目标离子种类的定量方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于质谱定量两种或多种已知目标离子种类的方法和装置，其中质谱信号用量化函数加权并求和，并由该加权和确定两个或多个目标离子种类的量化参数，其中质谱信号由两种或多种目标离子种类的信号分量组成，其在质谱中没有被质量分辨。在质谱中没有被质量分辨。在质谱中没有被质量分辨。

【技术实现步骤摘要】
目标离子种类的定量方法和装置


[0001]本专利技术涉及用于定量已知质量的目标离子种类的质谱方法和装置，尤其是用同量异位质量标签标记的肽离子种类的定量。

技术介绍

[0002]蛋白质组学是生物科学的核心技术，其目的是在蛋白质水平上解释疾病的分子机制，寻找生物标志物并将其用于临床诊断。这通常通过质谱鉴定样品中存在的蛋白质及其修饰来实现。蛋白质组学学科在仪器设计、生物化学和生物信息学之间的交叉处已进行发展。蛋白质组学中使用的仪器通常将质谱与液相色谱(LC)或与液相色谱和离子迁移谱(IMS)相结合。
[0003]除了鉴定蛋白质及其修饰外，其量化在解释疾病的分子机制和在未来的临床常规诊断中发挥着越来越重要的作用。蛋白质组学允许对来自不同样品(例如，来自不同测试对象或一个测试对象的时间序列)的一种类型的蛋白质组进行定量比较，或对不同类型的蛋白质组进行定量比较。此处的质谱定量可以无标记或使用标记试剂进行。
[0004]用于质谱定量的各种类型的标记是已知的，例如用细胞培养物中的氨基酸进行稳定同位素标记(SILAC)或通过同量异位质量标签(例如iTRAC
TM
(用于相对和绝对定量的同量异位标签)、TMT
TM
(串联质量标签)或EASI标签(易于提取的基于亚砜的同量异位标签；发表于：Virreira Winter等人，Nat.Methods 2018,15,527
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530)。
[0005]同量异位质量标签由三个组分组成，即一个将质量标签与目标种类偶联的反应基团、一个报告基团和一个质量平衡基团。后两个基团通过可裂解的化学单元连接，使得报告基团在标记的目标种类在气相中的破碎过程中与互补的其余部分(具有同量异位残留标记的目标物质)分离。使用不同同量异位质量标签进行定量的一个关键方面是同量异位质量标签的报告基团的质量不同，但同量异位质量标签的总质量是相同的。质量平衡基团平衡由不同同位素插入报告基团而引起的质量差异。因此，在同量异位质量标签中，重同位素在报告基团和质量平衡基团上的分布不同。破碎中产生的报告离子种类的信号主要可以在质谱中进行区分。通过报告基团信号的相对比率，可以对被分析的目标种类进行相对量化。
[0006]通过同量异位质量标签对两个或多个蛋白质组样品的定量通常如下进行。蛋白质组样品彼此分开地进行酶消化。如此产生的消化肽在蛋白质组样品的所有消化的和不同标记的消化肽聚集在一起并分析之前用不同的同量异位质量标签中的一种进行标记。消化肽通常通过液相色谱(LC)分离，并且选择性地还通过离子迁移谱(IMS)在气相中进行分离，并进行质谱分析。每个酶消化的蛋白质组样品中存在但用不同的同量异位质量标签标记的肽种类在LC分离中以相同的保留时间洗脱，并且也不会通过选择性的迁移率分离进行分离。由于同量异位质量标签具有相同的总质量，从肽种类产生的标记离子种类在已采集的质谱(MS1)中显示为单个信号。在肽种类的标记离子种类根据保留时间、迁移率(选择性地)和质量分离并随后进行破碎后，报告离子种类的主要可区分信号在碎片质谱(MS2或MS/MS)中测得并用于蛋白质组样品中肽种类的定量。蛋白质种类是通过一种或多种量化的肽种类来量
化的，这些肽种类是由蛋白质种类通过酶消化产生的。
[0007]报告离子种类的信号在碎片质谱的低质量范围内，该范围内其通常不与其他碎片离子种类叠加。除了报告离子种类外，破碎还会产生所谓互补碎片离子物种，其具有标记的质量平衡基团和肽种类，并且在碎片质谱中也可以通过质量平衡基团来区分，并且可以用于定量。
[0008]通过同量异位质量标签进行量化的最大优势在于多路复用能力，即可以同时量化许多(目前多达16个)样品。Ogata等人的出版物(Anal.Chem.2020,92,8037
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8040:“Extending the Separation Space with Trapped Ion Mobility Spectrometry Improves the Accuracy of Isobaric Tag
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Based Quantitation in Proteomic LC/MS/MS”)研究了当使用同量异位质量标签进行定量时，如果选择超过一种的标记离子物质并在分离过程中(LC/MS或LC/IMS/MS)破碎时产生的同量异位干扰问题。针对具有静电离子阱或飞行时间分离器作为质量分析器的不同质谱系统研究了同量异位干扰。
[0009]图1是现有技术中已知的混合质谱系统100的示意图，其优选适用于通过同量异位质量标签进行量化。混合质谱系统100包括LC分离装置110、离子源121、迁移率分离器144、四极滤质器150、碎裂池160、飞行质量分析器170，以及用于记录和处理质谱数据的装置180。在被碎裂之前，目标离子种类通过根据保留时间和迁移率的时间分离进行分离以及还通过根据四极质量过滤器150中的质量进行过滤来分离。
[0010]迁移率分离器144可以是TIMS型(TIMS＝俘获离子迁移率谱法)分离器，其优选以平行累积模式运行。在该模式中，离子在迁移率分离器144的上游部分或上游离子阱(未示出)中累积，而先前累积的离子同时在迁移率分离器144的下游部分中进行分析。飞行时间质量分析器170通常是具有正交离子注入(OTOF)和至少一个反射器的飞行时间质量分析器。
[0011]LC分离装置110与离子源121耦合，该离子源通常是在大气压下操作的电喷雾离子源(ESI)。在腔室120中产生的离子通过传输毛细管141送入第一真空室140，然后通过施加到偏转电极的排斥性直流电势偏转到RF离子漏斗142中。RF离子漏斗143将离子引导至迁移率分离器144。从迁移率分离器144释放并根据迁移率分离的离子种类被引导至四极滤质器150，其可以传输离子或根据质量过滤离子。在四极滤质器150中分离的离子种类被引导至碎裂池160，其中可以从离子种类产生碎片离子种类。用同量异位质量标签标记的肽离子种类优选通过碰撞诱导解离(CID)进行碎裂，但也可以通过其他类型的碎裂，例如电子转移解离或光解离进行碎裂。可以接通和关闭碎裂化。与迁移率分离器144下游的离子种类的物质批次的持续时间相比，飞行时间质量分析器170具有如此短的质谱采集时间，以至于可以针对包含在物质批次中并根据迁移率进行分离的每个离子种类获取多个(碎片)质谱。
[0012]质谱系统100由设备180通过线路185控制，该设备包含检测单元181、中央处理器182(CPU)和数据存储设备183。设备180的组件经由本地总线184彼此连接，例如经由外围组件互连快速(Peripheral Component Interconnect Express，PCI express)总线。检测单元181连接到飞行时间质量分析器170的离子检测器171，该离子检测器位于飞行路径的末端并产生用于撞击离子脉冲的脉冲电子流。离子检测器171通常包含二次电子倍增器，例如微通道板。检测单元181具有用于将检测器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.对两种或更多种已知目标离子种类进行质谱定量的方法，该目标离子种类中的至少两种的质量不同，所述方法包括以下步骤：
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提供数量至少与不同质量的目标离子种类的数量一样多的量化函数；
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提供具有由两个或更多个目标离子种类的信号分量组成的信号的质谱，这些信号分量在质谱中没有被质量分辨；
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对用量化函数加权的信号求和，以及
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由加权和确定两个或更多个目标离子种类的量化参数，其中(a)加权和形成方程组的非齐次部分，并且量化参数提供方程组的解，或从中导出，或(b)加权和或从中导出的参数用作预先给定的查找表的输入值，所述查找表包含作为输出值的量化参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中方程组是线性方程组。3.根据权利要求1所述的方法，其中量化参数是两个目标离子种类的信号分量的比率，或来自信号的单个目标离子种类的信号分量。4.根据权利要求1所述的方法，其中量化函数是，(a)不同阶的多项式，(b)delta函数或矩形函数，其优选都集中在目标离子种类的相应最大位置附近，(c)阶跃函数，其中每个阶跃位置优选靠近目标离子种类的相应最大位置，(d)不同周期的谐波函数，或(e)用于小波变换的函数。5.根据权利要求1所述的方法，其中信号由两个目标离子种类的信号分量组成。6.根据权利要求5所述的方法，其中信号用值为一的常数函数和所采集质谱的质量轴进行加权，并且由两个加权和计算信号的质心，其中所述质心用作查找表的输入值，以确定两种目标离子种类的...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗，
申请(专利权)人：布鲁克，
类型：发明
国别省市：