SAMMI：用于大分子分析的革命性新工具
——Cerno Bioscience總裁王永東博士專訪
?????? 一直以來，MassWorks引入的譜圖準確度方法創新，幫助眾多實驗室實現了更精準的分子質量測定。近年來，生物制藥領域蓬勃發展，用質譜對生物大分子進行準確定性定量的要求快速增長。但大分子在質譜中存在多電荷態，精準測定的挑戰更高，尤其是如果用四極桿質譜實現大分子的精準測定，以前幾乎是不可能完成的挑戰。2023年ASMS上，Cerno Bioscience推出SAMMI——用于大分子分析的革命性新工具，受到廣泛關注。分析測試百科網采訪了Cerno Bioscience公司總裁王永東先生，他將分享這項創新的技術，以及2020年推出的另一種自動化創新工具GC/ID，希望對所有關注質譜新技術的網友們有幫助。
?
Cerno Bioscience公司總裁王永東先生（右）分析測試百科網總經理卞利萍（左）
SAMMI：用于大分子分析的革命性新工具
? ? ???回顧開發這項技術的緣由，Cerno Bioscience公司總裁王永東先生表示：過去我們的軟件（如MassWorks）一直用于測定小分子，強調譜圖準確度，這是除了質量準確度，質譜更有用的一個信息，在單級四極桿、三重四極桿測定小分子化合物時，對于分子式的確定非常有幫助。后來有一個偶然的機會，一個俄亥俄州立大學的客戶，本來是研究大分子的，但他買了MassWorks，他就問：可以做大分子么？質譜公司配備了新的軟件系統，但沒有大分子的Deconvolution解卷積功能，因此無法計算出大分子的分子量，他們迫切需要解決這個問題。Cerno根據用戶的需求開發，將譜圖準確度的算法從小分子應用到大分子上面，再加上解卷積的算法，獲得了非常理想、用戶非常滿意的結果，因此我們推出了SAMMI，它可以對多電荷的大分子進行準確的譜圖分析，計算出其電荷，同時計算出原始質量。
? ? ???Cerno官網對SAMMI的說明是：SAMMI用一種全新的方法來分析包括多肽、寡核苷酸、蛋白質等各種大分子，使用譜圖準確度的專利技術，和基于第一原理的直接分析模型。它分析多電荷分子的每個離子，不僅提供中性質量，還提供所有電荷態的豐度分布。使用 SAMMI，可以簡單、直觀和自信的方式直觀地獲得結果。由于它基于透明的直接分析模型，因此無需調整參數，SAMMI使用起來既簡單又可靠。SAMMI還可以輕松解釋修飾和加合物，不僅可以確定未知分子的準確中性質量，還可以準確確認分子的序列/分子式及其加合物，修飾，雜質和同位素標記。
? ? ???SAMMI依靠Cerno的專利MS校準方法TrueCal?，該方法可顯著提高質譜圖精度，可以對任何給定離子的質譜圖進行最準確的建模，而無論其處于何種電荷態。它顯著改善了低分辨率質譜的分析結果，使其性能接近更昂貴的高分辨率儀器，既適合研究，也適合用四極桿質譜做高通量篩選或質量控制。
經SAMMI分析為未知的修飾蛋白，含有3種成分。實際分子量27816.36，SAMMI估計分子量為27816.15。數據由蘇黎世大學提供，由瑞士國家科學基金會資助
? ? ???王永東進一步闡釋了SAMMI為客戶帶來的三大好處。
? ? ???首先是非常準確，SAMMI的算法中考慮了譜圖準確度、質量準確度，所以計算的質量非常準確。在單級四極桿上，大分子質量準確度可以達到<1Da，很接近于高分辨質譜質量計算的結果。另一方面更重要的是，該算法是完全透明的，顯示出計算的中間步驟，使用者可以一眼看出，哪些地方算得是正確的，哪些地方算得是不正確的，還有哪些雜質的質量還沒有考慮、還沒有計算出來，這些都可以通過譜圖來確定，從而判斷結果是否可靠。此前人們常用的大分子分子量計算軟件（如MaxEnt），得到結果后不知是否可信，結果錯了也不知錯在何處。第三，可以進行準確的定性和定量，所有的計算考慮了大分子不同的電荷態。其實，不同的雜質在不同電荷下，相對濃度是有變化的，所以每個電荷下應該進行分別計算，計算完成后再將濃度加合，在科學上才是更合理的計算方法，其最大好處是可實現定量。有多種組分存在的情況下，不同組分相對濃度同電荷有很大關系，如果假設成一個常數，假設相對濃度和電荷無關做一個籠統的計算，最后會產生很大的系統誤差。而使用過去的軟件，用戶由于看不見中間過程，看不見質譜圖，根本不知道誤差從哪里來，就無法實現準確定量。總結來看，SAMMI在大分子的定性定量測定中，不僅非常準確，而且計算的中間過程對用戶完全透明，可信度高。
針對所提出的序列及其它5種成分（加合物和修飾，頂圖）分析50nt RNA。幾乎90%的優異譜圖精度（中圖）證實了化合物、加合物和修飾，以及所有電荷態的詳細定量相對豐度分布（底圖）。插圖顯示了-16電荷態下譜圖擬合準確度的詳細信息。
? ? ???SAMMI的應用包括三方面，首先是聚合物分析。比如化學工業的聚合物，大分子，它有多電荷的分布；其次是寡核苷酸，如DNA、RNA生物分子；第三是蛋白質和多肽的分析，Protein和多肽。無論是低分辨的四極桿質譜還是高分辨的Q-TOF、Orbitrap質譜都適用。當然高分辨定性時質量誤差本來就很小，通過校正譜圖準確度后再進行計算，定性和定量能力將得到進一步提高。
? ? ???SAMMI的另一個客戶來自于蘇黎世大學，他們對SAMMI評價很高。各個大學進行大分子分析時，都很喜歡SAMMI軟件。他們有的沒有高分辨的儀器，有的需要及時分析而不能耐心等待高分辨儀器，而且面對的樣品各式各樣，通常需要對合成或純化后的樣品進行質譜分析證實，比如化合物是否正確，純度如何，有哪些雜質等，對于小分子可以及時反饋判斷合成路線、產率、副產物，對于生物大分子可以及時了解生物活性。
? ? ???也許有人會問，大分子分子量計算，網上不是有一些免費版么？王永東笑著說：“其實每個用戶都可以自己寫一個類似的軟件，但不準確。”因為SAMMI經過了譜圖準確度的校正，先把各個電荷態的質量校正得很準確，再進行解卷積處理，這樣得到的結果更加準確可信。此外，SAMMI支持所有的商用質譜儀，無論您實驗室使用哪種質譜儀，都可以使用SAMMI，迅速進行大分子的準確定性定量，讓用戶使用更方便。
? ? ???而且，現在還有一個好消息是，為了拓展SAMMI新產品的市場，只要購買MassWorks的最新版本，就已經包括SAMMI的所有功能，不用額外付費；如果用戶已經有舊版本的MassWorks，也可以付少量的費用進行升級。? ? ??
每天>20個樣品的GCMS分析，GC/ID讓一切全自動
? ? ???Cerno還推出了GC/ID，現已更新為4.0版本，王永東介紹其開發緣由時說：MassWorks是一個研究軟件，用戶需手工操作，選好一個色譜峰，再去分析其中的離子。很多用戶對MassWorks提高鑒定結果準確度的特性非常感興趣，但他們說：我們一天要進20-30個樣，不可能每個樣品都打開，然后手動找出來，查NIST譜庫，還要寫報告，太麻煩了，能否為我們開發一款全自動的軟件？
? ? ???很多GC-MS的用戶需要這種功能，他們每天運行幾十個樣品，每個樣品需要做所有峰的處理，對所有峰對應的質譜圖做校正，對重疊峰做解卷積，搜庫，半定量，甚至進一步確認精準質量和保留指數（retension index），還要出報告，報告還要能夠審查修改。
? ? ???因此，Cerno開發了GC/ID軟件，專門為每天處理幾十個GC-MS樣本的客戶設計，提高工作效率，降低人工成本。GC/ID在北美廣受歡迎，特別是CRO和第三方檢測機構, 大的檢測機構一次就訂購10份。當實驗室每天運行幾十個樣品時，GC/ID可以大幅增加工作效率，降低人工成本。比如某些客戶做醫療器械，有些塑料或金屬外殼，放久了會反應產生一些反應或降解產物，滲出或滲透后對人體有害，因此所有制藥公司和醫療器械公司，都需要對Extractable & Leachables (E&L)進行很仔細的檢測。比如Apple的iWatch，戴在手上久了就會有物質跑出來，甚至鉆進皮膚可能致癌，上述這些均需要GC-MS來檢測，都需要出報告。
? ? ???GC-MS的常見分析方法需要很多手工部分，還需要GCMS的專家，比如博士或有多年經驗，才能寫這樣的報告。而GC/ID實現了上述過程的全自動操作，還包括了保留時間指數，譜圖準確度校正，標出各個化合物的精準質量等功能，省時間、省成本。
GC/ID功能 | 優勢 |
正向檢索 | 使用行業標準NIST庫 |
反向檢索 | 用于自動匹配質量檢查和混合物檢測 |
保留指數（RI）匹配 | 證實正確的化合物，消除不正確的匹配 |
自動或外部RI校準 | 輕松靈活的RI校準，有無標準品均可 |
精確質量化學式確認 | 提高庫中化合物確認的可靠性，幫助鑒定不在庫中的化合物 |
高級解卷積 | 最大限度地減少錯誤的譜圖匹配，并解析出傳統方法無法解析的共流出化合物 |
彩色突出顯示 | 將以上所有指標綜合讓正確結果一目了然 |
不限供應商 | 適用于所有品牌的GC/MS系統 |
GC/ID通過對結果進行顏色編碼（Magic Highlighter），一眼就能看出每個峰的ID置信度：藍色=高，黃色=中，紅色=低。這是通過對每個峰的純度（Mix）、正向和反向匹配值（NIST，RevS）、保留指數匹配（RI-Fit）、分子離子（SA-M）以及碎片離子（SA-F）的精確質量/譜圖精度進行綜合評估來自動完成的。
如果您對SAMMI、MassWorks、GC/ID感興趣，請聯系綠綿科技
