される前記特定の質量分析計(30、33)の特徴を表す機器変数であり、かつIxは前記試料中で定量化される前記標的分析物の市販の標準物質の定量的データを前記質量分析計(30、33)を用いて検出することで得られるシグナルであり、
そのため、前記第2の補正及び/又は制御の係数Cは、前記試料を分析するために使用される前記特定の質量分析計(30、33)、及び前記分析試料(A、A―1、A―2、..A―n)中で定量化される特定の前記標的分析物([x]、[y]、[z])の両方の特徴を示し、
前記分析試料中に存在する前記標的分析物([x]、[y]、[z])の定量分析の前記最終定量的データ又は結果は、次式:
Cp=C1*Ip/Ix、
を用いて前記データ処理システム(40、44)により決定され、
式中、Cpは前記標的分析物([x]、[y]、[z])の決定される未知の濃度に対応し、Ipは前記未知の濃度Cpにより生成されるシグナルの既知の強度であり、かつC1は次式:
C1=K1*C=K1*[V*(K*Ix)]、
Cp=K1*V*K*Ip、を示唆する、
で定義されるさらなる係数であり、
式中、K1はさらなる第3の制御係数であり、それは前記分析試料中のマトリックス効果を評価するのに適しており、及び前記試料の増加する量を分析することで、かつ前記分析試料中に存在する前記標的分析物([x]、[y]、[z])により生成される対応するシグナルをグラフ上にプロットすることで得られる直線の傾きの変化を示しており、
前記制御係数K及びK1が事前に確立された許容範囲内に含まれることを検証した後に、前記未知の濃度Cpは前記データ処理システムにより決定され、
分析される試料(A1)は万能希釈溶液(UDS)で元の前記試料(A、A―1、A―2、..A―n)を希釈することで初期の調製段階において調製されて、マトリックスの物理化学的特徴を標準化することで前記マトリックス効果を最小限にし、それ故、前記分析試料中に存在する分析物の定量的データを検出するために使用される前記特定の質量分析計の機器応答も経時的に標準化かつ再現可能とする、分析システム。 - 請求項1に記載の分析システム(10)であって、各前記データ処理システム(40)は、次に:
―前記分析試料(A1)中に存在する前記標的分析物([x]、[y]、[z])の前記特定の検出装置(30)により検出される前記定量的データ(Q)を受け取るために、前記特定の検出装置(30)に直接接続されるローカルワークステーション(42)、及び
―特定のコンピューティングプログラム(44、PROSADアルゴリズム)を含むリモートコンピューティングユニット(43)、を含み、
前記ワークステーション(42)は、前記分析試料(A1)中に存在する前記標的分析物の前記特定の質量分析計(30)により検出される前記定量的データ(Q)を前記リモートコンピューティングユニット(43)に送信し、
前記リモートコンピューティングユニット(43)と関連する前記特定のコンピューティングプログラム(44、PROSADアルゴリズム)は、前記データベース(41)に含まれる前記補正データ(K、C、K1)を考慮しながら、前記特定の質量分析計(30)により検出される前記定量的データ(Q)から、前記試料において実施される前記分析の結果(R)、すなわち前記分析試料中に存在する標的分析物([x]、[y]、[z])の定量的データを決定し、
前記ローカルワークステーション(42)は、前記特定のコンピューティングプログラム(44、PROSADアルゴリズム)により決定され、前記分析試料中に存在する標的分析物([x]、[y]、[z])の量を示す前記結果(R)を、前記リモートコンピューティングユニット(43)から受け取り、それをオペレータに表示する、分析システム。 - 請求項1に記載の分析システム(10)であって、前記データ処理システム(40)は、該データ処理システム(40)の機能を増加及び拡大するよう設計された所定の機械学習アルゴリズムを実施することも可能である、分析システム。
- 請求項1に記載の分析システム(10)であって、前記万能希釈溶液(UDS)を、例えば900マイクロリットルの100ミリモル重炭酸アンモニウム溶液(NH4HCO3、100mM)、並びに1000ppmのカフェイン、1000ppmのテストステロン、及び1000ppmのプロゲステロン(それらは化学系の3つの内部較正用物質を構成する)を含む100マイクロリットルの溶液で希釈して調製し、そして1ミリリットルの最終体積を得る、分析システム。
- 請求項4に記載の分析システム(10)であって、前記万能希釈溶液(UDS)を、その後適当な割合で凍結乾燥した血漿で再構成し、pH=8で安定化した最終溶液を得て、
前記標的分析物([x]、[y]、[z])を含む元の前記試料(A)を、その後前記万能希釈溶液(UDS)で1:1の比率に希釈し、
前記マトリックス効果を基準化するために、1部のギ酸(FA)を99部の純粋なアセトニトリル(AC)に添加することで希釈溶液を調製し、次に血漿を含む1部の溶液を9部のアセトニトリルベースの溶液で、つまり1:10の希釈率で希釈することで、前記血漿及び元の試料(A)を含むこの溶液中に含まれる高分子量タンパク質は直ちに沈殿し、
その後こうして得られた溶液を遠心分離し、次にその所定量を取り出し、それが前記特定の質量分析計(30)で定量分析かつ検出される予定の前記試料(A1)を構成する、分析システム。 - 試料(A、A―1、A―2、..A―n)を定量化学分析する方法であって、以下の段階:
―分析される前記試料中に存在する標的分析物([x]、[y]、[z])を定量的に検出するために使用される特定の検出機器装備又は装置(30)を提供する段階、ここで、前記特定の検出装置(30)はクロマトグラフィシステム(31)、イオン源(32)、及び特定の質量分析計(33)を含み;
―前記試料の実際の定量分析の前に、前記特定の質量分析計(30)の機器応答を較正するために使用されるデータ並びに補正及び/又は制御の係数(K、C)を含むデータベース(41)を予備的に定義する段階;及び
―前記データベース(41)に含まれる前記データ並びに補正及び/又は制御の係数(K、C、K1)を考慮しながら、分析試料(A、A1)中の前記標的分析物の前記特定の質量分析計(30、33)により検出される定量的データ(Q)を処理することにより、前記試料の分析結果(R)、すなわち各前記分析試料(A、A1)中に存在する標的分析物([x]、[y]、[z])の最終定量的データ(R)を決定する段階、を含み、
前記データ及び前記制御係数(K、C)は、所定の較正物質及び前記標的分析物の市販の標準物質の定量的データを前記特定の質量分析計(33)により検出することで決定され、
そのため、前記試料(A、A―1、A―2、..A―n)の前記分析最終定量的データ及び結果(R)は、各前記試料の分析前に前記特定の質量分析計(33)を較正することなく決定され(53、54、55、56、57、58)、
前記データベース(41)を予備的に定義する段階は、
―次式:
K=I0/I、
で定義される第1の補正及び/又は制御の係数(K)を前記データベース(41)により獲得する段階、を含み、
式中、Kは前記第1の補正及び/又は制御の係数であり、I0は所定の較正物質に対応する理論上のシグナルであり、かつIは前記試料を分析するために使用されるよう意図された前記特定の質量分析計により前記較正物質をサンプリングかつ定量的に分析することで得られるシグナルであり、
そのため、前記データベース(41)により獲得された前記第1の補正及び/又は制御の係数Kは、前記試料の分析のために使用される前記特定の質量分析計(30、33)の種類及びモデルの特徴を示し、
また、
―次式:
C=V*(Ix*K)、又はC=V*[Ix*(I0/I)]、
で定義される第2の補正及び/又は制御の係数(C)を前記データベース(41)により獲得する段階、を含み、
式中、Cは前記第2の補正及び/又は制御の係数であり、Vは使用される前記質量分析計(30、33)の機器変数であり、かつIxは前記試料中で定量化される前記標的分析物の市販の標準物質の定量的データを前記質量分析計(30、33)を用いて検出することで得られるシグナルであり、
そのため、前記データベース(41)により獲得された前記第2の補正及び/又は制御の係数Cは、前記試料を分析するために使用される前記特定の質量分析計(30、33)、及び前記分析試料(A、A―1A―2、..A―n)中で定量化される特定の前記標的分析物([x]、[y]、[z])の両方の特徴を示し、
前記試料の分析結果(R)を決定する前記段階において、前記分析試料中に存在する標的分析物([x]、[y]、[z])の定量分析の前記最終定量的データ又は結果は、次式:
Cp=C1*Ip/Ix、
を用いて前記データ処理システム(40、44)により決定され、
式中、Cpは前記標的分析物([x]、[y]、[z])の決定される未知の濃度に対応し、Ipは前記未知の濃度Cpにより生成されるシグナルの既知の強度であり、かつC1は次式:
C1=K1*C=K1*[V*(K*Ix)]、
Cp=K1*V*K*Ip、を示唆する、
で定義されるさらなる係数であり、
式中、K1はさらなる第3の制御係数であり、それは前記分析試料中のマトリックス効果を評価するのに適しており、
本方法はまた、
対応するマトリックス効果を最小限にするために、万能希釈溶液(UDS)で元の前記試料(A、A―1、A―2、..A―n)を希釈することで定量分析される前記試料(A1)を調製する段階も含む、方法。 - 請求項6に記載の方法であって、前記万能希釈溶液(UDS)を、例えば900マイクロリットルの100ミリモル重炭酸アンモニウム溶液(NH4HCO3、100mM)、並びに1000ppmのカフェイン、1000ppmのテストステロン、及び1000ppmのプロゲステロン(それらは化学系の3つの内部較正用物質を構成する)を含む100マイクロリットルの溶液で希釈して調製し、そして1ミリリットルの最終体積を得る、方法。
- 請求項7に記載の方法であって、前記万能希釈溶液(UDS)を、その後適当な割合で凍結乾燥した血漿で再構成し、pH=8で安定化した最終溶液を得て、
前記標的分析物([x]、[y]、[z])を含む元の前記試料(A)を、その後前記万能希釈溶液(UDS)で1:1の比率に希釈し、
前記マトリックス効果を基準化するために、1部のギ酸(FA)を99部の純粋なアセトニトリル(AC)に添加することで希釈溶液を調製し、次に血漿を含む1部の溶液を9部のアセトニトリルベースの溶液で、つまり1:10の希釈率で希釈することで、前記血漿及び元の試料(A)を含むこの溶液中に含まれる高分子量タンパク質は直ちに沈殿し、
その後こうして得られた溶液を遠心分離し、次にその所定量を取り出し、それが前記特定の質量分析計(30)で定量分析かつ検出される予定の前記試料(A1)を構成する、方法。
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