[发明专利]高分辨率气相色谱-质谱数据与单位分辨率参考数据库的改进谱图匹配的高质量精确度滤波

说明书

本发明提供了用于识别高分辨率质谱的方法、系统和算法。在一些实施方式中，分析物被电离并使用高分辨率质谱法(MS)在高质量精确度(例如≤75ppm或≤30ppm)下进行分析，并且将得到的质谱与一种或多种准候选分子或化学式进行匹配。本发明提供了，例如方法和系统，其中，确定可以产生自候选分子或化学式的可能的碎片以及这些碎片的每个的质量。本发明提供了，例如方法和系统，其中，高分辨率质谱然后与每个候选分子或化学式的计算的碎片质量比较，并且确定对应于或能被计算的碎片质量解释的高分辨率质谱部分。

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2014年3月28日的美国临时申请61/972,073的权益，其全部内容以与其一致的程度而通过引用结合到本申请中。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明是在由美国国立卫生研究院授予的政府资助GM107199下进行的。政府对本发明具有一定的权利。

背景技术

气相色谱质谱法(气相色谱质谱联用)(GC-MS)实验在偶联至电离源的GC柱上分离小分子。电离后，分子随后被质量分析。一种典型的电离方法是导致分子以有助于分析物识别的可再现模式分裂成碎片的电子电离(EI)。通常，使用者产生的EI谱图通过与参考谱图的数据库进行谱图匹配来识别，这些数据库包括从在单位分辨质谱仪上收集的纯化合物产生的几个现存的EI谱图数据库(即由NIST、Wiley等提供的～1Da参考库)。

然而，该方法可能导致分析物归属识别的不明确，这是由于单位分辨率谱图的特异性差。许多情况下不同化合物产生相似EI谱图，导致大量错误识别。此外，在所观测的谱图和参考谱图之间的谱图相似度程度(用于分配识别置信度的度量)是不明确的并且受到人的判断的影响。

之前，研究人员已经构建了能够收集高分辨率EI谱图的高分辨GC-轨道离子阱质谱仪(参见，例如Peterson等人，“Development and characterization of a GC-enabledQLT-Orbitrap for high-resolution and high-mass accuracy GC/MS(用于高分辨和高质量精确度的GC/MS的一种GC-驱动的QLT-轨道离子阱的发展和表征)”，Anal.Chem.,2010,82(20):8618-28)。然而，目前可用的谱图库(如由NIST和Wiley提供的)不包含高分辨率谱图，而是保持为单位分辨率库。

所需要的是利用当前可用的单位分辨参考库实现高分辨率谱图匹配的方法。这些可用的数据库包含使用高分辨率GC/MS仪器重新创建将是过分昂贵的数十万个参考谱图。本文所呈现的本发明提供了一种利用高分辨率谱图以利用这些现有资源实现优越的谱图匹配特异性的手段。使用高分辨精确质量测定将会提高谱图匹配置信度而无需高分辨参考库。

其他人已经使用预测的断裂模型(即，由进行预测的计算机模拟(in silico)断裂的算法生成的理论高分辨率谱图)试图提高谱图匹配的特异性。使用这种方法，已知的分子结构和键能用于开发预测EI断裂的算法。如果存在，则这些算法很少能够产生与实验测定的谱图精确相关的谱图。通常预测的谱图与它们的测定的类似物极度不相似，导致错误识别的可能性增大。本方法的一种实施方式以在测定的参考数据中实验观测的模式开始，保持在预测模型中不容易考虑的重要峰和强度的关系。

本发明提供了用于使用单位分辨率谱图数据结合另外的滤波和评分步骤分析从高分辨质谱仪获得的数据的方法和系统。此外，本发明能够使用目前可用的单位分辨参考库实现高分辨匹配。这些可用数据库包含使用高分辨率GC/MS仪器重新创建将是过分昂贵的数十万参考谱图。因此，本发明允许使用新获得的高分辨率谱图利用现有资源实现优越的谱图匹配特异性。