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質量欠損によりトリガされる情報依存収集
説明

質量欠損によりトリガされる情報依存収集

試料中の化合物を解析するためのシステムおよび方法。一実施形態において、質量分析計は、試料から複数のイオンを放出するためのイオン源、ならびに、前記イオン源の下流に位置決めされており放出されるイオンの衝撃を検出器上で検出するように構成されている検出器を含む。質量分析計は、検出器およびイオン源と動作可能に連結されており検出済み各イオンのm/zを計算するように構成されている制御装置も含む。制御装置は、検出済み各イオンのm/zが所定の質量欠損範囲に入るかどうかを判断するように構成されている質量欠損フィルタを含む。質量分析計は、制御装置に連結されているデータストレージも含み、データストレージは、m/zが質量欠損範囲に入る場合、検出済みイオンのm/zに対応する検出済みイオンm/zデータを保存するように構成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は概して、質量分析法の分野に関する。
【背景技術】
【0002】
質量分析計は、試料の質量スペクトルを生成してその組成を見出すのに使用される。このことは通常、試料をイオン化し、異なる質量のイオンを分離させて、イオン流の強度を測定することでそれらの相対存在度を記録することにより達成される。例えば飛行時間型質量分析計を用いてイオンをパルス状にし、所定の飛行経路を移動させる。その後、イオンはひき続き検出器により記録される。イオンが検出器に到達するのにかかる時間、つまり「飛行時間」を利用して、イオンの質量電荷比、つまりm/zを計算することができる。
【0003】
その後、衝突セル(あるいはその他の手段)において、CID(衝突誘起解離)を介してイオンを断片化することにより、所与のイオンに関する追加の情報(前駆物質の質量のほかに)を得て、MSMSスペクトルを生成することができる。MSMS能力を備えたほとんどの器具では、質量スペクトルを発生させ、前駆イオンを選択し、MSMS(質量スペクトル/質量スペクトル)スペクトルを実施する工程を、LC(液体クロマトグラフィ)解析を通して(または注入により)自動化したモードで実施することができる。この収集モードはしばしば、情報依存収集(IDA)またはデータ依存実験(DDE)と称される。
【0004】
解析すべき試料はしばしば、研究室内で動物等の被験体から採られた体液を含む。結果として、試料イオンは通常、被験体からの、対象の薬物代謝産物と、無関係な内因性イオンの両方を含む。対象の薬物代謝産物が低濃度の場合、試料イオンの全イオンクロマトグラム(TIC)を作成すると、薬物代謝産物を同定するのが困難になることがある。低濃度の薬物代謝産物のイオン流が、無関係な内因性イオンのイオン流信号内に含まれてしまう虞がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従って、出願人らは、試料からイオンを解析し同定するためのシステムおよび方法の必要性を認識した。
【課題を解決するための手段】
【0006】
1態様において、本発明は、試料中の化合物を解析するための方法を目的とする。この方法は、
(a)質量欠損範囲を決定するステップと、
(b)試料からイオンを放出するステップと、
(c)イオンの衝撃を検出器上で検出するステップと、
(d)検出済み各イオンのm/zを計算するステップと、
(e)m/zが質量欠損範囲に入るかどうかを判断するステップと、
(f)m/zが質量欠損範囲に入る場合、m/zに対応するデータを保存するステップと、
を含む。
【0007】
この方法は、
(g)保存されたm/zデータに実質的に対応するm/zを有する少なくとも1つのイオンを選択的に捕捉するステップと、
(h)捕捉されたイオンを断片化し、捕捉されたイオンの少なくとも1つのフラグメントのm/zを求めるステップと、
をも含むことができる。
【0008】
別の態様において、本発明は、質量欠損フィルタを有する質量分析計を目的とする。
【0009】
さらなる態様において、本発明は、質量分析計を目的とする。質量分析計は、試料から複数のイオンを放出するためのイオン源、ならびに、前記イオン源の下流に位置決めされており放出されるイオンの衝撃を検出器上で検出するように構成されている検出器を含む。質量分析計は、検出器およびイオン源と動作可能に連結されており検出済み各イオンのm/zを計算するように構成されている制御装置も含む。制御装置は、検出済み各イオンのm/zが所定の質量欠損範囲に入るかどうかを判断するように構成されている質量欠損フィルタを含む。質量分析計は、制御装置に連結されているデータストレージも含み、データストレージは、m/zが質量欠損範囲に入る場合、検出済みイオンのm/zに対応する検出済みイオンm/zデータを保存するように構成されている。質量分析計は、イオン源の下流に位置決めされて制御装置と動作可能に連結するイオン質量フィルタも含むことができる。イオン質量フィルタは、保存された検出済みイオンm/zデータに実質的に対応するイオンを選択的にフィルタリングするように構成されている。質量分析計は、イオン質量フィルタと動作可能に連結する断片化装置も含むことができ、断片化装置は、選択された各イオンを断片化して、各フラグメントを検出器に向けて放出するように構成されている。制御装置は、断片化装置と動作可能に連結されており、検出器により検出された各フラグメントのm/zを計算するように構成されている。データストレージは、さらに、検出済み各フラグメントのm/zに対応するフラグメントm/zデータを保存するように構成されているのが好ましい。
【0010】
次に、本発明を、以下の図面を参照してほんの例示により説明する。そこでは、同様の符号は同様の部品を参照している。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
図1を参照して、本発明により作製された質量分析計(ハイブリッド四重極飛行時間型等のMS/MSシステム、例えばApplied Biosystems/MDS SCIEXにより販売されているQSTAR XL LC/MS/MSシステムとすることのできるもの)を概して10で参照して示す。システム10は、当然のことながら、本発明による情報依存収集(IDA)を実施できるように構成するのが好ましい。
【0012】
質量分析計10は、適切にプログラムされた制御装置または中央演算処理装置(CPU)12を含み、このCPUは、プログラムされたイオン流算定エンジン14を有する。入出力(I/O)装置16(通常、入力要素16、例えばキーボードまたは制御ボタンと、出力要素、例えばディスプレイ16とを含むもの)もCPU12と動作可能に連結する。データストレージ17を提供するのも好ましい。CPU12は、以下でより詳しく検討するような、質量欠損範囲を決定するように構成されている質量欠損フィルタモジュール18(算定エンジン14の一部を成すことのできるもの)も含むことになる。質量分析計10は、選択および断片化モジュール19も含むのが好ましいであろう。
【0013】
質量分析計10は、解析すべき試料から発生したイオンを放出するように構成されているイオン源20も含む。当然のことながら、イオン源20からのイオンは、イオンが次々と流れてくる形態とすることができ、あるいは、この流れをパルス状にして、パルス状のイオンビームを生成することができ、あるいは、イオン源20は、一連のパルスを発生させて、パルス状のイオンビームが放出されるように構成することができる。
【0014】
従って、イオン源20は、当然のことながら、例えば電子衝撃、化学イオン化、または電界イオン化のイオン源(ガスクロマトグラフィ源と併せて使用できるもの)、あるいは電気スプレーイオン化または大気圧化学イオン化のイオン源(液体クロマトグラフィ源と併せて使用できるもの)、あるいは脱離電気スプレーイオン化(DESI)またはレーザ脱離のイオン源等の連続的なイオン源とすることができる。レーザ脱離イオン源、例えばマトリックス支援レーザ脱離イオン化(MALDI)は、通常、一連のパルスを発生させて、パルス状のイオンビームが放出されるようにすることができる。
【0015】
イオン源20には、イオン透過のイオンガイド、例えば多極イオンガイド、リングガイド、あるいはイオン質量フィルタ、例えば四重極質量フィルタ、あるいは、当技術分野で一般に知られているイオントラップ装置(図示せず)を提供することもできる。簡潔にするために、イオン源20という用語は、化合物からイオンを発生させて対象の検体イオンを利用し検出できるようにする要素を説明するのに使用した。その他の種類のイオン源20、例えばタンデム型質量フィルタおよびイオントラップを有するシステムを使用することもできる。
【0016】
検出器22(複数の陽極またはチャネル23を有するもの)を提供することもでき、この検出器は、放出されるイオンの経路中で、イオン源20の下流に位置決めすることができる。放出されるイオン経路中で、イオン源20と検出器22との間に、光学素子24またはその他の集束エレメント、例えば静電レンズを配置して、イオンを検出器22へと集束することもできる。
【0017】
イオン源20と検出器22との間には通常、選択および断片化モジュール19も位置決めされている。モジュール19は通常、イオン質量フィルタ26(CPU12と動作可能に連結するもの)、ならびに、断片化装置28、例えばフィルタ26と動作可能に連結する衝突セル(イオンを断片化できるもの)を含む。当然のことながら、断片化装置28は、イオンを選択してMSMSを実施し、共鳴励起(線形トラップ内部での)を含むが、ただしこれに限定されないフラグメント情報を生成する断片化技術を含むことができる。これも当然のことであるが、作動中、フィルタ26および光学素子24を制御装置12により制御して、放出されるイオンの流れを選択的に調節することができる。
【0018】
次に図2を参照すると、ディスプレイ16に表示できるコンピュータ画面202の画面コピー200が示されている。
【0019】
図3は、解析期間中に質量分析計システム10により実行される方法のステップを、概して100で参照して示す。通常、解析期間が開始する前に、質量欠損範囲が決定される(ブロック102)。一般に、質量欠損範囲は、2つの異なる手法により決定することができる。
【0020】
質量欠損範囲を決定する第1の手法は、使用者が、I/O装置16を通じて(例えば画面202上のフィールド204、206、および208を介して)整数質量値および質量欠損値、ならびに許容範囲を算定エンジン14に直接入力することを伴う。+/−20mDaという許容範囲がしばしば好ましいが、当然のことながら、その他の範囲(+/−50mDa以上を含む)も可能である。当然のことながら、多数の検体を対象にするためには、算定エンジン14によって多数の質量欠損範囲を決定することができる。
【0021】
質量欠損範囲を打ち込む第2の手法は、使用者により(例えば画面202上のフィールド210を介して)、調査されている化合物の化学式を算定エンジン14に入力することを伴う。算定エンジン14は、入力された化学式の整数質量値を計算するようにプログラムしてあるのが好ましい。別法として、多くの化学式の整数質量および欠損値を予め計算して、データライブラリとしてデータストレージ17内に保存し、単に指数化して算定エンジン14により検索することもできる。さらに別の代替手法において、分子量に対する質量欠損が線形方程式により特定される場合、算定エンジン14は、当然のことながら、イオンの分子量に基づき、実行時間での質量欠損範囲を計算するようにプログラムされる。質量欠損範囲を計算するこの方法は、ペプチド関連の解析で、より一般的に使用されるであろう。各手法において、使用者は、許容範囲を(フィールド206を介して)手動で入力する。
【0022】
その後、使用者は通常、解析期間を開始するコマンドを(通常はI/O装置を介して)入力することになり、算定エンジン14は、そのコマンドを受けると、解析期間の第1段階を起動するようにプログラムされている(ブロック104)。解析期間の第1段階が開始すると、試料化合物からのイオンビームがイオン源20から放出される(ブロック106)。当然のことながら、試料化合物は、解析用に、薬物および関連するその代謝産物および/またはペプチドを含むことができる。
【0023】
毎パルスの間、1つ以上のイオンが陽極23と衝突するたびに陽極23から衝撃信号が送信されて、この衝撃信号がエンジン14により受信され、エンジン14は、検出済みイオンの移動時間または「飛行時間」に対応する移動時間データも求める(ブロック110)。算定エンジン14は、求められた移動時間データに対応する検出済み各イオンのm/zを計算するようにプログラムされている(ブロック112)。その後、エンジン14は、計算されたm/zを比較し、そのm/zと、ブロック102において決定された質量欠損範囲とを比較する。
【0024】
m/zの質量中心または小数部が質量欠損範囲に入ると、本明細書では、検出済みイオンのm/zが、質量欠損範囲「に対応する」か、またはこの「範囲に入る」(あるいは同じような表現)と考えられることになるので、エンジン14は、計算されたm/zに対応するm/zデータをデータストレージ17内に保存することになる(ブロック114)。当然のことながら、このステップにおいてエンジン14は、濾過および選択工程を「飛行中に」実施することができ、質量欠損範囲の範囲に入る計算されたm/zに対応するm/zデータを保存するのみである。あるいは別法として、エンジンは、解析期間の第1段階中に、より多くの、または全てのm/zデータを保存して、m/zデータをフィルタリングし、質量欠損範囲に入るm/zデータのみを個別のリストにして保存することができる。
【0025】
通常、解析期間の第1段階がいったん完了すると、システム10は解析期間の第2段階(「MS/MS段階」と称することのできるもの)を開始し、保存されたm/zデータに実質的に対応するm/zを有する少なくとも1つのイオンを選択的に捕捉する(ブロック116)。これを達成するために、制御装置12は通常、フィルタ26および/または光学素子24を設定し、保存されたm/zデータに実質的に対応するm/zを有するイオン(好ましくはピークが質量欠損範囲に入る1つ以上のm/zデータを含むことのできるもの)を得るために、放出されるイオンの流れを選択的にフィルタリングする。
【0026】
衝突セル28内部では、保存されたm/zデータに実質的に対応するm/zを有するイオンが捕捉される。その後、捕捉されたイオンは断片化される(ブロック118)。
【0027】
その後、ブロック110〜112に関して説明したのと同様のやり方で、検出器22に向けてイオンフラグメントが放出されて、検出済みイオンフラグメントのうちの1つ以上のm/zが計算され(ブロック120)、このようなイオンフラグメントの、計算されたm/zに対応するm/zデータが、データストレージ17内に保存される(ブロック122)。
【0028】
当然のことながら、制御装置12は、それらの質量中心が、データストレージ17内に保存されたm/zデータからの質量欠損範囲内にある(ピークを成す)イオンから成る、TIC(全イオンクロマトグラム)または質量スペクトルを生成することができる(ブロック124)。制御装置12は、データストレージ17内に保存されたイオンフラグメントm/zデータに基づき、イオンフラグメントの質量スペクトルも生成することができる(ブロック126)。
【0029】
次に、図4Aを参照して、通例のIDAにより、ブスピロン代謝産物を含有する化合物を解析する実験の結果を示す。これらの結果は、図4Bに示す実験の結果と対比させることができ、この実験は、ブスピロン代謝産物を含有する図4Aの実験で使用したのと同一の化合物を解析するが、本発明のIDA方法100およびシステム10を用いている。図4Cは、図4Aおよび図4Bの結果を比較しており、本発明のシステムおよび方法を用いて代謝産物を見出し記録するための、改良された結果および成功率に、「通例のIDA」と対比させて注目している。
【0030】
図4Dは、ブスピロン代謝産物を含有する試料化合物上で実施した、通例のIDAのTIC図を示す。MS/MSのTICが代謝産物をはっきりと同定していないことに注目される。図4Eは、ブスピロン代謝産物を含有する図4Dの実験で使用したのと同一の試料化合物上で、本発明のシステムおよび方法を用いて実施したIDAのTIC図を示す。MS/MSのTICは、代謝産物をはっきりと同定しており、当然のことながら、ブスピロンおよびその代謝産物のXICに似ていることに注目される。
【0031】
したがって、本明細書において示し説明するものは、主題の発明の好適な実施形態を構成しているが、その範囲が添付の請求項において規定されている主題の発明から逸脱することなく、様々な変更を行うことができるということが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】図1は、本発明により作製された質量分析計の略図である。
【図2】図2は、図1の質量分析計のI/O装置の画面コピーである。
【図3】図3は、本発明による、化合物を解析する方法のステップを示す流れ図である。
【図4A】図4A〜図4Eは、通例のIDA結果と、本発明のシステムおよび方法により得られた結果とを対比する実験結果を示すプリントアウトである。
【図4B】図4A〜図4Eは、通例のIDA結果と、本発明のシステムおよび方法により得られた結果とを対比する実験結果を示すプリントアウトである。
【図4C】図4A〜図4Eは、通例のIDA結果と、本発明のシステムおよび方法により得られた結果とを対比する実験結果を示すプリントアウトである。
【図4D】図4A〜図4Eは、通例のIDA結果と、本発明のシステムおよび方法により得られた結果とを対比する実験結果を示すプリントアウトである。
【図4E】図4A〜図4Eは、通例のIDA結果と、本発明のシステムおよび方法により得られた結果とを対比する実験結果を示すプリントアウトである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料中の化合物を解析するための方法であって、
(a)質量欠損範囲を決定するステップと、
(b)前記試料からイオンを流れにして放出するステップと、
(c)前記イオンの衝撃を検出器上で検出するステップと、
(d)検出済み各イオンのm/zを計算するステップと、
(e)m/zが前記質量欠損範囲に入るかどうかを判断するステップと、
(f)m/zが前記質量欠損範囲に入る場合、m/zに対応するデータを保存するステップと、
を含む、方法。
【請求項2】
(g)前記保存されたm/zデータに実質的に対応するm/zを有する少なくとも1つのイオンを選択的に捕捉するステップ
をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項3】
ステップ(g)が、前記保存されたm/zデータに実質的に対応するm/zを有するイオンを得るために、放出されるイオンの前記流れを選択的にフィルタリングするステップを含む、請求項2記載の方法。
【請求項4】
(h)前記捕捉されたイオンを断片化し、前記捕捉されたイオンの少なくとも1つのフラグメントのm/zを求めるステップ
をさらに含む、請求項2記載の方法。
【請求項5】
(i)前記少なくとも1つのフラグメントのm/zに対応するイオンフラグメントm/zデータを保存するステップ
をさらに含む、請求項4記載の方法。
【請求項6】
(j)前記イオンフラグメントm/zデータに対応する質量スペクトルを生成するステップ
をさらに含む、請求項5記載の方法。
【請求項7】
請求項5記載の方法により保存された前記イオンフラグメントm/zデータに対応する質量スペクトル。
【請求項8】
質量欠損フィルタを含むMS/MSシステム。
【請求項9】
前記質量欠損フィルタは、検出済みイオンのm/zが所定の質量欠損範囲に入るかどうかを判断するように構成されている、請求項8記載のMS/MSシステム。
【請求項10】
質量分析計であって、
(a)試料から複数のイオンを放出するためのイオン源と、
(b)前記イオン源の下流に位置決めされており、放出されるイオンの衝撃を検出器上で検出するように構成されている検出器と、
(c)前記検出器および前記イオン源と動作可能に連結されており、検出済み各イオンのm/zを計算するように構成されている制御装置であって、
(d)前記制御装置は、検出済み各イオンのm/zが所定の質量欠損範囲に入るかどうかを判断するように構成されている質量欠損フィルタを含む、制御装置と、
(e)前記制御装置に連結されているデータストレージであって、m/zが前記質量欠損範囲に入る場合、前記データストレージが、検出済みイオンのm/zに対応する検出済みイオンm/zデータを保存するように構成されている、データストレージと、
を含む、質量分析計。
【請求項11】
(a)前記イオン源の下流に位置決めされており、前記制御装置と動作可能に連結する選択および断片化モジュールであって、前記選択および断片化モジュールが、前記保存された検出済みイオンm/zデータに実質的に対応するm/zを有する少なくとも1つのイオンを選択的に捕捉するように構成されている、選択および断片化モジュールと、
をさらに含む、請求項10記載の質量分析計。
【請求項12】
前記断片化モジュールが、選択された各イオンを断片化して、各フラグメントを前記検出器に向けて放出するように構成されている、請求項11記載の質量分析計。
【請求項13】
(a)前記イオン源の下流に位置決めされており、前記制御装置と動作可能に連結するイオン質量フィルタであって、前記イオン質量フィルタが、前記保存された検出済みイオンm/zデータに実質的に対応するイオンを選択的にフィルタリングするように構成されている、イオン質量フィルタ
をさらに含む、請求項10記載の質量分析計。
【請求項14】
(a)前記イオン質量フィルタと動作可能に連結する断片化装置であって、前記断片化装置が、選択された各イオンを断片化して、各フラグメントを前記検出器へ放出するように構成されている、断片化装置
をさらに含む、請求項11記載の質量分析計。
【請求項15】
前記制御装置が、前記断片化装置と動作可能に連結されており、前記検出器により検出された各フラグメントのm/zを計算するように構成されている、請求項14記載の質量分析計。
【請求項16】
前記データストレージが、検出済み各フラグメントのm/zに対応するフラグメントm/zデータを保存するようにさらに構成されている、請求項15記載の質量分析計。
【請求項17】
前記断片化装置が衝突セルを含む、請求項14記載の質量分析計。
【請求項18】
前記断片化装置が共鳴励起を含む、請求項14記載の質量分析計。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4A】
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【図4B】
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【図4C】
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【図4D】
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【図4E】
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【公表番号】特表2009−522558(P2009−522558A)
【公表日】平成21年6月11日(2009.6.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−548911(P2008−548911)
【出願日】平成19年1月4日(2007.1.4)
【国際出願番号】PCT/CA2007/000010
【国際公開番号】WO2007/076606
【国際公開日】平成19年7月12日(2007.7.12)
【出願人】(508153855)エムディーエス アナリティカル テクノロジーズ, ア ビジネス ユニット オブ エムディーエス インコーポレイテッド, ドゥーイング ビジネス スルー イッツ サイエックス ディビジョン (17)
【出願人】(505123697)アプレラ コーポレイション (21)
【Fターム(参考)】