利用正交碎裂方法的质量分析-SWATH方法与流程

利用正交碎裂方法的质量分析-swath方法
1.相关申请
2.本技术要求于2019年11月14日提交的美国临时专利申请序列号62/935,211的权益，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本文的教导涉及以数据独立采集(dia)方法操作串联质谱仪，其中在每个循环期间应用两种或更多种不同的碎裂或解离技术。更具体地，本文的教导涉及用于测量前体离子质量选择窗口的产物离子的系统和方法，产物离子是在dia串联质谱法的每个循环时间内使用两种或更多种不同的解离方法产生的。
4.本文公开的系统和方法也可以使用附加的并且在前的样品分离设备来执行，样品分离设备诸如但不限于液相色谱(lc)设备，或差分迁移率分离(dms)，或离子迁移率(im)。本文公开的系统和方法也可以与处理器、控制器、微控制器或计算机系统(诸如图1的计算机系统)结合执行。


背景技术：

5.ms/ms实验中的单一解离技术
6.在常规生物表征中，单一解离或碎裂技术可能无法提供足够的信息来识别质谱/质谱(ms/ms)实验中的分析物。ms/ms数据通常用于识别和定量具有高水平的选择性的物种。依靠选择性碎裂来记录分析物的响应是多反应监测(mrm)和dia分析的基础。
7.例如，dia用于常规肽分析。在该分析中，y离子信号(通常为3个以上)的对准用于确定是否检测到和定量了适当的肽。所有液相色谱(lc)峰在给定保留时间(rt)处的对准也用于生成ms/ms数据，以用于识别和确认检测到正确的化合物(ms/ms谱生成)。如果为感兴趣的物种(肽/代谢物)生成选择性碎片，则这种方法的效果很好。然而，如果物种共享许多共同的碎片离子(例如，形成聚糖碎片的乙二醇肽)，或者如果少量或没有有用碎片信息能被获得(例如，二硫键链接的肽)，则这种方法可能变得有问题。换言之，在ms/ms实验中，使用的解离或碎裂技术可能无法提供足够的信息来区分分析物产物离子与样品中存在的许多其他共同产物离子。
8.最近提出的用于解决该问题的一种解决方案是，当看起来可能没有获得足够的区别碎裂信息时，触发第二种正交的解离或碎裂技术。第二种正交的技术是使用不同的解离或碎裂机制的技术，已知该技术产生与所使用的第一种技术不同类型的碎片。如下所述，例如可以使用信息相关采集(ida)或数据相关采集(dda)方法来触发第二种正交的技术。
9.例如，在美国临时专利申请第62/877,173号(以下称为
“’
173申请”，其全部内容并入本文中)中，当检测到化合物的碱金属加合物时，在ida方法中触发基于电子的解离(exd)。当对相同化合物的等效碱金属加合物(例如[m na]

或[m k]

)进行碰撞诱导解离(cid)ms/ms时，通常会观察到较弱的碎片离子或没有观察到碎片离子。这降低了ida的有效性和代谢组学应用中生成的信息量。
[0010]
然而，已知基于电子的解离(exd)技术能够解离碱金属加合物。因此，’173申请涉及在ida方法中检测碱金属加合物并针对检测到的碱金属加合物触发exd技术。在这种ida方法中，exd技术是所使用的第二种解离技术。该第二种exd技术与第一种cid技术正交。
[0011]
在ida方法中，可以使用这两种解离技术中的二者来解离某些前体离子，或者可以使用这两种解离技术中的任一者来解离某些前体离子。ida依赖于实时逻辑，并且需要用户在采集前付出巨大努力来设置方法。换言之，ida是一种复杂的ms/ms采集方法，并且它无法保证将为感兴趣的化合物收集到所需的msms信息。
[0012]
此外，在ida方法中，仅在预测该信息可能可用的某些情况下获得附加或互补信息。对于所有其他情况，无法获得此附加或互补信息。因此，如果后来发现在质量范围的其他区域中存在应该被查询附加或互补产物离子信息的前体离子，则除了进行另一次实验之外别无他法。
[0013]
因此，需要另外的系统和方法以能够在除ida之外的ms/ms方法中使用两种或更多种不同的解离技术来解离前体离子。需要这些系统和方法以便提供足够的信息来区分分析物产物离子与样品中存在的许多其他共同产物离子。
[0014]
碎裂技术背景
[0015]
基于电子的解离(exd)、紫外光解离(uvpd)、红外光解离(irmpd)和碰撞诱导解离(cid)通常用作串联质谱(ms/ms)的碎裂技术。cid是串联质谱仪中最常规的解离技术。
[0016]
exd可以包括但不限于电子诱导解离(eid)、有机物中的电子冲击激发(eieio)、电子捕获解离(ecd)或电子转移解离(etd)。
[0017]
质谱技术背景
[0018]
质谱仪通常与色谱或其他分离系统耦合，以便识别和表征从样品中洗脱的感兴趣的已知化合物。在这样的耦合系统中，洗脱溶剂被电离，并以指定的时间间隔(被称为保留时间)从洗脱溶剂中获得一系列质谱。这些保留时间的范围从例如1秒到100分钟或更长。该一系列质谱形成色谱图，或提取离子色谱图(xic)。
[0019]
在xic中发现的峰用于识别或表征样品中的已知肽或化合物。更具体地，峰的保留时间和/或峰的面积用于识别或表征(定量)样品中的已知肽或化合物。
[0020]
在传统的分离耦合质谱系统中，选择已知化合物的碎片或产物离子用于分析。然后在分离的每个间隔针对包括产物离子的质量范围进行串联质谱扫描或质谱/质谱(ms/ms)扫描。例如，随着时间的推移而收集在每次ms/ms扫描中发现的产物离子的强度，并作为谱集合或xic进行分析。
[0021]
通常，串联质谱法或ms/ms是用于分析化合物的众所周知的技术。串联质谱法涉及对来自样品的一种或多种化合物的电离、对该一种或多种化合物的一种或多种前体离子的选择、将该一种或多种前体离子碎裂成碎片或产物离子、以及对产物离子的质量分析。
[0022]
串联质谱法可以提供定性信息和定量信息二者。产物离子谱可用于识别感兴趣的分子。一种或多种产物离子的强度可用于定量样品中存在的化合物的量。
[0023]
可以使用串联质谱仪执行大量不同类型的实验方法或工作流程。这些工作流程的三大类是针对性采集、信息相关采集(ida)或数据相关采集(dda)、以及数据独立采集(dia)。
[0024]
在针对性采集方法中，为感兴趣的化合物预定义前体离子到产物离子的一个或多
个转变。当样品被引入串联质谱仪时，在多个时间段或循环中的每个时间段或循环期间查询或监测该一个或多个转变。换言之，质谱仪选择并碎裂每个转变的前体离子，并仅对该转变的产物离子执行靶向针对性质量分析。因此，产生每个转变的强度(产物离子强度)。针对性采集方法包括但不限于多反应监测(mrm)和选择反应监测(srm)。
[0025]
在ida方法中，用户可以在将样品引入串联质谱仪的同时指定用于执行产物离子的非针对性质量分析的标准。例如，在ida方法中，执行前体离子或质谱(ms)调查扫描以生成前体离子峰列表。用户可以选择标准来过滤峰列表以得到峰列表上的前体离子的子集。然后对前体离子的子集中的每种前体离子执行ms/ms。产生每种前体离子的产物离子谱。当样品被引入串联质谱仪时，对前体离子的子集中的前体离子重复执行ms/ms。
[0026]
然而，在蛋白质组学和许多其他样品类型中，化合物的复杂性和动态范围非常大。这对传统的针对性方法和ida方法提出了挑战，需要非常高速的ms/ms采集来深入查询样品，以便既识别又定量广泛的分析物。
[0027]
因此，开发了第三大类串联质谱法，dia方法。这些dia方法已被用于提高从复杂样品中收集数据的可重复性和全面性。dia方法也可以称为非特定碎裂方法。在传统的dia方法中，串联质谱仪的动作在ms/ms扫描之间不会基于在先前的前体离子扫描或产物离子扫描中获得的数据而变化。相反，选择了前体离子质量范围。然后在前体离子质量范围内步进前体离子质量选择窗口。前体离子质量选择窗口中的所有前体离子都被碎裂，并且前体离子质量选择窗口中的所有前体离子的所有产物离子都被质量分析。
[0028]
用于扫描质量范围的前体离子质量选择窗口可以非常窄，使得窗口内有多个前体的可能性很小。例如，这种类型的dia方法称为ms/ms
all
。在ms/ms
all
方法中，在整个质量范围内扫描或步进约1amu的前体离子质量选择窗口。产生每个1amu前体质量窗口的产物离子谱。分析或扫描整个质量范围一次所需的时间称为一个扫描循环。然而，在每个循环期间在宽的前体离子质量范围内扫描窄的前体离子质量选择窗口对于某些仪器和实验来说并不实用。
[0029]
因此，在整个前体质量范围内步进较大的前体离子质量选择窗口或具有较大宽度的选择窗口。例如，这种类型的dia方法被称为swath采集。在swath采集中，在每个循环中在前体质量范围内步进的前体离子质量选择窗口可具有5-25amu或甚至更大的宽度。与ms/ms
all
方法一样，每个前体离子质量选择窗口中的所有前体离子都被碎裂，并且每个质量选择窗口中的所有前体离子的所有产物离子都被质量分析。
[0030]
美国专利第8,809,770号(其全部内容并入本文)描述了如何使用swath采集来提供关于感兴趣的化合物的前体离子的定量信息和定性信息。特别地，将从碎裂前体离子质量选择窗口找到的产物离子与感兴趣的化合物的已知产物离子的数据库进行比较。此外，对从碎裂前体离子质量选择窗口找到的产物离子的离子痕量(trace)或xic进行分析，以提供定量信息和定性信息。
[0031]
图2是前体离子质荷比(m/z)范围的示例图200，该前体离子质荷比范围被分成十个前体离子质量选择窗口，用于数据独立采集(dia)swath工作流程。图2中示出的m/z范围为200m/z。请注意，术语“质量”和“m/z”在本文中可互换使用。通常，质谱测量以m/z进行，并通过乘以电荷而转换为质量。
[0032]
十个前体离子质量选择或隔离窗口中的每一个跨越或具有20m/z的宽度。十个前
体离子质量选择窗口中的三个窗口201、202和210被示出在图2中。前体离子质量选择窗口201、202和210被示出为具有相同宽度的非重叠窗口。前体离子质量选择窗口也可以重叠和/或可以具有可变宽度。
[0033]
图2描绘了在示例性swath采集的单个循环中使用的不可变且非重叠的前体离子质量选择窗口。例如，可以执行swath采集方法的串联质谱仪还可以与样品引入设备耦合，该样品引入设备随着时间的推移而从样品中分离一种或多种化合物。样品引入设备可以使用包括但不限于注射、液相色谱、气相色谱或毛细管电泳的技术将样品引入串联质谱仪。所分离的一种或多种化合物由离子源电离，从而产生该一种或多种化合物的前体离子的离子束，前体离子由串联质谱仪选择并碎裂。
[0034]
因此，对于所分离的化合物的样品引入的每个时间步长，十个前体离子质量选择窗口中的每一个被选择然后被碎裂，从而针对整个m/z范围产生十个产物离子谱。换言之，在多个循环中的每个循环期间，十个前体离子质量选择窗口中的每一个被选择然后被碎裂。
[0035]
图3是示例图300，其以图形方式描绘了用于在dia工作流程的每个循环期间从每个前体离子质量选择窗口获得产物离子痕量或xic的步骤。例如，在总共1000个循环中的每个循环期间，由图3中的前体离子质量选择窗口201、202和210表示的十个前体离子质量选择窗口被选择并碎裂。
[0036]
在每个循环期间，获得每个前体离子质量选择窗口的产物离子谱。例如，产物离子谱311是通过在循环1期间对前体离子质量选择窗口201进行碎裂获得的，产物离子谱312是通过在循环2期间对前体离子质量选择窗口201进行碎裂获得的，并且产物离子谱313是通过在循环1000期间对前体离子质量选择窗口201进行碎裂获得的。
[0037]
通过随时间绘制每个前体离子质量选择窗口的每个产物离子谱中的产物离子的强度，可以计算从每个前体离子质量选择窗口产生的每个产物离子的xic。例如，绘图320包括针对前体离子质量选择窗口201的1000个产物离子谱的每个产物离子计算的xic。注意，xic可以根据时间或循环来绘制。
[0038]
绘图320中的xic在图3中被示为以二维绘制。然而，每个xic实际上是三维的，因为不同的xic是针对不同的m/z值计算的。
[0039]
图4是随着时间的推移示出了针对前体离子质量选择窗口获得的产物离子xic的三维度的示例图400。在图4中，x轴是时间或循环数，y轴是产物离子强度，z轴是m/z。从这个三维绘图中，获得了更多信息。例如，xic峰410和420都具有相同的形状并在相同的时间或相同的保留时间出现。然而，xic峰410和420具有不同的m/z值。这可意味着xic峰410和420是同位素峰或代表来自相同前体离子的不同产物离子。类似地，xic峰430和440具有相同的m/z值，但在不同的时间出现。这可意味着xic峰430和440是相同的产物离子，但它们来自两种不同的前体离子。
[0040]
图2-图4示出了质量和保留时间可以如何被用来使用dia方法表征诸如肽之类的化合物。然而，如上所述，如果为感兴趣的物种生成选择性碎片，则这种方法的效果很好。但是，如果物种共享许多共同的碎片离子或者如果很少或没有有用的碎片信息可以被获得，则这种方法可能变得有问题。因此，需要附加的系统和方法来区分具有相似的质量和微小的保留时间行为差异的化合物或肽。
[0041]
关于循环时间的背景
[0042]
dia实验的循环时间、扫描时间或占空比时间是获取整个质量范围的所有针对性ms/ms数据所花费的时间量。回到图3，在常规的dia方法中，循环时间是为所有十个前体离子质量选择窗口201到210采集所有ms/ms数据所花费的时间量。换句话说，循环时间是执行每个循环所花费的时间。
[0043]
循环时间是实验的用户指定参数。所选的循环时间对其他时间有影响。例如，停留时间可以指图3中的十个前体离子质量选择窗口201至210中的任何一个被选择、解离和质量分析的时间量。更长的循环时间允许更长的停留时间，这进而为每个前体离子质量选择窗口产生更高质量的结果。
[0044]
然而，循环时间的长度通常基于色谱考虑受到限制。每个循环时间提供跨lc或xic峰的数据点。因此，更短的循环时间提供更多跨lc或xic峰的点。通常，例如，提供10-15个跨lc或xic峰的数据点的循环时间对于准确定量和重现性而言是最佳的。因此，图3中的1000个循环中的每一个的循环时间通常设置为提供10-15个跨绘图320中所示的峰的数据点。


技术实现要素：

[0045]
公开了用于在dia质谱实验的每个循环中执行至少两种不同的解离技术的系统、方法和计算机程序产品。该系统包括离子源设备和串联质谱仪。离子源设备电离样品的化合物，从而产生离子束。串联质谱仪包括质量过滤器设备、执行至少两种不同的解离技术的一个或多个解离设备、以及质量分析器。
[0046]
串联质谱仪从离子源设备接收离子束。串联质谱仪将离子束的指定的前体离子质荷比(m/z)范围划分为第一组两个或更多个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪还将离子束的该前体离子m/z范围划分为第二组两个或更多个前体离子质量选择窗口。
[0047]
在指定的循环时间内，串联质谱仪分析第一组的每个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪使用质量过滤器设备选择第一组的每个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪使用由所述一个或多个解离设备执行的所述至少两种不同的解离技术中的第一解离技术解离第一组的每个窗口。串联质谱仪使用质量分析器对从第一组的每个窗口的解离产生的产物离子进行质量分析，从而产生第一组的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果。
[0048]
而且，在同一循环时间内，串联质谱仪使用质量过滤器设备选择第二组的每个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪使用由所述一个或多个解离设备执行的所述至少两种不同的解离技术中的第二解离技术解离第二组的每个窗口。串联质谱仪使用质量分析器对从第二组的每个窗口的解离产生的产物离子进行质量分析，从而产生第二组的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果。
[0049]
本文阐述了申请人的教导的这些和其他特征。
附图说明
[0050]
技术人员将理解，下文描述的附图仅用于说明目的。附图无意以任何方式限制本教导的范围。
[0051]
图1是图示在其上可以实现本教导的实施例的计算机系统的框图。
[0052]
图2是前体离子质荷比(m/z)范围的示例图，该前体离子质荷比范围被分成十个前
体离子质量选择窗口，用于数据独立采集(dia)swath工作流程。
[0053]
图3是以图形方式描绘了用于在dia工作流程的每个循环期间从每个前体离子质量选择窗口获得产物离子痕量或提取离子色谱图(xic)的步骤的示例图。
[0054]
图4是随着时间的推移示出了针对前体离子质量选择窗口获得的产物离子xic的三维度的示例图。
[0055]
图5是根据各种实施例的嵌合电子捕获解离(ecd)和碰撞诱导解离(cid)碰撞池的剖面三维透视图。
[0056]
图6是根据各种实施例的示出在dia方法的单个循环中执行的步骤的示例性流程图，其中使用两种正交解离技术(cid和ecd)中的每一种对多个前体离子质量选择窗口中的每个前体离子质量选择窗口进行碎裂。
[0057]
图7是根据各种实施例的用于在dia质谱实验的每个循环中执行至少两种不同的解离技术的系统的示意图。
[0058]
图8是根据各种实施例的以图形方式描绘了用于在dia质谱实验的每个循环中执行至少两种不同的解离技术的步骤的示例图。
[0059]
图9是根据各种实施例的示出用于在dia质谱实验的每个循环中执行至少两种不同的解离技术的方法的流程图。
[0060]
图10是根据各种实施例的包括一个或多个不同软件模块的系统的示意图，该一个或多个不同软件模块执行用于在dia质谱实验的每个循环中执行至少两种不同的解离技术的方法。
[0061]
在详细描述本教导的一个或多个实施例之前，本领域的技术人员将理解本教导的应用不限于在以下详细描述中阐述或在附图中图示的构造的细节、部件的布置和步骤的布置。而且，要理解的是，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，并且不应被视为限制性的。
具体实施方式
[0062]
计算机实现的系统
[0063]
图1是图示在其上可以实现本教导的实施例的计算机系统100的框图。计算机系统100包括总线102或用于传送信息的其它通信机制，以及与总线102耦合用于处理信息的处理器104。计算机系统100还包括耦合到总线102用于存储要由处理器104执行的指令的存储器106，其可以是随机存取存储器(ram)或其它动态存储设备。存储器106还可以被用于在执行要由处理器104执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。计算机系统100还包括耦合到总线102用于为处理器104存储静态信息和指令的只读存储器(rom)108或其它静态存储设备。诸如磁盘或光盘之类的存储设备110被提供并被耦合到总线102，用于存储信息和指令。
[0064]
计算机系统100可以经由总线102耦合到显示器112，诸如阴极射线管(crt)或液晶显示器(lcd)，以用于向计算机用户显示信息。包括字母数字键和其它键的输入设备114耦合到总线102，用于将信息和命令选择传送到处理器104。另一种类型的用户输入设备是光标控件116，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键，以用于将方向信息和命令选择传送到处理器104并用于控制显示器112上的光标移动。这种输入设备通常在两个轴(第一轴(即，x)和第
二轴(即，y))上具有两个自由度，这允许设备指定平面中的位置。
[0065]
计算机系统100可以执行本教导。与本教导的某些实现方式一致，由计算机系统100响应于处理器104执行存储器106中包含的一个或多个指令的一个或多个序列来提供结果。这样的指令可以从诸如存储设备110之类的另一个计算机可读介质读入存储器106。存储器106中包含的指令的序列的执行使处理器104执行本文所述的处理。可替代地，可以使用硬连线电路系统代替软件指令或与软件指令结合以实现本教导。因此，本教导的实现方式不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。
[0066]
在各种实施例中，计算机系统100可以跨网络连接到一个或多个其它计算机系统(如计算机系统100一样)，以形成联网系统。网络可以包括私有网络或诸如互联网之类的公共网络。在联网系统中，一个或多个计算机系统可以存储数据并将数据供应给其它计算机系统。在云计算场景中，可以将存储和供应数据的一个或多个计算机系统称为服务器或云。例如，一个或多个计算机系统可以包括一个或多个web服务器。例如，向服务器或云发送数据以及从服务器或云接收数据的其它计算机系统可以被称为客户端或云设备。
[0067]
如本文所使用的，术语“计算机可读介质”是指参与向处理器104提供指令以供执行的任何介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储设备110。易失性介质包括动态存储器，诸如存储器106。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包含总线102的电线。
[0068]
计算机可读介质或计算机程序产品的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其它磁介质，cd-rom、数字视频盘(dvd)、蓝光盘、任何其它光学介质，拇指驱动器、存储器卡、ram、prom和eprom、flash-eprom、任何其它存储器芯片或盒带或者计算机可以从中读取的任何其它有形介质。
[0069]
各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携带到处理器104以供执行。例如，指令最初可以被携带在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中并使用调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统100本地的调制解调器可以在电话线上接收数据并使用红外发射器将数据转换成红外信号。耦合到总线102的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并将数据放在总线102上。总线102将数据携带到存储器106，处理器104从存储器106检索并执行指令。由存储器106接收的指令可以可选地在由处理器104执行之前或之后被存储在存储设备110上。
[0070]
根据各种实施例，被配置为由处理器执行以执行方法的指令存储在计算机可读介质上。计算机可读介质可以是存储数字信息的设备。例如，计算机可读介质包括如本领域中已知的用于存储软件的致密盘只读存储器(cd-rom)。计算机可读介质由适于执行被配置为被执行的指令的处理器访问。
[0071]
为了说明和描述的目的，已经给出了本教导的各种实现方式的以下描述。它不是穷尽的并且不将本教导限制到所公开的精确形式。修改和变化鉴于以上教导是可能的，或者可以从本教导的实践中获取。此外，所描述的实现方式包括软件，但是本教导可以被实现为硬件和软件的组合或者仅被实现为硬件。本教导可以用面向对象和非面向对象的编程系统二者来实现。
[0072]
dia中的正交解离
[0073]
如上所述，单一解离或碎裂技术可能无法提供足够的信息来识别质谱/质谱(ms/
ms)实验中的分析物。所使用的解离或碎裂技术可能无法提供足够的信息来区分分析物产物离子与样品中存在的许多其他共同产物离子。
[0074]
最近提出用于解决该问题的一种解决方案是在看起来可能没有获得足够的区别碎裂信息时触发第二种正交的解离或碎裂技术。例如，可以使用ida或dda方法来触发第二种正交技术。然而，ida依赖于实时逻辑，并且需要用户在采集前付出巨大努力来设置方法。换言之，ida是一种复杂的ms/ms采集方法。此外，在ida方法中，仅在预测该信息可能可用的某些情况下获得附加或互补信息。
[0075]
因此，需要附加的系统和方法以能够在除ida之外的ms/ms方法中使用两种或更多种不同的解离技术来解离前体离子。需要这些系统和方法以便提供足够的信息来区分分析物产物离子与样品中存在的许多其他共同产物离子。
[0076]
在各种实施例中，串联质谱仪被修改为包括能够执行至少两种不同的或正交的解离技术的一个或多个解离设备。然后，串联质谱仪被操作以执行dia方法，其中在循环时间内使用该至少两种不同的或正交的解离技术中的每一种来碎裂多个前体离子质量选择窗口中的每个前体离子质量选择窗口。
[0077]
例如，马萨诸塞州弗雷明汉的sciex开发了一种可以执行cid或ecd的单个解离设备。该设备被称为嵌合ecd和cid碰撞池。这个碰撞池的关键在于它的多设备接口。这种多设备接口在美国专利第7,358,488号中进行了描述，该专利的全部内容并入本文。
[0078]
图5是根据各种实施例的嵌合ecd和cid碰撞池的剖面三维透视图500。图5示出了分析物离子的解离可以在嵌合ecd多设备接口514中在位置511处或者在cid碰撞池515中在位置512处选择性地进行。在这种情况下，单个设备，即嵌合ecd和cid碰撞池，能够执行至少两种不同的或正交的解离技术。在各种替代实施例中，可以使用多于一个解离设备。
[0079]
然后，包括嵌合ecd和cid碰撞的串联质谱仪可以被操作以执行dia方法，其中在循环时间内使用至少两种不同的或正交的解离技术中的每一种来碎裂多个前体离子质量选择窗口中的每个前体离子质量选择窗口。理想地，该至少两种不同的或正交的解离技术产生互补的且独特的产物离子。
[0080]
图6是根据各种实施例的示例性流程图600，其示出了在dia方法的单个循环中执行的步骤，其中使用两种正交的解离技术(cid和ecd)中的每一种来碎裂多个前体离子质量选择窗口中的每个前体离子质量选择窗口。在图6的dia方法中，分析了500-800m/z的质量范围。在指定的循环时间内，执行七个步骤。首先，在步骤610中，选择500-800m/z的整个质量范围并进行质量分析以确定该质量范围中的前体离子。在步骤620-步骤640中，分别选择500-600m/z、600-700m/z和700-800m/z的前体离子质量选择窗口，使用cid将这些窗口内的前体离子解离或碎裂，并对所得产物离子进行质量分析。在步骤650-步骤670中，分别选择500-600m/z、600-700m/z和700-800m/z的前体离子质量选择窗口，使用ecd将这些窗口内的前体离子解离或碎裂，并对所得产物离子进行质量分析。
[0081]
在图6中，首先三个前体离子质量选择窗口都被使用cid解离，然后这三个窗口都被使用ecd解离。换句话说，循环时间内的步骤是通过解离技术排序的。
[0082]
在各种替代实施例中，使用第一解离技术解离一个窗口之后可以紧接着使用第二解离技术解离同一窗口或另一个窗口。例如，在图6中，步骤620之后可以是步骤650而不是步骤630。换句话说，循环时间内的步骤可以例如通过前体离子质量选择窗口范围来排序。
[0083]
在图6中，通过cid解离的前体离子质量选择窗口的数量和通过cid解离的每个前体离子质量选择窗口的范围，与通过ecd解离的前体离子质量选择窗口的数量和通过ecd解离的每个前体离子质量选择窗口的范围是相同的。换句话说，使用ecd解离与通过cid解离的窗口相同的窗口。
[0084]
在各种替代实施例中，通过cid解离的前体离子质量选择窗口的数量可以不同于通过ecd解离的前体离子质量选择窗口的数量。而且，通过cid解离的每个前体离子质量选择窗口的范围可以不同于通过ecd解离的每个前体离子质量选择窗口的范围。此外，在cid和ecd之间，前体离子质量窗口尺寸可以不同。换句话说，ecd可用于解离与cid不同的窗口。然而，这两种技术仍应分析相同的总体前体离子质量范围。注意，对于不同的解离技术使用不同的前体离子质量选择窗口会使数据比较变得更加困难，因为必须比较不同前体离子质量选择窗口的产物离子，但在梳理msms信息方面可具有优势。
[0085]
注意，在本文描述的本实施例之前，本领域技术人员认为不可能使用dia方法在单个循环时间内跨有用的质量范围执行两种解离技术。换言之，人们认为没有足够的时间将dia方法的前体离子质量选择窗口解离两次并且仍然获得足够的跨lc峰的数据点。
[0086]
在各种实施例中，由于至少两个最近的改进，因而现在有可能将dia方法的前体离子质量选择窗口解离两次并且仍然获得足够的跨lc峰的数据点。首先，提供除cid以外的解离技术的解离设备最近得到了显著改进。例如，使用sciex的嵌合ecd和cid碰撞池，现在可以在50ms到100ms(或甚至更短)内选择前体离子质量选择窗口、使用ecd将其解离并对其进行质量分析。
[0087]
其次，使用可以从中很好地分离分析物的样品允许在dia方法中使用更大的前体离子质量选择窗口，这进而需要更少的解离步骤。例如，已经发现由于大多数生物分析源自可以很好地通过lc分离的简化消化物，因此可以使用较大的前体离子质量选择窗口(100-200m/z宽)。这允许使用较少数量的前体离子质量选择窗口，而这意味着每个循环时间内的解离步骤更少。换言之，对于某些样品，可以使用较大的前体离子质量选择窗口，这允许有足够的时间在这些窗口上执行至少两种不同的解离技术。
[0088]
这也开辟了在ms/ms模式下查询数据以使用第一解离技术识别感兴趣区域的可能性。然后，所识别的感兴趣区域用于处理来自第二解离技术的数据。例如，在糖肽分析中，从特定聚糖残留物的cid ms/ms计算的xic可用于产生糖肽的位置。然后，从ecd ms/ms计算的xic可用于识别特定的糖肽碎片。
[0089]
在dia方法中对前体离子质量选择窗口执行至少两种不同的或正交的解离技术相对于在ida方法中触发第二种正交解离提供了许多优点。例如，从用户的角度来看，dia方法的设置比ida方法简单得多。此外，如上所述，在ida方法中，仅在预测该信息可能可用的某些情况下获得附加或互补信息。因此，互补信息并非可用于整个质量范围。
[0090]
相反，在dia方法中，来自两种解离技术的互补信息可用于整个质量范围。因此，如果后来发现在质量范围的其他区域中存在应该查询附加或互补产物离子信息的前体离子，则无需进行另一个实验。可以查询已收集的数据以获取此信息。
[0091]
用于dia中的正交解离的系统
[0092]
图7是根据各种实施例的用于在dia质谱实验的每个循环中执行至少两种不同的解离技术的系统700的示意图。图7的系统包括离子源设备710和串联质谱仪720。
[0093]
离子源设备710电离样品的化合物，从而产生离子束。离子源设备710可以是但不限于电喷雾离子源(esi)设备、诸如大气压化学电离源(apci)设备之类的化学电离(ci)源设备、大气压光电离(appi)源设备、或基质辅助激光解吸源(maldi)设备。在示例性实施例中，离子源设备710是esi设备。
[0094]
串联质谱仪720包括质量过滤器设备724、执行至少两种不同的解离技术的一个或多个解离设备725、以及质量分析器727。在图2所示的示例性实施例中，质量过滤器设备724是q1四极。然而，质量过滤器设备724可以是任何类型的质量过滤器，例如离子阱。
[0095]
在图7所示的示例性实施例中，一个或多个解离设备725是嵌合ecd和cid碰撞池，如图5所示的碰撞池那样。因此，一个或多个解离设备725是如图7所示的一个物理设备。然而，在各种替代实施例中，一个或多个解离设备725可以包括两个或更多个物理设备。
[0096]
在各种实施例中，由一个或多个解离设备725执行的至少两种不同的解离技术包括基于电子的解离(exd)、紫外光解离(uvpd)、红外光解离(irmpd)和碰撞-诱导解离(cid)中的一种或多种。
[0097]
在图7所示的示例性实施例中，质量分析器727是飞行时间(tof)质量分析器。然而，质量分析器727可以是任何类型的质量分析器，包括但不限于四极、离子阱、线性离子阱、轨道阱或傅里叶变换离子回旋共振质量分析器。
[0098]
串联质谱仪720接收来自离子源设备710的离子束。串联质谱仪720将离子束的指定前体离子质荷比(m/z)范围划分为第一组两个或更多个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪720还将离子束的该前体离子m/z范围划分为第二组两个或更多个前体离子质量选择窗口。
[0099]
图8是根据各种实施例的示例图800，其以图形方式描绘了用于在dia质谱实验的每个循环中执行至少两种不同的解离技术的步骤。在图8中，离子束的指定前体离子质荷比(m/z)范围(500-800m/z)被划分成第一组801的三个前体离子质量选择窗口。同一指定前体离子m/z范围也被划分成第二组802的三个前体离子质量选择窗口。
[0100]
例如，指定的前体离子m/z范围是在特定实验的采集之前确定的。如上所述，如果使用简化的消化物，则可以使用比传统dia方法中使用的那些更宽的前体离子质量选择窗口。这允许使用较少数量的前体离子质量选择窗口，而这意味着每个循环时间内的解离步骤更少。
[0101]
如图8所示，第一组801和第二组802实际上是同一组三个前体离子质量选择窗口。因此，在这种情况下，实际上只使用了一组三个前体离子质量选择窗口。
[0102]
在各种替代实施例中，第一组801和第二组802可以具有不同数量的前体离子质量选择窗口。例如，第一组801可具有三个前体离子质量选择窗口，但第二组802可仅具有跨越前体离子m/z范围500-800m/z的两个前体离子质量选择窗口(未示出)。因此，第一组和第二组具有不同数量的前体离子质量选择窗口。
[0103]
而且，如果第二组802仅具有两个前体离子质量选择窗口并且仍然跨越前体离子m/z范围500-800m/z，则其窗口必须比第一组801的窗口更宽。因此，在未示出的各种实施例中，第一组的窗口可以具有与第二组的窗口不同的窗口宽度。
[0104]
此外，如果第二组802仅具有两个前体离子质量选择窗口并且仍然跨越前体离子m/z范围500-800m/z，则其窗口必须具有与第一组801的窗口不同的m/z范围。因此，在未示
出的各种实施例中，第一组的窗口可以具有与第二组的窗口不同的m/z范围。
[0105]
返回图7，在指定的循环时间内，串联质谱仪720分析第一组的每个前体离子质量选择窗口。例如，串联质谱仪720使用质量过滤器设备724选择第一组的每个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪720使用一个或多个解离设备725使用至少两种不同的解离技术中的第一解离技术解离第一组的每个窗口。串联质谱仪720使用质量分析器727对从第一组的每个窗口的解离产生的产物离子进行质量分析，从而产生第一组的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果。
[0106]
此外，在同一循环时间内，串联质谱仪720使用质量过滤器设备724选择第二组的每个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪720使用一个或多个解离设备725使用至少两种不同的解离技术中的第二解离技术解离第二组的每个窗口。串联质谱仪720使用质量分析器727对从第二组的每个窗口的解离产生的产物离子进行质量分析，从而产生第二组的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果。
[0107]
循环时间例如由用户指定并且在采集之前输入。如上所述，循环时间的长度通常基于色谱考虑而受到限制。每个循环提供跨lc或xic峰的数据点。因此，更短的循环时间提供更多跨lc或xic峰的点。
[0108]
返回图8，在同一循环时间或循环内，第一组801的每个前体离子质量选择窗口被选择、使用第一解离技术解离并进行质量分析，从而产生第一组801的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果。例如，在循环1中，为第一组801的每个窗口产生产物离子强度和m/z测量结果811。此外，在同一循环时间或循环内，第二组802的每个前体离子质量选择窗口被选择、使用第二解离技术解离并进行质量分析，从而产生第二组802的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果。因此，在循环1中，还为第二组802的每个窗口产生产物离子强度和m/z测量结果812。
[0109]
图8示出总共执行了1000个循环。在每个循环中，第一组801的每个前体离子质量选择窗口被选择、使用第一解离技术解离并进行质量分析，从而产生第一组801的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果。此外，在每个循环中，第二组802的每个前体离子质量选择窗口被选择、使用第二解离技术解离并进行质量分析，从而产生第二组802的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果。例如，在循环1000中，为第一组801的每个窗口产生产物离子强度和m/z测量结果891，并且为第二组802的每个窗口产生产物离子强度和m/z测量结果892。
[0110]
跨图8的1000个循环的测量结果可用于绘制所测量的产物离子的xic峰(未示出)。在各种实施例中，第一组801的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果与第二组802的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果被分开地分析，以便识别或定量样品的化合物。换言之，从两种不同解离技术产生的产物离子被分开地或独立地分析。
[0111]
在各种替代实施例中，第一组801的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果被与第二组802的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果组合，并且组合的测量结果被分析以识别或定量样品的化合物。换言之，从组合的测量结果分析从两种不同解离技术产生的产物离子。
[0112]
返回到图7，串联质谱仪720还可以执行前体离子m/z范围的ms扫描。串联质谱仪720进一步在同一循环时间内，使用质量过滤器设备724选择前体离子m/z范围，使用一个或多个解离设备725将该前体离子m/z范围的前体离子从质量过滤器设备724传输到质量分析
器727，并使用质量分析器727对所传输的前体离子进行质量分析，从而产生该前体离子m/z范围的前体离子强度和m/z测量结果。前体离子强度和m/z测量结果被用于将产物离子测量结果与特定前体离子匹配。例如，如上所述，使用保留时间将产物离子与前体离子匹配。
[0113]
回到图6，通常在每个循环内执行一次ms扫描以获得该前体离子m/z范围的前体离子强度和m/z测量结果。图6还示出了在对第二组(使用ecd)的每个窗口进行选择、解离和质量分析之前，对第一组(使用cid解离)的每个窗口进行选择、解离和质量分析。在未示出的各种替代实施例中，可以在对第一组(使用cid解离)的第一窗口(例如，步骤620的窗口)进行选择、解离和质量分析之后并且在对第一组(使用cid解离)的第二窗口(例如，步骤630的窗口)进行选择、解离和质量分析之前，对第二组(使用ecd)的至少一个窗口(例如，步骤650的窗口)进行选择、解离和质量分析。
[0114]
返回图7，在各种实施例中，一个或多个解离设备725仅包括一个解离设备，并且该一个解离设备执行第一解离技术和第二解离技术。在未示出的各种实施例中，一个或多个解离设备724包括第一解离设备和第二解离设备，并且第一解离设备执行第一解离技术，并且第二解离设备执行第二解离技术。
[0115]
在各种实施例中，处理器730用于控制或提供指令给离子源设备710、串联质谱仪720、质量过滤器设备724、一个或多个解离设备725和质量分析器727，并用于分析所收集的数据。处理器730通过例如控制一个或多个电压、电流或压力源(未示出)来进行控制或提供指令。处理器730可以是如图7所示的单独设备，或者可以是串联质谱仪720的一个或多个设备的处理器或控制器。处理器730可以是但不限于控制器、计算机、微处理器、图1的计算机系统或任何能够发送和接收控制信号和数据的设备。
[0116]
在各种实施例中，串联质谱仪720可以进一步包括孔口和分离器(skimmer)721、离子引导器722和q0离子引导器723。
[0117]
用于dia中的正交解离的方法
[0118]
图9是示出根据各种实施例的用于在dia质谱实验的每个循环中执行至少两种不同的解离技术的方法900的流程图。
[0119]
在方法900的步骤910中，使用处理器指示离子源设备电离样品的化合物。产生了离子束。
[0120]
在步骤920中，使用处理器指示串联质谱仪从离子源设备接收离子束，该串联质谱仪包括质量过滤器设备、执行至少两种不同的解离技术的一个或多个解离设备、以及质量分析器。
[0121]
在步骤930中，使用处理器将离子束的指定前体离子m/z范围划分为第一组两个或更多个前体离子质量选择窗口。还使用处理器将离子束的该前体离子m/z范围划分为第二组两个或更多个前体离子质量选择窗口。
[0122]
在步骤940中，使用处理器指示串联质谱仪在指定的循环时间内分析第一组的每个前体离子质量选择窗口。指示串联质谱仪使用质量过滤器设备选择第一组的每个前体离子质量选择窗口。指示串联质谱仪使用由该一个或多个解离设备执行的该至少两种不同的解离技术中的第一解离技术解离第一组的每个窗口。指示串联质谱仪使用质量分析器对从第一组的每个窗口的解离产生的产物离子进行质量分析。为第一组的每个窗口产生产物离子强度和m/z测量结果。
[0123]
在步骤950中，使用处理器指示串联质谱仪在同一循环时间内分析第二组的每个前体离子质量选择窗口。指示串联质谱仪使用质量过滤器设备选择第二组的每个前体离子质量选择窗口。指示串联质谱仪使用由该一个或多个解离设备执行的该至少两种不同的解离技术中的第二解离技术解离第二组的每个窗口。使用处理器指示串联质谱仪在同一循环时间内使用质量分析器对从第二组的每个窗口的解离产生的产物离子进行质量分析。第二组的每个窗口的产物离子强度和m/z测量结果。
[0124]
用于dia正交解离的计算机程序产品
[0125]
在各种实施例中，计算机程序产品包括有形的计算机可读存储介质，该有形的计算机可读存储介质的内容包括具有指令的程序，所述指令在处理器上执行以便执行用于在dia质谱实验的每个循环中执行至少两种不同的解离技术的方法。该方法由包括一个或多个不同软件模块的系统执行。
[0126]
图10是根据各种实施例的包括一个或多个不同软件模块的系统1000的示意图，该一个或多个不同软件模块执行用于在dia质谱实验的每个循环中执行至少两种不同的解离技术的方法。系统1000包括控制模块1010和分析模块1020。
[0127]
控制模块1010指示离子源设备电离样品的化合物，从而产生离子束。控制模块1010指示串联质谱仪从离子源设备接收离子束，该串联质谱仪包括质量过滤器设备、执行至少两种不同的解离技术的一个或多个解离设备、以及质量分析器。
[0128]
分析模块1020将离子束的指定前体离子m/z范围划分为第一组两个或更多个前体离子质量选择窗口。分析模块1020将离子束的该前体离子m/z范围划分为第二组两个或更多个前体离子质量选择窗口。
[0129]
控制模块1010指示串联质谱仪在指定的循环时间内分析第一组的每个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪被指示使用质量过滤器设备选择第一组的每个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪被指示使用由该一个或多个解离设备执行的该至少两种不同的解离技术中的第一解离技术解离第一组的每个窗口。串联质谱仪被指示使用质量分析器对从第一组的每个窗口的解离产生的产物离子进行质量分析。为第一组的每个窗口产生产物离子强度和m/z测量结果。
[0130]
控制模块1010指示串联质谱仪在同一循环时间内分析第二组的每个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪被指示使用质量过滤器设备选择第二组的每个前体离子质量选择窗口。串联质谱仪被指示使用由该一个或多个解离设备执行的该至少两种不同的解离技术中的第二解离技术解离第二组的每个窗口。串联质谱仪被指示在同一循环时间内使用质量分析器对从第二组的每个窗口的解离产生的产物离子进行质量分析。为第二组的每个窗口产生产物离子强度和m/z测量结果。
[0131]
虽然结合各种实施例描述了本教导，但并不旨在将本教导限于这些实施例。相反，本教导包括本领域技术人员将理解的各种替代、修改和等同方案。
[0132]
此外，在描述各种实施例时，说明书可能已经将方法和/或处理呈现为特定步骤顺序。然而，在该方法或处理不依赖于本文所述的特定步骤顺序的范围内，该方法或处理不应限于所描述的特定步骤顺序。如本领域普通技术人员将理解的，其他步骤顺序可以是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，涉及方法和/或处理的权利要求不应限于按所写顺序执行它们的步骤，并且本领域技术人员可以
容易地理解，顺序可以改变并且仍然在各种实施例的精神和/或范围内。