JP4782579B2 - タンデム型質量分析システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、タンデム型質量分析システムに関し、特に、タンデム型質量分析システムを用いた変動解析に関する。

図１を参照してタンデム型質量分析を用いた変動解析の概要を説明する。タンデム型質量分析では、先ず、試料に含まれる物質の質量分析分布を計測する。それによって、第１段の質量分析スペクトル（MS¹）が得られる。質量分析スペクトルの横軸は質量対電荷比m/z、縦軸はイオン検出数である。次に、この第１段の質量分析スペクトル（MS¹）から、イオン検出数の高い順にイオンを選択する。ここではイオンＡ、Ｂ、Ｄを選択する。こうして選択したイオンを前駆イオン又は親イオンと称する。親イオンを解離分解させ、解離分解したイオンの各々について、質量分析分布を計測する。それによって第２段の質量分析スペクトル（MS²）を得る。

第２段の質量分析スペクトル（MS²）を、予め測定した標準試料の第２段の質量分析スペクトル（MS²）と比較する。両者の間に差異があったらそのイオンを試料の変動成分と判定する。

第２段の質量分析スペクトルの比較では不十分である場合には、第３段の質量分析スペクトル（MS³）を求め、それを標準試料の第３段の質量分析スペクトルと比較して変動成分を求めてもよい。こうして、多段の質量分析スペクトルを求め、それを標準試料の質量分析スペクトルと比較することにより、より正確な試料の変動解析の結果を得ることができる。

このように、タンデム型質量分析とは、親イオンを選択し、それを解離させて質量分析を行うことを繰り返す手法をいう。

例えば、予め健常者由来の試料から質量分析スペクトル（MS²）を測定し、それを参照データベースに格納する。被検者由来の試料から得られた質量分析スペクトル（MS²）を健常者の質量分析スペクトル（MS²）と比較し、変動成分を検出する。こうして検出した変動成分から、被検者の健康状態を判定することができる。

特許文献１及び２には、被検者由来の試料より得られた質量分析スペクトルを、標準データベースに格納された健常者由来の試料より得られた質量分析スペクトルと比較する変動解析の例が記載されている。
特開２００１−２４９１１４号公報 特開２００１−３３０５９９号公報

タンデム型質量分析を用いた変動解析において、変動成分の検出精度を高くするには、選択する親イオンの数が多ければ多いほどよい。図１の例では、イオンＡ、Ｂ、Ｄを親イオンとして選択し、イオンＣを選択していない。イオンＡ、Ｂ、Ｄについて第２段の質量分析スペクトルと標準試料の質量分析スペクトルを比較したが、変動成分は検出されなかったとする。この場合、分析対象の試料は変動成分を有さないと判定される。しかしながら、もしイオンＣについて第２段の質量分析スペクトルと標準試料の質量分析スペクトルを比較したら、変動成分が検出されているかもしれない。

親イオンの数が多くなると、第２段の質量分析スペクトル（MS²）を測定する処理が増加する。通常、分析対象試料中の成分の大部分は、標準試料中に含まれる。従って、親イオンに関する第２段の質量分析スペクトル（MS²）の測定処理の大部分は無駄となっている。親イオンの数が多くなればなるほど、無駄な測定処理が増加することになる。

本発明の目的は、タンデム型質量分析によって高効率にて変動解析を行うことができるタンデム型質量分析システムを提供することにある。

本発明のタンデム質量分析システムは、以下の（１）〜（６）の工程を含む。尚、計測した第１段の質量分析スペクトルを計測MS¹データ、第２段の質量分析スペクトルを計測MS²データ、計測MS^ｎデータ等と称する。参照データベースに格納されている対応する参照試料の質量分析スペクトルを、それぞれ、参照MS¹データ、参照MS²データ、参照MSⁿデータ等と称する、
（１）参照試料について質量分析を行い、参照MS¹データ、参照MS²データ等を参照用データベースに格納する。
（２）タンデム型質量分析システムによって質量分析可能な質量対電荷比m/zの全領域を、複数の領域に分割し、所定の数のm/z領域を設定する。m/z領域Ri毎に、そこに含まれる全イオンをまとめて解離し、質量分析を行う。それによって計測MS²データを取得する。
（３）計測MS²データを参照データベースに格納された参照MS²データと比較し、両者の差異、即ち、変動成分の有無を検出する。
（４）変動成分が検出されたm/z領域に対して、そこに含まれる全イオンをまとめて解離なしの質量分析を行う。それによって計測MS¹データを得る。
（５）計測MS¹データを参照MS¹データと比較し、両者の差異を検出する。この差異から、（３）で検出した変動成分の要因であると考えられる親イオンを推定する。推定した親イオンを解離させて質量分析を行う。それによって、親イオン毎に計測MS²データを得る。この計測MS²データを参照MS²データと比較し、両者の差異、即ち、変動成分の有無を検出する。このような質量分析を必要な段数だけ繰り返す。
（６）多段の計測MSⁿデータより、参照試料に対する質量分析対象試料の変動成分の物質を同定する。

本発明によると、タンデム型質量分析によって高効率にて変動解析を行うことができる。

図２を参照して本発明によるタンデム型質量分析システムの例を説明する。本例のタンデム型質量分析システムは、クロマトグラフィー部１、イオン化部２、タンデム型質量分析部３、イオン検出部４、データ処理部５、表示部６、制御部7、ユーザ入力部８、及び、参照データベース１０を有する。タンデム型質量分析部３は、イオントラップ部3-a、イオン解離部 3-b、及び、イオン分離部3-c、を有する。

質量分析対象の試料は、タンパク質や糖鎖などの生体高分子系の物質、又は、薬剤等の低分子量物質である。試料は、先ず、クロマトグラフィー部１に導入される。クロマトグラフィー部１は、液体クロマトグラフィー（LC）又はガスクロマトグラフィー(GC)を備える。以下では、クロマトグラフィー部１は、液体クロマトグラフィー（LC）を備えるものとして説明する。

試料に含まれる物質は、液体クロマトグラフィーのカラムへの吸着力の差異に従って、時間的に分離及び分画される。試料は更に、イオン化部２にてイオン化される。尚、クロマトグラフィーを用いず、試料をインジェクションして、直接イオン化してもよい。

本発明のタンデム型質量分析では、特定の質量対電荷比m/z又は特定の質量対電荷比m/zの領域の親イオンを解離、分離する。

本例では、親イオンの解離方法として、親イオンをヘリウムなどのバッファーガスに衝突させて解離させる衝突解離（Collision Induced Dissociation）法を用いる。イオン解離部 3-bは、内部に中性ガスを充填したコリジョンセル (collision cell)を有する。

イオントラップ部3-aは、特定の質量対電荷比（m/z）又は特定の質量対電荷比（m/z）の領域の親イオンを捕獲し、それをまとめてコリジョンセルに投入する。特定の親イオンを捕獲するには、例えば、排除すべきイオンが共鳴状態となるように、所定の周波数の共鳴電圧をトラップ電圧に重畳印加させる。

イオン解離部 3-bは、特定の質量対電荷比m/z又は特定の質量対電荷比m/zの領域の親イオンを、コリジョンセル内の中性ガスと衝突させ、解離させる。親イオンを中性ガスと衝突させるには、親イオンに共鳴する周波数の電圧を印加する。こうして解離したイオンは、イオン分離部3-cにて、質量対電荷比m/z毎に分離される。

尚、イオントラップ部3-aに中性ガスを充満させて、イオントラップ部3-a内で親イオンを中性ガスに衝突させ解離させてもよい。その場合、コリジョンセルは不要である。

親イオンの解離方法として、親イオンに低エネルギーの電子を照射し、多量の低エネルギー電子を捕獲させることにより解離させる電子捕獲解離（Electron Capture Dissociation）法、親イオンにイオンビームを照射し、電子を移動させることにより解離させる電子移動解離（Electron Transfer Dissociation）法等を用いてもよい。

イオン検出部４は、質量対電荷比m/z毎に分離されたイオン数を検出し、質量分析スペクトルを出力する。データ処理部５は、イオン検出部４によって得られた質量分析スペクトルと参照データベース１０に格納されている標準試料又は参照試料の質量分析スペクトルを比較する。データ処理部５の処理の詳細は後に説明する。参照データベース１０には標準試料又は参照試料について予め計測した様々な質量分析スペクトルが格納されている。参照データベース１０に格納されている質量分析スペクトルの例は後に説明する。

計測した質量分析スペクトルは、表示部6にて表示される。データ処理部５は、参照データベース１０に格納されている質量分析スペクトルのデータとは異なるデータが得られた場合には、それを参照データベース１０に格納する。制御部７は、この一連の質量分析過程、即ち、試料のイオン化、質量分析、親イオンの選択、質量分析の繰返し、及び、データの表示を制御する。

尚、以下に、イオン検出部４によって得られる第１段の質量分析スペクトルを計測MS¹データ、第２段の質量分析スペクトルを計測MS²データ、第３段の質量分析スペクトルを計測MS³データ、第ｎ段の質量分析スペクトルを計測MSⁿデータと称する。参照データベースに格納されている対応する参照試料の質量分析スペクトルを、それぞれ、参照MS¹データ、参照MS²データ、参照MS³データ、参照MSⁿデータ等と称する。尚、第１段の質量分析スペクトルを得る場合には、イオンを解離させないで質量分析を行うが、第２段以降の質量分析スペクトルを得る場合には、イオンを解離させて質量分析を行う。

図３を参照して本発明によるタンデム型質量分析方法の概念を説明する。先ず、タンデム型質量分析システムによって質量分析可能な質量対電荷比m/zの全領域を、複数の領域に分割し、複数のマスレンジ、即ち、m/z領域を設定する。m/z領域Riの設定方法の例は後に図１７を参照して説明する。次に、m/z領域Ri毎に、各m/z領域に含まれる全イオンを解離し、質量分析を行う。こうして、計測MS²データを得る。

計測MS²データを参照データベースに格納されている参照MS²データを比較し、両者の差異を検出する。ここで差異は、イオンを表すピークの差異である。差異が検出されなかった場合には、次のm/z領域について計測MS²データを測定する。差異が検出された場合には、そのm/z領域Riの全てのイオンに対してタンデム型質量分析を行う。即ち、そのm/z領域Riの全てのイオンについて質量分析を行い、計測MS¹データ18を得る。この計測MS¹データ18を参照データベース１０内の参照MS¹データと比較し、両者の差異、即ち、変動成分を検出する。

計測MS¹データには４つのイオンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが検出され、参照MS¹データには、３つのイオンＡ、Ｂ、Ｄが含まれるものとする。イオンＣが変動成分である。そこでイオンＣを親イオンとして選択する。即ち、イオンＣが、計測MS¹データと参照MS¹データの差異の原因であると推定することができる。イオンＣについて、タンデム型質量分析を行う。それによって計測MS²データが得られる。計測MS²データを、参照データベース１０内の参照MS²データと比較し、変動成分であるイオンを検出する。更に、質量分析を繰返し、参照MSⁿデータを求めてもよい。

本発明によると最初にm/z領域毎に、計測MS²データを測定し、それを参照MS²データと比較する。比較の結果、差異があるm/z領域について、タンデム型質量分析を行い、差異がない領域については質量分析を行わない。従って、タンデム型質量分析を効率的に実施することができる。

本例によれば、タンデム型質量分析工程を効率的に実施することができるから、分析に充分な時間を割り当てることができる。従って、変動成分が微量であっても検出される可能性が高まる。

図４を参照して本発明のタンデム型質量分析システムにおける処理を説明する。ステップＳ１１にて、タンデム型質量分析システムによって質量分析可能な質量対電荷比m/zの全領域を、複数の領域に分割し、複数のm/z領域を設定する。次に、１つのm/z領域Riを選択する。

ステップＳ１２にて、選択したm/z領域R(i)に含まれる全てのイオンをまとめて解離させ質量分析する。それによって、m/z領域R(i)内の全イオンの計測MS²データ13が得られる。ステップＳ１４にて、参照データベースに格納された標準試料についての同一m/z領域R(i)内の全イオンの参照MS²データを読み出す。

ステップＳ１５にて、計測MS²データ13と参照MS²データを、リアルタイムで比較する。ステップＳ１６にて、計測MS²データ13と参照MS²データの間の差異、即ち、変動成分の有無を判定する。変動成分が無い場合には、ステップＳ１２に戻り、次のm/z領域R(i+¹)を選定する。以下、ステップＳ１２からステップＳ１６を繰り返す。

図５は、計測MS²データ13と参照MS²データの例を示す。点線で示したピークが変動成分である。

ステップＳ１６にて、変動成分があった場合には、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７にて、変動成分があったm/z領域R(k)内の全イオンについて質量分析を行い、計測MS¹データ18を得る。ステップＳ１９にて、計測MS¹データ18を参照データベースに格納された参照MS²データと比較し、変動成分を検出する。それによって、ステップＳ１６で検出した変動成分の原因であるイオンを推定し、それを親イオンとして選択する。Np個 (Np≧1)の親イオンを選択したものとする。ステップＳ１９の処理の詳細は後に説明する。

ステップＳ２０にて、Np個 (Np≧1)の親イオンに対して、解離及び質量分析を行い、計測MS²データを得る。これを参照データベースに格納された参照MS²データと比較し、変動成分を検出する。以下に、必要に応じて、第ｎ段の計測MSⁿデータを求め、変動成分を解析する。ステップＳ２１にて、次のm/z領域R(k+1)を選定し、ステップＳ１２に戻る。

図６を参照して、ステップＳ１９における計測MS²データと参照MS²データの不一致ピークの原因となる親イオンPiの推測処理の第１の例を説明する。ステップＳ２２にて、変動成分があったm/z領域R(k)の計測MS¹データ18と参照データベースに格納された参照MS¹データと比較する。ステップＳ２３にて、両者に差異があるか否かを判定する。ここでは、m/z値が異なるピークがあるかを判定する。m/z値が異なるピークが有る場合、ステップＳ２４又はステップＳ２５に進む。

m/z値が異なるピークが無い場合、計測MS²データと参照MS²データの不一致の原因が不明であるためステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６にて、計測MS¹データ18にて観測されたイオンからNp個 (Np≧1)のイオンを親イオンとして選択し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０にて、親イオンについてタンデム型質量分析を行う。

ステップＳ２３にて、m/z値が異なるピークがあると判定された場合、更に、(1)計測MS¹データ18内にm/z値が異なるピークがある場合と、(2)参照MS¹データ内にm/z値が異なるピークがある場合がある。

(1)の場合、ステップＳ２４に進み、m/z値が不一致のピークを親イオンとして選択し、ステップＳ２０に進む。ここではNp個(Np≧1)の親イオンを選択したものとする。ステップＳ２０にて、親イオンについてタンデム型質量分析を行う。

(2)の場合、ステップＳ２５に進み、参照MS¹データにあるが計測MS¹データには無いピークの情報を参照データベース10に記録し、ステップＳ２１に進む。

図７は、ステップＳ１６における、計測MS²データ13と参照MS²データの間の差異の有無を判定する処理において、点線にて示すように計測MS²データ内にm/z値が異なるピークがある場合を示す。ここでは、ステップＳ２２の参照MS¹データと計測MS¹データ18の比較において、(1)計測MS¹データ18内にm/z値が異なるピークがある場合を示す。イオンCは、計測MS¹データ18内に観測されるが、参照データベース内の参照MS¹データには観測されない。したがって、ステップＳ２６にてイオンCを親イオンとして選択し、ステップＳ２０において質量分析MSⁿ（n≧2）を行う。

図８は、ステップＳ１６における、計測MS²データ13と参照MS²データの間の差異の有無を判定する処理において、点線にて示すように参照MS²データ内にm/z値が異なるピークがある場合を示す。ここでは、ステップＳ２２の参照MS¹データと計測MS¹データ18の比較において、(2)参照データベース内の参照MS¹データにm/z値が異なるピークがある場合を示す。イオンAは、計測MS¹データ18内には観測されず、参照MS¹データに観測される。従って、イオンAは計測MS¹データ18における欠損成分である。ステップＳ２５にて、参照データベースに、イオンAを計測MS¹データ18における欠損成分として記録する。次にステップＳ２１に進む。

図９を参照して、ステップＳ１９における計測MS²データと参照MS²データの不一致ピークの原因となる親イオンPiの推測処理の第２の例を説明する。本例では、図６の第１の例と比較して、ステップＳ２３にて、m/z値が異なるピークがあると判定され、更に、(2)参照MS¹データのm/z値が異なるピークがある場合の処理が異なる。

(2)の場合、ステップＳ２５に進み、参照MS¹データにあるが計測MS¹データには無いピークの情報を参照データベース10に記録し、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６にて、計測MS¹データ18にて観測されたイオンからNp個 (Np≧1)のイオンを親イオンとして選択し、ステップＳ２０に進む。

本例では、計測MS²データと参照MS²データの不一致ピークの原因として、計測MS¹データ18における欠損成分の他にもあるか否かを確認できる。従って、本例に拠れば、参照データに対する変動成分抽出の精度向上を期待することができる。

図１０を参照して、ステップＳ１５の２つの質量分析スペクトルの間の差異、即ち、不一致ピークの有無の認定方法の他の例を説明する。図５の例では、２つの質量分析スペクトルを比較し、両者にm/z値が異なるピークがある場合には、変動成分が有ると判定した。しかしながら、本例では、２つの質量分析スペクトルを比較し、両者にm/z値が同一であっても強度が異なるピークがある場合には、変動成分があると判定する。計測MS²データに含まれる点線のピークは、参照MS²データの実線のピークと比較して、m/z値が同一であるが強度が異なる。

図４のステップＳ１５における計測MS²データ13と参照MS²データの比較処理、図６及び図９のステップＳ２２における計測MS¹データ18と参照MS¹データの比較処理において、m/z値が同一であっても強度が異なるピークがある場合には、変動成分があると判定する。

図１１を参照して、ステップＳ１９における計測MS²データと参照MS²データの不一致ピークの原因となる親イオンPiの推測処理の第３の例を説明する。ステップＳ２２にて、変動成分があったm/z領域R(k)の計測MS¹データ18と参照データベースに格納された参照MS¹データと比較する。ステップＳ２３にて、両者に差異があるか否かを判定する。即ち、m/z値が異なるピーク又はm/z値が同一であっても強度が異なるピークがあるか否かを判定する。m/z値が異なるピーク又はm/z値が同一であっても強度が異なるピークが有る場合、ステップＳ２４又はステップＳ２５に進む。

m/z値が異なるピークもm/z値が同一であっても強度が異なるピークも無い場合、計測MS²データと参照MS²データの不一致ピークの原因が不明であるためステップＳ２６に進む。以下の処理は図６に示した第１の例と同様である。

尚、本例では、ステップＳ１６における、計測MS²データ13と参照MS²データの間の差異の有無を判定する処理においても、m/z値が異なるピーク又はm/z値が同一であっても強度が異なるピークがあるか否かを判定する。

図１２は、ステップＳ１６における、計測MS²データ13と参照MS²データの間の差異の有無を判定する処理において、点線にて示すようにm/z値は同一であるが強度が異なる２つのピークが存在する場合を示す。本例では、両者間には差異があると判定し、ステップＳ１７にて、m/z領域R(k)内の全イオンについて質量分析を行い、計測MS¹データ18を得る。

ステップＳ１９にて、計測MS¹データ18より、ステップＳ１６で検出した変動成分の原因であるイオンを推定する。計測MS¹データ18のイオンＡと同一のm/z値を有するイオンが、参照データベース内の参照MS¹データに存在する。しかしながら、両者の強度は異なる。ここでは、イオンＡを親イオンとして推定する。

図１３は、ステップＳ１６における、計測MS²データ13と参照MS²データの間の差異の有無を判定する処理において、点線にて示すようにm/z値は同一であるが強度が異なる２つのピークが存在する場合を示す。従って、両者間には差異があると判定し、ステップＳ１７にて、m/z領域R(k)内の全イオンについて質量分析を行い、計測MS¹データ18を得る。

ステップＳ１９にて、計測MS¹データ18より、ステップＳ１６で検出した変動成分の原因であるイオンを推定する。計測MS¹データ18のイオンＥと参照データベース内の参照MS¹データ内のイオンＡは、m/z値も強度も異なる。従ってイオンＥを親イオンとして推定する。

本例では、参照データと実測データの比較において、ピークのm/z値の差異ばかりでなく、強度分布も考慮して、その変動部分を検出する。従って、試料中の物質の存在量、発現量に対する変動をも抽出して、その成分の同定が可能となる。

図１４を参照して本発明のタンデム型質量分析システムに設けられた参照データベース10の第１の例を説明する。参照データベース10には、参照とする試料に対して、特定のm/z領域Riについての参照MS¹データ、各m/z領域Riに含まれる全てのイオンについての参照MS²データが、LC溶出時間（保持時間）毎に格納されている。

図１５を参照して本発明のタンデム型質量分析システムに設けられた参照データベース10の第２の例を説明する。参照データベース10には、参照とする試料に対して、特定のm/z領域Riについての参照MS¹データと、各m/z領域Riに含まれる全てのイオンについてイオン毎の参照MS²データが、LC溶出時間（保持時間）毎に格納されている。

図１６は、図１５の参照データベース10の参照MS²データ13から図１４の参照データベース10の参照MS²データ13を合成する方法を説明する。LC溶出時間毎に、イオン毎の参照MS²データを、各ピークの強度比を保持した状態で、マージする。

図１７を参照して、ステップＳ１１における、複数のm/z領域を設定する処理を説明する。図１７Ａの例では、タンデム型質量分析システムによって質量分析可能な質量対電荷比（m/z）の全領域を、等分することにより、m/z領域を設定する。従って、m/z領域は全て等しい。図１７Bの例では、タンデム型質量分析システムによって質量分析可能な質量対電荷比m/zの全領域を、各計測MS¹データに含まれるピークがほぼ均等に分配されるように、分割することにより、m/z領域を設定する。図１７Ａ及び図１７Ｂの例では、各分割領域の、ちょうど境界上にイオンが出現した場合、そのようなイオンの検出は困難となり得る。

図１７Ｃの例では、各m/z領域の両側にて、隣接するm/z領域とオーバーラップする領域が設けられる。オーバーラップを設けることにより、境界上にイオンが出現した場合でも検出可能である。

図１８を参照して、本発明によるユーザ入力部８におけるユーザインターフェースの例を説明する。図１８Ａに示す例では、本発明によるタンデム型質量分析システムを「マルチプレカーサーMS²による変動成分リアルタイム抽出分析」と称し、これを利用するか否かを選択するためのインターフェースを備える。

図１８Ｂに示す例では、参照データベース10を選択するためのインターフェースを示す。図１８Ｃに示す例では、m/z領域の数及び設定方法、タンデム型質量分析の段数を指定するためのインターフェースを示す。

次に、本発明のタンデム型質量分析システムの利用方法を説明する。疾病患者の血液や尿などには、健常者のものに比べ、特異的なタンパク質の発現が見られる場合が多い。このようなタンパク質をバイオマーカーと称する。バイオマーカーとなるのは、健常者には検出されないタンパク質、健常者にも検出されるが発現量が健常者のものと異なるタンパク質などである。バイオマーカーの可能性があるタンパク質由来のペプチドが検出された場合、そのタンパク質を高精度にて同定し、定量分析する必要がある。

本発明のタンデム型質量分析システムを、バイオマーカーの探索に適用することができる。本例では、分析対象の試料は、疾病患者の血液や尿などの生体試料となる。このようなタンパク質を分析対象とする場合、トリプシン等の消化酵素で、アミノ酸１０個程度の配列からなるペプチドに分解したもの試料とする。参照データベース10には、健常者の生体試料内のタンパク質に対するタンデム質量分析データが格納されている。

生体試料中には、非常に多くのタンパク質が存在するが、その大部分は、健常者試料と疾病患者試料の双方で検出され、その差異、即ち、変動成分であるタンパク質はほんの一部である。また、変動成分であるタンパク質は微量である場合も多い。

本発明によるタンデム型質量分析システムによれば、先ず、m/z領域毎に、その領域内の全イオンについて質量分析を行い計測MS²データを得る。この計測MS²データを参照データベース10に格納された健常者の参照MS²データと比較する。変動成分がある場合には、その領域についてタンデム型質量分析を行う。

従って、本例によると、変動解析に要する時間を大幅に短縮できる。或いは、変動成分の分析の割り当てる時間が増える。従って、変動成分が微量である場合でも、積算回数を増やすことにより、感度を稼ぐことが可能となり、容易に検出することができる。

本発明のタンデム型質量分析システムの利用方法の他の例を説明する。上述の例では、参照データベース10には、健常者の生体試料内のタンパク質に対するタンデム質量分析データが格納されている。しかしながら、本例では、参照データベース10に、既に発見されたバイオマーカーについてのタンデム質量分析データが格納されている。分析対象の試料は、疾病患者の血液や尿などの生体試料である。

疾病患者の生体試料であっても、そこに含まれるタンパク質の大部分は健常者の生体試料に含まれるタンパク質と同一である。従って、生体試料中のタンパク質の大部分は、バイオマーカーと一致しない。

m/z領域毎に求めた計測MS²データを参照データベース10に格納されたバイオマーカーの参照MS²データと比較すると、大部分は一致しない。そこで、両者が一致する場合には、その領域についてタンデム型質量分析を行う。

従って、本例によると、変動解析に要する時間を大幅に短縮できる。或いは、変動成分の分析の割り当てる時間が増える。従って、変動成分が微量である場合でも、積算回数を増やすことにより、感度を稼ぐことが可能となり、容易に検出することができる。

以上説明したように、本発明によると、抽出したい成分が試料中に僅かにしか存在しない場合など、参照とするデータとの変動成分を、高速に抽出でき、また、変動成分が検出された場合のみ、詳細にタンデム質量分析するため、変動成分の高速・高精度同定を可能とする。

以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に容易に理解されよう。

従来のタンデム型質量分析方法の処理を説明する説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析システムの概略を示す図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法の概略を説明するための説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法の処理を説明する概略図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法の計測MS²データを参照データベース内の参照MS²データと比較する処理の第１の例を説明するための説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法における計測MS²データと参照MS²データの不一致ピークの原因となる親イオンPiの推測処理の第１の例を説明するための説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法の親イオンPiの推測処理の第１の例において、計測MS¹データと参照MS¹データの間に差異があり、計測MS¹データ内にm/z値が異なるピークがある場合を説明するための説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法の親イオンPiの推測処理の第１の例において、計測MS¹データと参照MS¹データの間に差異があり、参照MS¹データ内にm/z値が異なるピークがある場合を説明するための説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法における計測MS²データと参照MS²データの不一致ピークの原因となる親イオンPiの推測処理の第２の例を説明するための説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法の計測MS²データを参照データベース内の参照MS²データと比較する処理の第２の例を説明するための説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法における計測MS²データと参照MS²データの不一致ピークの原因となる親イオンPiの推測処理の第３の例を説明するための説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法の親イオンPiの推測処理の第３の例において、計測MS¹データと参照MS¹データの間に差異があり、計測MS¹データ内にm/z値が異なるピークがある場合を説明するための説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法の親イオンPiの推測処理の第３の例において、計測MS¹データと参照MS¹データの間に差異があり、参照MS¹データ内にm/z値が異なるピークがある場合を説明するための説明図である。 本発明によるタンデム型質量分析システムの参照データベースに格納されたデータの第１の例を示す図である。 本発明によるタンデム型質量分析システムの参照データベースに格納されたデータの第２の例を示す図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法において、２つの参照MS²データを合成して１つの参照MS²データを生成する方法を説明する図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法において試料イオンの質量対電荷比m/z領域を分割する方法を説明する図である。 本発明によるタンデム型質量分析方法におけるユーザインターフェースの例を示す図である。

符号の説明

１…クロマトグラフィー部、２…イオン化部、３…タンデム型質量分析部、５…データ処理部、６…表示部、７…制御部、８…ユーザ入力部、10…参照データベース、13…質量対電荷比（m/z）領域Ri内の全イオンのMS²データ、18…領域Ri内のイオンのMS¹分析データ

Claims (20)

1. 参照試料の質量分析スペクトルを格納した参照データベースと、試料に含まれる物質を分離するクロマトグラフィー部と、試料に含まれる物質をイオン化するイオン化部と、イオンを解離させるイオン解離部と、該解離イオンを分離するイオン分離部と、分離イオンを質量対電荷比m/z毎に検出して質量分析スペクトルを生成するイオン検出部と、該イオン検出部によって得られた質量分析スペクトルと上記参照データベースに格納された質量分析スペクトルを比較するデータ処理部と、を有し、
   予め設定された複数の質量対電荷比m/zの領域の各々について各質量対電荷比m/zの領域に含まれる試料中の全イオンについて解離を行って質量分析を行い、それによって得られた質量分析スペクトルである計測MS²データを上記参照データベースに格納された対応する参照試料の質量分析スペクトルである参照MS²データと比較し、両者に差があるとき、両者の差の原因となるイオンを推定するために、上記差がある計測MS²データに含まれる全イオンについて解離を行わないで質量分析を行い、それによって得られた質量分析スペクトルである計測MS¹データを上記参照データベースに格納された対応する参照試料の質量分析スペクトルである参照MS¹データと比較することを特徴とするタンデム型質量分析システム。
2. 請求項１記載のタンデム型質量分析システムにおいて、上記計測MS¹データと上記参照MS¹データの比較において、両者に差があるとき、上記計測MS¹データより所定のイオンを親イオンとして選択し、該親イオンについて解離を行って質量分析を行い、それによって得られた質量分析スペクトルである計測MS²データを上記参照データベースに格納された対応する参照試料の質量分析スペクトルである参照MS²データと比較することを特徴とするタンデム型質量分析システム。
3. 請求項１記載のタンデム型質量分析システムにおいて、上記計測MS²データと上記参照MS²データの比較において、上記計測MS²データに含まれるが上記参照MS²データに含まれないイオンがあると判定され、上記計測MS¹データと上記参照MS¹データの比較において、上記計測MS¹データに含まれるが上記参照MS¹データに含まれないイオンがあると判定されたとき、上記計測MS¹データのみに含まれるイオンを親イオンとして選択し、該親イオンについて解離を行って質量分析を行い、それによって得られた質量分析スペクトルである計測MS²データを上記参照データベースに格納された対応する参照試料の質量分析スペクトルである参照MS²データと比較することを特徴とするタンデム型質量分析システム。
4. 請求項１記載のタンデム型質量分析システムにおいて、上記計測MS²データと上記参照MS²データの比較において、上記参照MS²データに含まれるが上記計測MS²データに含まれないイオンがあると判定され、上記計測MS¹データと上記参照MS¹データの比較において、上記参照MS¹データに含まれるが上記計測MS¹データに含まれないイオンがあると判定されたとき、上記参照MS¹データのみに含まれるイオンを上記計測MS¹データの欠損イオンとして上記参照データベースに格納することを特徴とするタンデム型質量分析システム。
5. 請求項４記載のタンデム型質量分析システムにおいて、上記計測MS¹データと上記参照MS¹データの比較において、上記参照MS¹データに含まれるが上記計測MS¹データに含まれないイオンがあると判定されたとき、上記計測MS¹データに含まれるイオンから所定のイオンを親イオンとして選択し、該親イオンについて解離を行って質量分析を行い、それによって得られた質量分析スペクトルである計測MS²データを上記参照データベースに格納された対応する参照試料の質量分析スペクトルである参照MS²データと比較することを特徴とするタンデム型質量分析システム。
6. 請求項１記載のタンデム型質量分析システムにおいて、上記計測MS¹データと上記参照MS¹データの比較において、両者に差異がないと判定されたとき、上記計測MS¹データに含まれるイオンから所定のイオンを親イオンとして選択し、該親イオンについて解離を行って質量分析を行い、それによって得られた質量分析スペクトルである計測MS²データを上記参照データベースに格納された対応する参照試料の質量分析スペクトルである参照MS²データと比較することを特徴とするタンデム型質量分析システム。
7. 請求項１記載のタンデム型質量分析システムにおいて、上記計測MS²データと上記参照MS²データの比較において、上記計測MS²データに含まれるイオンと上記参照MS²データに含まれるイオンの間に互いに質量対電荷比m/zが異なるイオンがある場合と互いに質量対電荷比m/zが同一であるがイオン検出強度が異なるイオンがある場合に、両者は異なると判定することを特徴とするタンデム型質量分析システム。
8. 請求項１記載のタンデム型質量分析システムにおいて、上記計測MS¹データと上記参照MS¹データの比較において、上記計測MS¹データに含まれるイオンと上記参照MS¹データに含まれるイオンの間に互いに質量対電荷比m/zが異なるイオンがある場合と互いに質量対電荷比m/zが同一であるがイオン検出強度が異なるイオンがある場合に、両者は異なると判定することを特徴とするタンデム型質量分析システム。
9. 請求項１記載のタンデム型質量分析システムにおいて、上記参照データベースは、上記質量対電荷比m/zの領域の各々について各質量対電荷比m/zの領域に含まれる全イオンについて解離を行わないで質量分析することにより得られた質量分析スペクトルである参照MS¹データと、該参照MS¹データに含まれる全イオンをまとめて解離を行って質量分析することにより得られた質量分析スペクトルである参照MS²データを対応させて格納していることを特徴とするタンデム型質量分析システム。
10. 請求項１記載のタンデム型質量分析システムにおいて、上記参照データベースは、上記質量対電荷比m/zの領域の各々について各質量対電荷比m/zの領域に含まれる全イオンについて解離を行わないで質量分析することにより得られた質量分析スペクトルである参照MS¹データと、該参照MS¹データに含まれる全イオンの各々を解離を行って質量分析することにより得られた質量分析スペクトルである参照MS²データを対応させて格納していることを特徴とするタンデム型質量分析システム。
11. 予め計測した参照試料についての質量分析スペクトルを参照データとして参照データベースに格納する参照データベース作成ステップと、
    所定の数の質量対電荷比m/z領域を設定する領域設定ステップと、
    上記質量対電荷比m/z領域の各々について、各質量対電荷比m/z領域に含まれる試料中の全イオンをまとめて解離し、質量分析を行い、その質量分析スペクトルである予備的な計測MS²データを得る予備的な計測MS²データ計測ステップと、
    上記予備的な計測MS²データの各々を上記参照データベースに格納された対応する予備的な参照MS²データと比較し、両者の差異を検出する予備的な計測MS²データの変動検出ステップと、
    上記差異が検出された上記予備的な計測MS²データに含まれる全イオンをまとめて解離なしの質量分析を行い、その質量分析スペクトルである第１段の計測MS¹データを得る第１段の計測MS¹データ計測ステップと、
    上記第１段の計測MS¹データを上記参照データベースに格納された対応する第１段の参照MS¹データと比較し、両者の差異を検出する第１段の計測MS¹データの変動検出ステップと、
    上記予備的な計測MS²データと上記予備的な参照MS²データの差異の原因であるイオンを上記第１段の計測MS¹データの中から推定する親イオン推定ステップと、
    上記推定した親イオンを解離し、質量分析を行い、その質量分析スペクトルである第２段の計測MS²データを得る第２段の計測MS²データ計測ステップと、
    上記第２段の計測MS²データを上記参照データベースに格納された対応する第２段の参照MS²データと比較し、両者の差異を検出する第２段の計測MS²データの変動検出ステップと、
    を含むタンデム型質量分析方法。
12. 請求項１１記載のタンデム型質量分析方法において、
    上記予備的な計測MS²データの変動検出ステップにおいて、上記予備的な計測MS²データに含まれるが上記予備的な参照MS²データに含まれないイオンがあると判定され、上記第１段の計測MS¹データの変動検出ステップにおいて、上記第１段の計測MS¹データに含まれるが上記第１段の参照MS¹データに含まれないイオンがあると判定されたとき、上記親イオン推定ステップにおいて、上記第１段の計測MS¹データのみに含まれるイオンを親イオンとして選択することを特徴とするタンデム型質量分析方法。
13. 請求項１１記載のタンデム型質量分析方法において、
    上記予備的な計測MS²データの変動検出ステップにおいて、上記予備的な参照MS²データに含まれるが上記予備的な計測MS²データに含まれないイオンがあると判定され、上記第１段の計測MS¹データの変動検出ステップにおいて、上記第１段の参照MS¹データに含まれるが上記第１段の計測MS¹データに含まれないイオンがあると判定されたとき、上記第１段の参照MS¹データのみに含まれるイオンを上記第１段の計測MS¹データの欠損イオンとして上記参照データベースに格納することを特徴とするタンデム型質量分析方法。
14. 請求項１１記載のタンデム型質量分析方法において、上記予備的な計測MS²データの変動検出ステップにおいて、上記予備的な参照MS²データに含まれるが上記予備的な計測MS²データに含まれないイオンがあると判定され、上記第１段の計測MS¹データの変動検出ステップにおいて、上記第１段の参照MS¹データに含まれるが上記第１段の計測MS¹データに含まれないイオンがあると判定されたとき、上記親イオン推定ステップにおいて、上記第１段の計測MS¹データに含まれるイオンから所定のイオンを親イオンとして推定することを特徴とするタンデム型質量分析方法。
15. 請求項１１記載のタンデム型質量分析方法において、上記第１段の計測MS¹データの変動検出ステップにおいて、両者に差異がないと判定されたとき、上記親イオン推定ステップにおいて、上記計測MS¹データに含まれるイオンから所定のイオンを親イオンとして推定することを特徴とするタンデム型質量分析方法。
16. 請求項１１記載のタンデム型質量分析方法において、上記予備的な計測MS²データの変動検出ステップにおいて、上記予備的な計測MS²データに含まれるイオンと上記予備的な参照MS²データに含まれるイオンの間に互いに質量対電荷比m/zが異なるイオンがある場合と互いに質量対電荷比m/zが同一であるがイオン検出強度が異なるイオンがある場合に、両者は異なると判定することを特徴とするタンデム型質量分析方法。
17. 請求項１１記載のタンデム型質量分析方法において、上記第１段の計測MS¹データの変動検出ステップにおいて、上記第１段の計測MS¹データに含まれるイオンと上記第１段の参照MS¹データに含まれるイオンの間に互いに質量対電荷比m/zが異なるイオンがある場合と互いに質量対電荷比m/zが同一であるがイオン検出強度が異なるイオンがある場合に、両者は異なると判定することを特徴とするタンデム型質量分析方法。
18. 標準試料の質量分析スペクトルを格納した参照データベースと、被検者の検体試料についてタンデム型質量分析を行うタンデム型質量分析装置と、を有する健康診断システムにおいて、
    予め設定された複数の質量対電荷比m/zの領域の各々について各質量対電荷比m/zの領域に含まれる被検者の検体試料の全イオンについて解離を行って質量分析を行い、それによって得られた質量分析スペクトルである計測MS²データを上記参照データベースに格納された対応する標準試料の質量分析スペクトルである参照MS²データと比較し、両者に差があるとき、両者の差の原因となるイオンを推定するために、上記差がある質量対電荷比m/zの領域に含まれる全イオンについて解離を行わないで質量分析を行い、それによって得られた質量分析スペクトルである計測MS¹データを上記参照データベースに格納された対応する標準試料の質量分析スペクトルである参照MS¹データと比較する手段を有することを特徴とする健康診断システム。
19. 請求項１８記載の健康診断システムにおいて、上記参照データベースには、健常者の検体試料の質量分析スペクトルを格納されていることを特徴とする健康診断システム。
20. 請求項１８記載の健康診断システムにおいて、上記参照データベースには、バイオマーカーの質量分析スペクトルを格納されていることを特徴とする健康診断システム。

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