Identity Search of GC-MS Data with SearchIt/MineIT

Význam tématu

V dnešní analytické praxi je rychlá a spolehlivá identifikace sloučenin pomocí plynné chromatografie hmotnostní spektrometrie (GC-MS) klíčová pro farmaceutický výzkum, potravinářské kontroly, environmentální analýzy i forenzní laboratoře. Metody nezávislé na dodavateli přístrojů umožňují standardizaci zpracování dat, snadnou výměnu spekter a vyšší reprodukovatelnost výsledků napříč laboratořemi.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem předloženého materiálu je ukázat postup provedení vyhledávání identity spektra GC-MS v softwarovém balíku KnowItAll. Popisuje přenos spektra z modulu ProcessIt do prostředí SearchIt a následnou vizualizaci výsledků v MineIt. Součástí je nastavení parametrů vyhledávání v rozsáhlých knihovnách a tipy pro efektivní prohlížení a porovnávání výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

Proces identifikace probíhá ve třech krocích:

• ProcessIt – odečtení pozadí a příprava spektra.
• SearchIt – volba knihoven (např. MS(GC)), výběr algoritmu podobnosti (jednodotový kosinový součin), nastavení počtu maximálních zásahů (např. 50) a případně úprava minimálního počtu peakového signálu.
• MineIt – zobrazení výsledků, nabídka zobrazení „butterfly“ nebo spektrálního odčítání, aktivace implicitních vodíků pro lepší vizualizaci struktur.

Instrumentace:

• Softwarové moduly KnowItAll: ProcessIt, SearchIt, MineIt
• GC-MS přístroj (ne specifikováno, kompatibilní s KnowItAll)

Hlavní výsledky a diskuse

Popisovaná pracovní postupná sekvence umožňuje:

• Bezproblémový přenos dat mezi moduly kurzovitého workflow.
• Flexibilní databázové vyhledávání v rozsáhlých knihovnách až 1,2 milionu záznamů.
• Přehledné vyhodnocení podobnosti a rychlé porovnání výsledků klávesovými šipkami.
• Ukládání jednotlivých relací vyhledávání do samostatných záložek pro pozdější revizi.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace tohoto postupu přináší následující výhody:

• Zvýšení reproducibility výsledků mezi laboratořemi.
• Úsporu času díky intuitivním uživatelským rozhraním.
• Možnost sledovat historii parametrů vyhledávání a rychle je upravovat.
• Kompatibilitu spekter z různých GC-MS přístrojů.

Budoucí trendy a možnosti využití

V oblasti zpracování GC-MS dat se očekává:

• Integraci umělé inteligence pro vylepšené skórování a predikce struktur.
• Cloudové platformy pro sdílení a kolaboraci nad spektrálními daty.
• Automatizované volby optimálních parametrů vyhledávání na základě typu vzorku.
• Rozšíření knihoven o experimentální a in silico generovaná spektra.

Závěr

Popsaný workflow v softwaru KnowItAll představuje robustní a přehledný nástroj pro identifikaci sloučenin pomocí GC-MS. Díky modulárnímu přístupu ProcessIt → SearchIt → MineIt je možné dosáhnout rychlých a spolehlivých výsledků, které podporují rozhodování v analytice i výzkumu.

Reference

• James Little: Identity Search of GC-MS Data with SearchIt/MineIT. Handout for KnowItAll Mass Spectrometry Training Videos (2022).
• Little Mass Spec and Sailing, https://littlemsandsailing.wordpress.com