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数据非依赖采集(DIA)的应用前景

液质联用(LCMS)

  • 如果有人看过AB SCIEX TripleTOF5600+的宣传资料,就会发现这台质谱有一个非常特殊的工作模式叫:SWATH(sequential window acquisition of all theoretical spectra)。这实际上是一种DIA(data-independent ·acquisition)采集策略。

    不同与过去的MSE采集方式,SWATH利用5600+前端的四级杆将某个质量范围内的母离子分为若干个窗口,然后分别打碎,采集它们的二级谱图,最后再利用参考信息、离子共洗出等方式对得到的信息进行二次分析,从中提取有用的数据。这种采集方式的灵敏度和准确率介于MRM与survey scan之间,最大的优点是无缝的采集的所有碎片信息,是一种理论上非常完美的谱图采集方式。

    这个方法有AB公司的Reudi教授于2012年首先提出,并应用于蛋白质组学研究,发了一篇引用极高的MCP文章,利用SWATH扫描400-1200范围内的所有离子碎片,窗口为25Da。接着热电公司迅速跟进,在自家的Orbitrap质谱上也实现了类似的功能,所不同的是由于Orbitrap扫描速度有限,因此扫描范围变为400-900,但是利用特殊的后处理技术将窗口缩小为4Da,非常令人惊叹,该结果发表在nature method上。

    2013年底,nature method在同一期连续发表了两篇文章,都是通过亲和色谱的方式,利用SWATH方法研究蛋白与蛋白的相互作用,两篇文章的数据采集和实验操作部分基本相同,不同之处在于数据后处理的方式。

    SWATH的代谢物鉴定方面也有一篇文章报道,该文章将TOFMS+IDA(DBS) TOFMS+IDA(MMDF) TOFMS+SWATH 和TOFMS+MSE四种工作模式的代谢物检出效率和响应进行对比,其中前两种为DDA采集策略,后两种是DIA采集策略,结果发现DIA策略比DDA策略有更高的代谢物检出率,但是响应不及DDA高。个人分析产生这种结果的原因是因为DIA策略采取全谱打碎因此不会遗漏任何代谢物碎片,而DDA涉及触发条件的优化问题,会遗漏部分代谢物的二级谱图。但是定量时由于DIA利用二级离子定量但是无法优化CE和DP;而DDA使用一级离子定量,因此响应上DDA要好过DIA。

    个人一直对这个工作模式非常感兴趣,想请教论坛的各位大声几个问题:

    1、DIA的数据解读存在哪些困难,目前我的感觉除了灵敏度不如production ion,数据处理的难点在哪里?

    2、会不会成为继iTRAQ技术之后,新的组学研究通用方法?

    3、作为资深的质谱者,大神们如何看待这个技术?
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  • 第1楼2014/05/07

    商业噱头而已,到这会儿,计算能力发展到足够高,可以解析DIA的数据,DIA就应运而生了,这个想法在串联质谱诞生不久后大概就有了吧,只是那时候解析能力跟不上
    另外,DIA的窗口选择也面临着灵敏度和扫描速率的均衡取舍,而且,目前基本上只能适用用蛋白组,虽然代谢组的DIA也开始发展了,但要困难得多
    最后,Reudi不是AB公司的,他是ETHZ的一个教授,iTRAQ也没成组学通用研究方法

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  • lzhwin

    第2楼2014/05/07

    多谢大神指出文章中的漏洞,不过iTRAQ难道不是现在最受认可定量蛋白质组学研究方法吗?

    而且,公司可以拿很多东西来做噱头,夸大它们的作用,误导用户,但是文章实打实的啊,三篇nature method,而且出自两家不同的公司,这本杂志的论文有这么好发?

    剑(kreanu) 发表:商业噱头而已,到这会儿,计算能力发展到足够高,可以解析DIA的数据,DIA就应运而生了,这个想法在串联质谱诞生不久后大概就有了吧,只是那时候解析能力跟不上
    另外,DIA的窗口选择也面临着灵敏度和扫描速率的均衡取舍,而且,目前基本上只能适用用蛋白组,虽然代谢组的DIA也开始发展了,但要困难得多

    最后,Reudi不是AB公司的,他是ETHZ的一个教授,iTRAQ也没成组学通用研究方法

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  • 第3楼2014/05/08

    额,我不是神马大神。。。

    iTRAQ为代表的同位素标记法确实很简便易用,但是技术角度来讲,毕竟多了一个步骤,而且最严重的问题是,不是所有人用得起,Thermo收购Life Tech之后,iTRAQ和TMT的竞争随之消失,对用户不一定是件好事。Label free才越来越流行,但是还有很长的路要走,特别是仪器公司没有钱赚,工业界的研究就少了

    文章是铁打的,但是宣传超出文章范围的部分,我就认为是噱头了,特别是相互攻击,觉得自家很牛,别人都是垃圾的部分

    当然,我没有要唱衰DIA的意思,只是觉得它没有像某些公司宣称的如何划时代。

    lzhwin(lzhwin) 发表:多谢大神指出文章中的漏洞,不过iTRAQ难道不是现在最受认可定量蛋白质组学研究方法吗?

    而且,公司可以拿很多东西来做噱头,夸大它们的作用,误导用户,但是文章实打实的啊,三篇nature method,而且出自两家不同的公司,这本杂志的论文有这么好发?

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  • xueliwu2000

    第4楼2014/05/09

    很同意您的意见!Natrue method确实非常难以发表,全中国一年发表的量不超过5篇!是Nature系列期刊最难发表的!Reudi教授是

    蛋白质组最著名的科学家!AB跟他合作可能也考虑了市场的因素!SWATH确实对于定量蛋白质组是个很好的工具,但是文章的发表绝不是仅仅因为这个方法!SWATH的出现主要是为了防止传统DDA或IDA丢失数据,但是我同样认为不是一个划时代的技术!SWATH确实如剑老师所说只能在灵敏度和速度间取舍,且速度一般最高只能在10Hz!多年前,waters就推出了MSe的方法!在防止数据丢失上SWATH不如MSe!依然存在数据信号丢失的可能!但是MSe产生的数据量实在太大了!近年来对于蛋白质组最具创新的可能就是Orbi技术包括ETD等的出现了!

    剑(kreanu) 发表:额,我不是神马大神。。。

    iTRAQ为代表的同位素标记法确实很简便易用,但是技术角度来讲,毕竟多了一个步骤,而且最严重的问题是,不是所有人用得起,Thermo收购Life Tech之后,iTRAQ和TMT的竞争随之消失,对用户不一定是件好事。Label free才越来越流行,但是还有很长的路要走,特别是仪器公司没有钱赚,工业界的研究就少了

    文章是铁打的,但是宣传超出文章范围的部分,我就认为是噱头了,特别是相互攻击,觉得自家很牛,别人都是垃圾的部分

    当然,我没有要唱衰DIA的意思,只是觉得它没有像某些公司宣称的如何划时代。

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  • xueliwu2000

    第5楼2014/05/09

    我觉得SWATH数据处理最大的难点在于母离子与子离子归属问题,需要有一定的参考信息!

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  • lzhwin

    第6楼2014/05/09

    为什么SWATH得到的数据量不如MSE呢?分段打碎为什么会丢失数据?为什么扫描速度小于100ms会影响结果?

    为什么我总觉得Orbitrap的高分辨率很鸡肋呢?250000分辨率时扫描速度只有1.2Hz,可以说只能做一级谱图扫描,完全不能做DDA。分辨率80000的时候速度只有5Hz多一点(可能有记错),1托4的DDA扫描完全不够用啊,扫描速度增加到8-10Hz的时候,分辨率就已经跟TOF没区别了。现在的代谢组和蛋白质组分析,只有一级结构是远远不够的吧?

    其实我的感觉是DIA本质上是一个数据后处理方法,前面怎么做大家都能想得到,关键是数据怎么处理。如果你对比一下2012年那篇MCP和2013年底那篇nature method,就会发现一年多的时间,他们的进步真的不小。

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  • xueliwu2000

    第7楼2014/05/09

    楼上老师说的挺好的!
    但Orbi出的三大期刊的文章CNS太多了,呵呵!
    当全球主要的蛋白质组科学家很多都去选择Orbi的时候,我想肯定有一定道理!Orbi做蛋白质组也并不是完全以分辨率取胜的!好像没有哪款Orbi的分辨率是25万的,只有Elite是24万,Fusion是45万!
    当然,没有哪台仪器是完美的,Orbi,waters,AB,Bruker都有自己的优点和特色!都有一些列发表在CNS的文章!仅仅从几篇文章去判断一个机型的好坏,太片面了!文章与仪器有一定关系,但更重要的是idea!
    另外,SWATH是25Da范围内同时采集所有MS/MS数据(四级杆还是需要做选择,选择的过程就会产生数据丢失的可能),MSe是全质量数范围采集MS与MS/MS数据,到底哪个丢失信号的概率大我想很清楚了!waters的这个MSe专利其实是在数据处理方法上,不是仪器硬件本身!SWATH如果用在定量蛋白质组,是个不错的工具!

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  • 六味地黄丸

    第8楼2014/05/15

    据我了解,SWATH是同时采集MS&MSMS数据,MSe也是。只不过前者是采取多频段全覆盖的思路,而后者因为技术出来比较早,所以采取了全覆盖的思路。也算是为别的仪器设计思路做了不少的贡献。

    存在疑问的是,AB的四级杆存在所谓的“选择的过程就会产生数据丢失的可能”,其他家的为何不存在呢?

    其实各家的机器确实各有所长,只是看使用人员的关注度罢了。

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  • hujiangtao

    第9楼2014/05/20

    应助达人

    这个概念头一次听说

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  • heluluda

    第10楼2016/08/07

    版主能解释一下数据依赖采集么?

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