一种质谱采集方法、装置、设备和计算机程序产品与流程

本发明属于生物信息，具体涉及一种质谱采集方法、装置、设备和计算机程序产品。

背景技术：

1、代谢组学（metabolomics）是“组学”大家族的最新成员，旨在全面表征生物样本中的小分子化合物种类和丰度信息。历经数十年发展，代谢组学已取得显著进步，但代谢物鉴定的深度相较于其他组学而言仍处于较低水平，目前仅能触及约5-10%的鉴定率。

2、基于lc-ms（liquid chromatography - mass spectrometry，液相色谱-质谱）的分析平台是非靶向代谢组学应用最为广泛的研究方法，其定性的流程并不复杂，即通过采集到的样品中代谢物色谱质谱信息与标准物质的色谱质谱信息进行比对，完成匹配的即可实现定性。匹配的信息主要包括ms1（first stage of the tandem mass spectrometer，一级质谱）、ms2（second stage of the tandem mass spectrometer，二级质谱）和rt（retention time，保留时间），其中ms2二级质谱数据的采集和分析是非常关键的步骤，其采集信息的丰富度将直接决定代谢物鉴定深度。传统的ms2数据采集方法通常使用数据依赖采集策略（data dependent acquisition, dda）。然而，这种方法存在采集数量有限、高丰度信号影响、背景干扰等主要问题和局限。

技术实现思路

1、本发明针对上述存在的方法的不足，提供了一种质谱采集方法、装置、设备和计算机程序产品，旨在解决现有lc-ms非靶向代谢组学分析中存在的代谢物鉴定深度低的核心问题。

2、为实现本上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种质谱采集方法，所述方法包括以下步骤：

4、s10：对提供待处理的生物样品进行生物样本处理；

5、s20：对处理后的生物样品进行液相色谱分离，所述液相色谱分离使用acquityuplc hss t3色谱柱；

6、s30：经过液相色谱分离后，对生物样品进行质谱分析，所述质谱分析使用thermoorbitrap exploris 120质谱仪；

7、s40：质谱分析完成后使用aie-ms（automated iterative exclusion - massspectrometry，自动迭代排除-质谱法）自动排除方法识别和排除质谱数据中的干扰信号，并迭代采集获得二级质谱数据。

8、进一步地，所述s40中的aie-ms自动排除方法包括：

9、s401：设定质谱数据中离子信号的质量范围和丰度阈值。

10、s402：识别和排除在设定质谱数据的质量范围内且不高于丰度阈值的离子信号，得到二级质谱数据。

11、进一步地，所述s401中离子信号的质量范围和丰度阈值需要由aie-ms质谱采集方法得到的自动排除列表来设定，所述的aie-ms质谱采集方法包括：

12、s4011：根据blank样品背景离子的总离子色谱图选取干净、无杂峰的分段中的离子数据；

13、s4012：选取所述离子数据的离子信息；

14、s4013：筛选出所有blank样品中同时出现所选取离子信息的离子，作为blank样品背景离子；

15、s4014：根据得到的背景排除离子使用msconvert软件提取pool样品中的ms2信息；

16、s4015：根据提取的ms2信息生成aie-ms自动排除列表；

17、s4016：根据得到的aie-ms自动排除列表设定质谱数据中离子信号的质量范围和丰度阈值。

18、进一步地，所述的识别和排除在设定的质量范围内且不高于丰度阈值的离子信号中采用迭代排除方法，按照设定的时间间隔对设定质谱数据中的离子信号进行迭代排除，设定的迭代次数为4-5次。

19、进一步地，所述s10中生物样本处理步骤包括：

20、s101：使用有机溶剂对提供的生物样品进行蛋白质沉淀，离心分离得到上清液；

21、s102：对离心分离得到的上清液进行真空浓缩；

22、s103：对真空浓缩后的上清液使用复溶液进行复溶浓缩；

23、s104：对复溶浓缩后的上清液进行过滤去除残留杂质；

24、其中，所述有机溶剂为甲醇和乙腈的混合液，所述复溶液为甲醇。

25、进一步地，所述s10中的生物样本处理方法适用于处理不同类型的生物样品包括血浆样品、肝脏组织样品、植物组织样品等。

26、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种质谱采集装置，所述质谱采集装置包括：

27、样品前处理模块，用于对提供待处理的生物样品进行生物样本处理；

28、样品分离模块，用于对处理后的生物样品进行液相色谱分离；

29、质谱分析模块，经过液相色谱分离后，用于对生物样品进行质谱分析；

30、自动排除模块：用于质谱分析完成后使用aie-ms自动排除方法识别和排除质谱数据中的干扰信号，并迭代采集获得二级质谱数据；

31、其中，所述液相色谱分离使用acquityuplchsst3色谱柱，质谱分析使用thermoorbitrapexploris120质谱仪；

32、其中，自动排除模块还包括：

33、数据设定子模块：用于设定质谱数据中离子信号的质量范围和丰度阈值；

34、识别排除子模块：用于识别和排除在设定质谱数据的质量范围内且不高于丰度阈值的离子信号，得到二级质谱数据；

35、其中，所述数据设定子模块中设定质谱数据中离子信号的质量范围和丰度阈值，由aie-ms质谱采集方法得到的自动排除列表来设定，包括：

36、离子数据选取次子模块：用于根据blank样品背景离子的总离子色谱图选取干净、无杂峰的分段中的离子数据；

37、离子信息选取次子模块：用于选取所述离子数据的离子信息；

38、背景离子选取次子模块：用于筛选出所有blank样品中同时出现所选取离子信息的离子，作为blank样品背景离子；

39、信息提取次子模块：用于根据得到的背景排除离子使用msconvert软件提取pool样品中的ms2信息；

40、自动排除列表生成次子模块：用于根据提取的ms2信息生成aie-ms自动排除列表；

41、数据确定次子模块：用于根据得到的aie-ms自动排除列表确定质谱数据中离子信号的质量范围和丰度阈值；

42、其中，所述blank样品为空白样品，所述pool样品为生物样品。

43、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种质谱采集设备，所述质谱采集设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的质谱采集程序，所述质谱采集程序被所述处理器执行时实现如上文所述的质谱采集方法的步骤。

44、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括质谱采集程序，所述质谱采集程序被处理器执行时实现如上文所述的质谱采集方法。

45、本发明的优点与效果是：

46、本发明的方法大幅降低了背景离子的干扰，提升有效质谱信息的采集占比，能够采集更多低丰度代谢物的二级质谱信息，显著提高了代谢物的鉴定数量；提高分析效率，在保证高通量分析的前提下，提高了数据采集和处理的效率；降低分析成本，通过高效的采集策略，减少了重复实验的需要，从而降低了整体实验成本。综上，本发明是一种的可显著提升化合物鉴定数量的质谱方法，在提升lc-ms代谢组学鉴定通量、提升数据质量方面有着巨大潜力。