脂質(zhì)組 LC/MS自動化鑒定及相對定量

 

 

 

脂質(zhì)組學(xué)作為一門新興的研究學(xué)科，其成果對于科學(xué)家深入理解細胞生理和病理過程十分重要。脂質(zhì)輪廓分析在疾病表型研究中的應(yīng)用正成為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中蓬勃發(fā)展的一個方向。通過特異性脂質(zhì)生物標記物的鑒定，我們有希望區(qū)分健康人群與患病風(fēng)險人群，進行疾病早期診斷、并推動個性化醫(yī)療的建立。

 

液質(zhì)聯(lián)用（LC/MS）是脂質(zhì)組學(xué)分析中廣泛使用的分析技術(shù)。對生物樣品中的脂類進行鑒定、相對和絕對定量需要先進的軟件及全面完備的數(shù)據(jù)庫。Thermo ScientificTM LipidSearchTM 軟件提供 LC/MS 數(shù)據(jù)精確的脂類鑒定，并自動整合復(fù)雜數(shù)據(jù)輸出精簡的總結(jié)報告。軟件操作界面采用網(wǎng)頁型設(shè)計，簡便易用，大大減少了數(shù)據(jù)分析所需時間。

 

簡便易用的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器型界面，支持可靠的自動鑒定

 

 

LipidSearch 軟件由 Ryo Taguchi 教授和 MKI（日本東京） 聯(lián)合開發(fā)。該軟件功能強大，能夠?qū)?nano-infusion 或LC/MS 實驗中采集到的大量數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)脂質(zhì)分子的自動鑒定和相對定量。業(yè)界領(lǐng)先的高分辨、精確質(zhì)量質(zhì)譜儀 Thermo Scientific Orbitrap 與獨家 LipidSearch 軟件強強聯(lián)手，令最準確可靠的脂質(zhì)輪廓分析和鑒定結(jié)果唾手可得。

 

• 兼容 Thermo ScientificTM 三重串聯(lián)四極桿、離子阱和 Orbitrap 質(zhì)譜儀采集的實驗數(shù)據(jù)

• 配有最大的脂質(zhì)組數(shù)據(jù)庫，包含超過一百七十萬個脂質(zhì)離子及其預(yù)測碎片離子的信息

• 提供子離子、前體離子和中性丟失掃描等不同的脂質(zhì)鑒定算法

• 能夠關(guān)聯(lián)多個 LC/MS 和 MSn 實驗中獲得的脂質(zhì)數(shù)據(jù)

• 能夠?qū)?LC/MS 或直接進樣實驗中鑒定脂質(zhì)的前體離子進行相對定量

 

數(shù)據(jù)庫中包含確定的分子結(jié)構(gòu)，并覆蓋了超過一百七十萬個脂質(zhì)離子及其預(yù)測的碎片離子信息。離子碎裂模式的計算和優(yōu)化基于實驗結(jié)果和專業(yè)經(jīng)驗進行。數(shù)據(jù)庫中包括了脂質(zhì)加合物離子和 MSn 的指紋信息。所有數(shù)據(jù)以 XML 文件格式存儲，支持客戶定制。

 

對應(yīng)脂質(zhì)頭、脂肪酸和骨架的碎片離子

 

 

從峰提取、相對定量到鑒定，LipidSearch 軟件為您提供一個輕松易用的自動化工作流程。

 

 

 

 

整合于 LipidSearch 軟件中的峰提取引擎能夠處理不同 MS 實驗和儀器平臺采集的數(shù)據(jù)。綜合獨特的峰提取算法、區(qū)分不同實驗和儀器類型、整合先進的譜圖處理功能，最終確保精確的譜峰提取。

 

 

 

 

LipidSearch 軟件提供兩種不同的鑒定及對應(yīng)的得分算法：

• 特異性脂質(zhì)類別算法用于分析前體離子掃描和中性丟失掃描的數(shù)據(jù)，通過極性頭類別或脂肪酸信息來實現(xiàn)對脂質(zhì)的鑒定。

• 全面綜合鑒定算法用于分析子離子掃描數(shù)據(jù)，通過與數(shù)據(jù)庫中預(yù)測的脂質(zhì)碎裂模式進行匹配來實現(xiàn)脂質(zhì)的鑒定。

• LipidSearch 軟件提供一系列得分算法以獲取可靠性的結(jié)果。

 

 

 

在進行定量分析之前，每個樣品的脂質(zhì)鑒定結(jié)果會在一個保留時間偏差窗口內(nèi)進行對齊。脂質(zhì)的定量通過對全掃譜圖中前體離子的提取離子色譜圖積分來實現(xiàn)。為精確計算峰面積，會先對色譜峰進行去噪和平滑，然后再分離部分重疊的峰，最后進行計算�？刂平M與對照組之間的統(tǒng)計學(xué)差異比較通過 t 檢驗進行，每組峰面積的平均結(jié)果用“箱須圖”展示。

 

CoQ⁷, [M+NH4]⁺的對齊結(jié)果

 

 

野生型（WT）酵母菌（S. cerevisiae）在消耗完培養(yǎng)基里的葡萄糖之后（二相生長點，diauxic shift point）還能繼續(xù)生長，而突變體（KO）菌株由于 CoQ 合成有缺陷，無法繼續(xù)生長。取二相生長點之后的野生型和突變體菌株樣品，用 Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 四極桿- 軌道阱質(zhì)譜儀在 MS 和數(shù)據(jù)依賴 MS2 模式下進行脂質(zhì)組分析。

 

 

 

在包含 MS 和數(shù)據(jù)依賴 MS2 譜圖數(shù)據(jù)的 LC/MS 原始文件中檢索可能的脂類化合物，包括 FA（脂肪酸）、鞘氨醇、Lyso-GP（溶血甘油磷脂）、MG（ 單烷基甘油）、GP（PA、PC、PE、PG、PI、PS）、Cer（神經(jīng)酰胺） 和 CoQ（ 輔酶） 等。檢索質(zhì)量偏差設(shè)置：前體離子的質(zhì)量偏差窗口設(shè)為 5 ppm，子離子設(shè)為8 ppm。所有樣品鑒定結(jié)果在 0.25min 的保留時間窗口內(nèi)進行對齊并生成綜合報告。在本實驗的數(shù)據(jù)文件中，共鑒定到 738 個脂質(zhì)及異構(gòu)體，對應(yīng) 542 種不同的分子式。

 

 

酵母菌脂質(zhì)的 LC/MS 色譜圖

 

 

搜索和對齊結(jié)果的 LipidSearch 狀態(tài)窗口視圖

 

 

總結(jié)出每份 MS2 譜圖中的檢索結(jié)果，同時給出與數(shù)據(jù)庫中預(yù)測的碎裂模式相匹配的得分。若找到的是多種脂類的混合物，則展示豐度最高的脂質(zhì)結(jié)果。當(dāng)結(jié)果被選中時，用于參與鑒定的碎片離子峰會被以紅色強調(diào)顯示。

 

ID of PE 16:0-18:1, MS2 of m/z 716.5230 [C39H75NO8P]-

 

 

 

總結(jié)出每份 MS2 譜圖中的檢索結(jié)果，同時給出與數(shù)據(jù)庫中預(yù)測的碎裂模式相匹配的得分。若找到的是多種脂類的混合物，則展示豐度最高的脂質(zhì)結(jié)果。當(dāng)結(jié)果被選中時，用于參與鑒定的碎片離子峰會被以紅色強調(diào)顯示。對在特定保留時間偏差窗口內(nèi)洗脫出來的相同脂質(zhì)進行對齊及總結(jié)。報告相對峰面積和 t-test 統(tǒng)計分析結(jié)果。兩個 Lyso-PC 18:1 異構(gòu)體的對齊色譜圖見右圖顯示，可以根據(jù)溶血磷脂 在反相 HPLC柱上的洗脫順序確定對應(yīng)結(jié)構(gòu)。

 

 

通過使用業(yè)界領(lǐng)先的高分辨、精確質(zhì)量Thermo ScientificTM OrbitrapTM 技術(shù)結(jié)合獨有的LipidSearch 專業(yè)軟件，您可以輕松地以前所未有的速度實現(xiàn)最準確可靠的脂質(zhì)輪廓和脂質(zhì)鑒定分析。LipidSearch 軟件同樣適用于 ThermoScientific TSQ 三重串聯(lián)四極桿質(zhì)譜系統(tǒng)，支持靶向脂質(zhì)定量分析。對于這兩種脂質(zhì)組分析工作流程來說，LipidSearch 軟件都能實現(xiàn)復(fù)雜數(shù)據(jù)的自動化分析并生成綜合報告，助您極大地提高數(shù)據(jù)分析的工作效率。

 

OS: Microsoft® Windows® 7 Professional (x64) or Windows 8 (x64); English language

CPU: Quad - or multi-core CPU, 3 GHz or higher

Memory: 16 GB RAM or higher

HDD: At least 500 GB free space for LipidSearch software and data

At least 2 TB HDD for OS/software or larger for storage

SSD (optional): At least 50 GB free space for LipidSearch software and data

At least 500 GB solid-state drive for OS/software or larger