22. Škola MS: ChromaTOF Tile uživatelsky přívětivé vyhledávání rozdílů v „omických“ datech měřených v GC×GC

Význam tématu

Urychlení a zefektivnění porovnávání rozsáhlých dat z dvousměrné plynové chromatografie s TOF hmotnostní spektrometrií (GC×GC-TOF MS) je zásadní pro identifikaci biomarkerů, kontrolu jakosti potravin, forenzní analýzy, environmentální sledování i studium petrolea a metabolomiky. Pokročilé statistické metody umožňují odhalit významné rozdíly mezi skupinami vzorků rychleji a objektivněji než tradiční přístupy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem článku je představit nový nástroj ChromaTOF Tile pro uživatelsky přívětivé vyhledávání rozdílů mezi vzorkovými skupinami v omických datech získaných metodou GC×GC-TOF MS. Popisuje princip, pracovní postup i hlavní výhody nástroje oproti dosavadním metodám.

Použitá metodika a instrumentace

Nástroj využívá algoritmus Tile Based Fisher Ratios (TBFR) vyvinutý profesorem R. Synovcem, který:

• Rozdělí chromatogram na časové dlaždice (tiles) podle zvolené velikosti.
• Normalizuje surová data na nominalizované hodnoty pro rychlé zpracování.
• Vypočítává pro každou dlaždici a nominální hmotnost Fisherův poměr mezi skupinami vzorků.
• Filtruje a kóduje významné rozdíly na základě statistických parametrů a odborné kurace (ruční nebo automatizované).

Použitá instrumentace:

• GC×GC-TOF MS platformy LECO: Pegasus® BT 4D, Pegasus® GC-HRT+ 4D, Pegasus® HT a původní Pegasus 4D.
• Software ChromaTOF Tile 2021.

Hlavní výsledky a diskuse

Nástroj byl úspěšně ověřen na různých typech vzorků (káva, potraviny, voda, ropné produkty, biologické extrakty). Klíčové výsledky:

• Rychlé a graficky přehledné vyznačení dlaždic s významnými rozdíly pomocí teplotních map a konturogramů.
• Podpora kurace dat: filtrování zón s ruchem (bleed, rozpouštědlo), automatická či manuální selekce masek.
• Interaktivní analýza pomocí PCA, zobrazení náboje (loadings) a paleta barev pro rychlou orientaci.
• Export vybraných chemických znaků (features) do CSV a kompatibilita s externími platformami (např. MetaboAnalyst).

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby analýzy z týdnů až dnů na hodiny či minuty.
• Objektivní identifikace rozdílů pro biomarkerové studie, QC/QA v potravinářství a farmaceutickém průmyslu, forenzní a environmentální aplikace.
• Možnost práce se širokou škálou vzorků za předpokladu stabilní retence bez nutnosti další alignace dat.
• Využití replikátů pro robustní statistické vyhodnocení.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dalších statistických metod a strojového učení pro vícerozměrnou analýzu.
• Rozšíření o funkce neddyšmodulace a automatické alignace pro vyšší variabilitu dat.
• Využití v multiomických studiích a kombinace s dalšími spektrometrickými technikami.
• Další normalizační strategie a modulace parametrů přizpůsobená specifickým aplikacím.

Závěr

ChromaTOF Tile představuje revoluční přístup k porovnávání velkých omických datasetů získaných metodou GC×GC-TOF MS. Díky pokročilé statistice, uživatelsky přívětivému rozhraní a kompatibilitě se širokou řadou instrumentace významně zrychluje a zpřesňuje identifikaci rozdílů mezi skupinami vzorků.

Reference

• Synovec R. et al. Tile Based Fischer Ratios (TBFR), základní algoritmus pro statistickou analýzu GC×GC dat.