质谱(Mass Spectrometry, MS)与药学研究 (8)

跨界混搭新名词
学科交叉老话题

跨界(crossover)和混搭(mix and match)是当前比较流行的新名词，尤其在其进入互联网以后，被一些大V、名嘴给吹的妇孺皆知，像我等躲在角落搞研究的人，也不能豁免。罗胖子罗歪嘴整天在微信上宣扬下一代的商业模式，其核心就是通过跨界来寻找新的商机，他疯狂的把房子都卖了，以显示其对新的互联网模式的支持。每个人自有其精彩的生活方式，这不是我们关注的重点，只是其提到的跨界概念，在我们药学领域也广泛存在，今天我们就来谈谈药学领域的跨界问题。不过，在药学领域，这个不叫跨界，也不叫混搭，一般称为“学科交叉（inter-discipline）”，可以是用一个学科的技术解决另一个学科的问题，也可以是一个学科的思想启发另一个学科。本质来讲，药学就是学科交叉而来的，比如药物学与化学、物理、计算机等学科的交叉，产生了药物化学、药物分析学、药剂学、药物动力学，药物计量学等，目前，一些新出现的研究领域，更是学科交叉的典范，比如各种组学、网络药理学、计算毒理等。

我对研究的看法是专注一个领域，但不局限于一个领域的技术和思路，“他山之石可以攻玉”，对于其他学科的好东西，“拿来主义”是个不错的做法。我从2001年开始接触质谱，一开始是用来研究药物的代谢产物，到了2005年，开始用来研究中药化学成分的鉴定，一口气在RCM和JMS上发了多篇成分鉴定的文章。后来发现，这类工作基本就是个体力活，难道科研就是这样吗？能否有点不一样的东西呢？随着仪器的进步，从药材或中成药的提取物到LC-MS数据采集，这个过程越来越程序化和自动化，而对采集以后的数据分析却是最耗时和难以自动化的过程！我本身有点编程的基础，其实就一点点，仅是本科时用来追女生的那点玩意儿。那时就想，是否可以用计算机技术来提高LC-MS数据分析的效率呢？可否让程序来模拟人分析数据的过程呢？至少有某些步骤是可以通过计算机来提高效率的，于是我在不同方面做了一些粗浅的尝试，也写了一些小工具：

1. 【加合离子计算器】adduct ions cal：

• 功能：判断全扫描质谱图中所有可能加合离子的类型；
• 参数文件中提供了常见MS中加合离子的类型，可自己增加；
• 使用方法：在Finnigan工作站中，选中化合物的质谱图，右键“Export–>Clipboard (Exact Mass)”，把质谱数据拷贝到剪切板，然后点程序右下角的“Paste MS”；选一个可能的准分子离子（默认是最高的），点“Go”运行，匹配的加合离子及其类型显示在中间文本框中。
• 双击程序中间的空白区域有惊喜！

这个程序的年份有点老了，有很多不足的地方：(1) 不能自动判断哪个是准分子离子，需要人工指定，然后看看哪种情况可计算得到的加合离子与实际质谱图最匹配（上图中那个11 results，指找到11个匹配的离子）；（2）仅支持Thermo Finnigan的工作站。

2. 【质谱数据整理工具】Mass 2 Table 2.1 多级质谱数据整理利器，MS文章发表必备神器！

• 功能：自动将Finnigan获得多级质谱数据转化成文章发表需要的格式：质荷比(丰度)；同时输出绝对强度和相对强度；可调整输出的小数点位数和截止的最小丰度
• 使用方法：在Finnigan工作站中，选中化合物的多级质谱图，右键“Export–>Clipboard (Exact Mass)”，把质谱数据拷贝到剪切板，然后点程序右上角的“Convert”；调整小数点位数或截止丰度后，点“Apply again”；点窗口下面的“Copy”按钮拷贝相关的数据到剪贴板。
• 双击窗口空白区域有惊喜！

这个工具以前仅供我们自己实验室的内部人使用，现在免费开放，希望更多的人受益。程序只支持Finnigan数据的转化，是否开发支持其他工作站的版本，以后再考虑。

还有一些更专的工具，估计大家用处不大，自己先藏着了。最后介绍一下我们另外一个重量级的工具CTCM，其全称为“Classifier for Traditional Chinese Medicine”。CTCM根据天然产物加合离子模式的不同，将复杂的LC-MS数据集分成多个子集，一方面简化了TIC中成分的分辨，也简化了质谱图，使判断准分子离子峰更容易。

CTCM软件是建立在Matlab环境中的，我们已经申请软件著作权(软著登字第0670840号)，文章发表在Journal of Chromatography A (Virtual separation of phytochemical constituents by their adduct-ion patterns in full mass spectra)上，欢迎与我们开展相关合作研究。

（待续）