< p class = "jove_title" >1. نموذج التنظيم
- لإنشاء خريطة لوحة لإعداد العينة في جدول بيانات، أدخل في العمود الأول قائمة نموذجية بترتيب التحميل. في العمود الثاني ، أدخل 96 موقعا للوحة البئر باستخدام التسمية الصحيحة لبرنامج أخذ العينات الآلي الخاص بك.
- حفظ بئر واحد في كل لوحة لعينات مراقبة الجودة.
- إذا كان بإمكان جهاز أخذ العينات التلقائي LC التعامل مع لوحين في وقت واحد ، فقم بفصل قائمة العينات إلى دفعات من 190 واحفظ هذه المعلومات في ورقة عمل ثانية.
- ضمن كل دفعة من هذه الدفعات ، استخدم وظيفة العشوائية [ملاحظة: "= rand ()" في Excel] لترتيب الحقن بشكل عشوائي. الآن انسخ والصق أمر الحقن الخاص بك في نظام برنامج قائمة انتظار عينة LC-MS. يجب أن يحدث التوزيع العشوائي بين الدفعات ، على دفعات ، وأن يكون فريدا عبر تكرارات الحقن.
< p class = "jove_title" >2. إجراءات تحضير عينة المصل ومراقبة الجودة (QC)
- قم بإعداد مخزون 10 مل من عينة مراقبة الجودة التي تحتوي على ما لا يقل عن أربعة مركبات من الكتلة المعروفة ووقت الاحتفاظ التي تمتد على الشطف الكروماتوجرافي للتجربة. (ملاحظة: الكافيين ، الريزيربين ، السلفاديميثوكسين ، والتيرفينادين بتركيز 2 ميكروغرام / مل لكل منهما).
- قم بإذابة عينات المصل على الثلج ودوامة برفق لمدة ~ 5 ثوان.
- قم ببللة أطراف الماصة ذات 12 قناة مسبقا بالميثانول للمساعدة في منع تساقط الأطراف أثناء توزيع العينة. ثم أضف 370 ميكرولتر من الميثانول البارد إلى كل بئر من لوح 96 بئر.
- انقل 100 ميكرولتر من كل عينة إلى موقع اللوحة المقابل من خرائط اللوحة. قم بتغطية الأطباق واحتضانها عند -80 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة لترسيب البروتينات.
- قم بتدوير الألواح في جهاز طرد مركزي 4 درجات مئوية عند 3,200 × جم لمدة 30 دقيقة. انقل 250 ميكرولتر من المادة الطافية إلى بئر 96 جديدا وكرر الطرد المركزي.
- الآن انقل 60 ميكرولتر من المادة الطافية إلى ثلاث ألواح ذات 96 بئرا مناسبة لجهاز أخذ العينات الآلي UPLC أو LC.
- أضف 100 ميكرولتر من مزيج عينة مراقبة الجودة إلى موضع البئر المحجوز على اللوحة.
- ختم كل لوحة بغشاء لاصق. قد يتبخر المذيب بسرعة بعد ثقب البئر ، وبالتالي يجب إجراء الحقن مرة واحدة فقط من كل لوحة. يمكن تخزين اللوحات الموجودة في قائمة انتظار العينة على المدى القصير عند -20 درجة مئوية.
3. الحصول على بيانات UPLC-MS
- اضبط جهاز أخذ العينات التلقائي على 4 درجات مئوية وضع أول لوحين في جهاز أخذ العينات التلقائي.
- قم بإعداد أسلوب الاستحواذ باستخدام أحد تدرجات الطور العكسي البديلة. التدرج أ متحيز نحو الجزيئات غير القطبية بينما يوفر التدرج B تغطية محسنة للجزيئات القطبية المعتدلة.
- التدرج أ: < / >
الوقت (دقيقة)
٪أ
٪B
حجن
0.0
100
0
0.1
100
0
6
1.0
60
40
6
3.0
30
70
6
11.0
0
100
6
17.0
0
100
6
17.1
100
0
6
23.0
100
0
6
- التدرج B
الوقت (دقيقة)
٪أ
٪B
حجن
0.0
100
0
1
100
0
6
13
5
95
6
16
5
95
6
16.05 دولار
100
0
6
20
100
0
6
- اضبط مطياف الكتلة لجمع البيانات في المسح الضوئي في الوضع الموجب من 50-1,200 م / ز. ستختلف ظروف الأداة المحددة الإضافية وفقا للنظام المستخدم. يمثل ما يلي الظروف المستخدمة في مطياف الكتلة Waters Xevo G2 Q-TOF: طاقة الاصطدام = 6 فولت ؛ وقت المسح = 0.2 ثانية لكل مسح ضوئي ؛ الجهد الشعري = 2,200 فولت ؛ درجة حرارة المصدر = 150 درجة مئوية درجة حرارة التلف = 350 درجة مئوية تدفق غاز التلف (N2) = 800 لتر / ساعة).
- حقن عينات مراقبة الجودة خمس مرات في بداية كل دفعة من 2 لوحة من العينات. بعد تكييف نظام UPLC-MS مع أول حقنتين ، راقب منطقة الذروة (<25٪ RSD) ، ووقت الاحتفاظ (+/- 0.05 دقيقة) ، ودقة الكتلة (+/- 3 جزء في المليون) من الحقن الثالث إلى الخامس. وقد يلزم تعديل هذه المعلمات لتلائم مواصفات الأداة المستخدمة في الحصول على البيانات.
- إذا مرت عينات مراقبة الجودة ، احصل على بيانات عن عينات المصل لهاتين الصفيحتين. في حالة فشل نماذج مراقبة الجودة، لا يتم جمع بيانات العينة حتى يتم حل المشكلة وتمرير عينات مراقبة الجودة. وجدنا في مختبرنا أن هذه المعلمات مستقرة باستمرار على مدى ثلاثة أيام من الحقن (أي حقن 2 96 لوحة بئر). إذا تبين أن نظامك غير مستقر خلال هذه الفترة الزمنية ، فقد يكون من المناسب حقن مراقبة الجودة المتكررة. لا تستخدم عينة مراقبة الجودة لتصحيح البيانات ذات الجودة الرديئة ، ولكن لمنع جمع البيانات ذات الجودة الرديئة.
4. ذروة الكشف والتكامل والمحاذاة والتطبيع
هناك مجموعة متنوعة من الخيارات لتنفيذ هذه الخطوات بما في ذلك البرامج المجانية والأدوات الخاصة بالبائع. تم تخطي هذه الخطوة في الفيديو التعليمي ولكن نهجنا موصوف أدناه كمثال.
لكل عينة ، فإن البيانات التحليلية التي تم إنشاؤها من هذا النوع من التجارب هي ملف تعريف للأيونات كما هو موضح من خلال وقت الاستبقاء وقيمة m / z والكثافة الطيفية. ستتألف تجربة توصيف المستقلب غير المستهدفة من العديد من العينات ، وبالتالي يجب إجراء اكتشاف الذروة ومحاذاة وقت الاستبقاء والتطبيع لتمكين التحليل الإحصائي اللاحق لمجموعة البيانات.
- تصدير البيانات الأولية إلى تنسيق .cdf باستخدام برنامج Waters DataBridge. قم بإجراء محاذاة وقت الذروة للكشف والاحتفاظ باستخدام حزمة برامج XCMS 10 (يتوفر برنامج مجاني في http://metlin.scripps.edu/xcms/) ويتم تنفيذه في بيئة R الإحصائية11). يحتوي موقع الويب على وثائق حول كيفية تنزيل البرنامج وتشغيله.
- استخدم طريقة "matchedfilter" داخل XCMS مع المعلمات التالية: العرض الكامل عند النصف كحد أقصى = 8 ثوان ، حصة S / N = 3 ، بحد أقصى 100 قمة لكل كروماتوجرام أيوني مستخرج. قم بتنفيذ تجميع الميزات وتصحيح وقت الاستبقاء وإعادة التجميع وخطوات fillPeaks. ناتج برنامج XCMS عبارة عن مصفوفة بيانات مع جميع الميزات القابلة للاكتشاف المدرجة كصفوف ، وكل عينة تجريبية كعمود ، ويتم ملء الخلايا بمنطقة الذروة لكل ميزة في كل عينة. قد يكون تبديل مجموعة البيانات هذه ضروريا لإدراجها في تدفقات العمل الإحصائية النهائية.
- تطبيع مصفوفة البيانات في R بقسمة مساحة الذروة لكل ميزة في عينة معينة على مجموع مساحة ذروة الأيونات المستخرجة (يشار إليها باسم إجمالي تيار الأيونات ، أو TIC لتلك العينة (مضروبة في 100,000 لجعل الأرقام أكثر قابلية لتفسير البيانات المرئية).
- إزالة القيم المتطرفة. يمكن أن تنتج القيم المتطرفة في البيانات إما عن حقن سيئ لعينة جيدة أو حقن جيد لعينة سيئة.
- قم بإجراء الكشف عن القيم المتطرفة في R باستخدام حزمة القيم المتطرفة مع المعلمات التالية: (1) قيم TIC و (2) درجات الكمبيوتر الشخصي بثقة 99.9٪.
- في حالة وجود القيم المتطرفة ، تتم إزالة ملفات البيانات المقابلة وتنفيذ إجراءات الكشف عن الذروة والمحاذاة والتسوية مرة أخرى.
- متوسط مناطق الذروة الطبيعية حسب معرف العينة (لمتوسط الحقن المتعددة). يجب أن يتم ذلك قبل إجراء التحليل الإحصائي (لاحظ أن النسخ المتماثلة للحقن تمثل التباين التحليلي ، ولكن لا يمكن استخدامها كتكرارات بيولوجية حقيقية).
5. التحليل الإحصائي
بالنسبة لتجارب التمثيل الغذائي ، تعد كل من التقنيات الإحصائية متعددة المتغيرات وأحادية المتغير ضرورية لتفسير البيانات. هناك طريقتان شائعتان تستخدمان تحليل المكون الرئيسي وتحليل التباين (ANOVA). هناك طرق متعددة للتعامل مع التحليل الإحصائي للبيانات وتتوفر أدوات برمجية مفتوحة المصدر والتجارية. تم تخطي هذه الخطوة في الفيديو التعليمي ولكن نهجنا موصوف أدناه كمثال.
- قم بإجراء ANOVA عن طريق تطبيق وظيفة aov على مجموعة البيانات في R.
- ضع في اعتبارك الإيجابيات الخاطئة باستخدام تعديل Benjamini-Hochberg (وظيفة p.adjust في R).
- قم بإجراء PCA باستخدام مجموعة البيانات المتمركزة في Pareto (يمكن أيضا تطبيق تباين الوحدة) ومجموعة البيانات المتمركزة حول المتوسط. يتم حساب كل من درجات الكمبيوتر الشخصي والتحميل باستخدام حزمة pcaMethods في R.
- استخدم قيم ANOVA p ودرجات التحميل ومعلمات تغيير الطية لتحديد السمات الجزيئية التي تصف التباين المرتبط بالعلاج التجريبي بشكل أفضل.
- استجوب يدويا كل ميزة جزيئية ذات أهمية لتحديد ما إذا كانت تتوافق مع أيون جزيئي أو مقرب (مثل الصوديوم أو البوتاسيوم أو الثنائي) أو الفقدان المحايد.
< p class = "jove_title" >6. تحديد المستقلب
سير العمل المقدم هنا عام جدا ويمكن تطبيقه على النتائج من أي منصة للأدوات. يتم تقديم استراتيجية بديلة في قسم المناقشة.
- لجميع الميزات ذات الدلالة الإحصائية (كما هو محدد من التحليل في الخطوة 6) ، راجع البيانات الأولية وتأكد من أن الأيونات الأم ، ومقاربات الصوديوم ، والنظائر ، والشظايا تتبع اتجاهات مماثلة عبر مجموعة البيانات. على سبيل المثال ، يجب أن تكون القيمة p المشتقة من ANOVA للأيون الأصلي مشابهة لنظيره. يشير هذا إلى أن كلتا السمتين الجزيئيتين تتوافق مع نفس المستقلب.
- ابحث عن قياسات الكتلة الدقيقة و / أو الخسائر المحايدة للسمات الجزيئية ذات الدلالة الإحصائية (اختر نظير C12 إذا كانت النظائر المتعددة مهمة) مقابل قواعد بيانات مستقلبات داخلية (إن وجدت) أو متاحة للجمهور مثل:
- قاعدة بيانات الأيض البشري (http://www.hmdb.ca/)
- ميتلين (http://metlin.scripps.edu/metabo_search_alt2.php)
- Mass Bank (http://www.massbank.jp/?lang=en)
- خرائط الدهون (http://www.lipidmaps.org/data/standards/index.html)
- المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا MS Search (http://chemdata.nist.gov/mass-spc/ms-search/)
- استخدم برنامجا للتنبؤ بالصيغة الجزيئية من الكتلة الدقيقة والتوزيع النظيري لخصائصك الجزيئية المهمة. في برنامج Waters ، يتم تنفيذ ذلك باستخدام أداة Elemental Comp في حزمة MassLynx.
- قم بتصفية تعريفات مستقلبات المستقلبات المرشحة من خلال: خطأ الكتلة (كما هو مناسب لمنصة أجهزتك) ، والصيغة الجزيئية المتوقعة ، والأهمية البيولوجية في الاتجاهات التي لوحظت فيما يتعلق بالتصميم التجريبي ، ووقت الاحتفاظ (على سبيل المثال ، سيكون للدهون والمركبات غير القطبية الأخرى أوقات احتفاظ أطول عند استخدام كروماتوغرافيا الطور العكسي).
- قم بإجراء تجارب لاحقة للحصول على تجزئة MS / MS للميزات الجزيئية ذات الدلالة الإحصائية. كلما كان ذلك ممكنا ، يجب أن يعتمد تحديد المستقلب على مطابقة قمم التجزئة التجريبية ووقت الاحتفاظ بمعيار أصيل تم الحصول عليه على نفس الأداة. بدلا من ذلك ، يمكن مطابقة التجزئة التجريبية مع قاعدة بيانات الطيفية.
- وينبغي تحديد الثقة في تحديد الهوية لجميع تحديدات مستقلبات التمثيل الغذائي المبلغ عنها استنادا إلى توصيات مبادرة معايير الأيض12.
المستوى 1: تحديد جزيئي واثق بناء على المعلمات التحليلية المتعامدة (الكتلة الدقيقة ، ووقت الاحتفاظ ، وتجزئة MS / MS) بالنسبة لمركب أصيل.
يشير المستوى 2 إلى قاعدة تعريف مفترضة على الخصائص الفيزيائية والكيميائية و / أو التشابه الطيفي مع الأدبيات أو المكتبات الطيفية.
يشير المستوى 3 إلى التحديد المفترض لفئة مركبة بناء على الخصائص الفيزيائية والكيميائية أو التشابه الطيفي.
يشير المستوى 4 إلى مركب غير معروف.