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SAMMI：用于大分子分析的革命性新工具

2023.6.26

——Cerno Bioscience总裁王永东博士专访

一直以来，MassWorks引入的谱图准确度方法创新，帮助众多实验室实现了更精准的分子质量测定。近年来，生物制药领域蓬勃发展，用质谱对生物大分子进行准确定性定量的要求快速增长。但大分子在质谱中存在多电荷态，精准测定的挑战更高，尤其是如果用四极杆质谱实现大分子的精准测定，以前几乎是不可能完成的挑战。2023年ASMS上，Cerno Bioscience推出SAMMI——用于大分子分析的革命性新工具，受到广泛关注。分析测试百科网采访了Cerno Bioscience公司总裁王永东先生，他将分享这项创新的技术，以及2020年推出的另一种自动化创新工具GC/ID，希望对所有关注质谱新技术的网友们有帮助。

Cerno Bioscience公司总裁王永东先生（右）分析测试百科网总经理卞利萍（左）

SAMMI：用于大分子分析的革命性新工具

回顾开发这项技术的缘由，Cerno Bioscience公司总裁王永东先生表示：过去我们的软件（如MassWorks）一直用于测定小分子，强调谱图准确度，这是除了质量准确度，质谱更有用的一个信息，在单级四极杆、三重四极杆测定小分子化合物时，对于分子式的确定非常有帮助。后来有一个偶然的机会，一个俄亥俄州立大学的客户，本来是研究大分子的，但他买了MassWorks，他就问：可以做大分子么？质谱公司配备了新的软件系统，但没有大分子的Deconvolution解卷积功能，因此无法计算出大分子的分子量，他们迫切需要解决这个问题。Cerno根据用户的需求开发，将谱图准确度的算法从小分子应用到大分子上面，再加上解卷积的算法，获得了非常理想、用户非常满意的结果，因此我们推出了SAMMI，它可以对多电荷的大分子进行准确的谱图分析，计算出其电荷，同时计算出原始质量。

Cerno官网对SAMMI的说明是：SAMMI用一种全新的方法来分析包括多肽、寡核苷酸、蛋白质等各种大分子，使用谱图准确度的专利技术，和基于第一原理的直接分析模型。它分析多电荷分子的每个离子，不仅提供中性质量，还提供所有电荷态的丰度分布。使用 SAMMI，可以简单、直观和自信的方式直观地获得结果。由于它基于透明的直接分析模型，因此无需调整参数，SAMMI使用起来既简单又可靠。SAMMI还可以轻松解释修饰和加合物，不仅可以确定未知分子的准确中性质量，还可以准确确认分子的序列/分子式及其加合物，修饰，杂质和同位素标记。

SAMMI依靠Cerno的专利MS校准方法TrueCal™，该方法可显著提高质谱图精度，可以对任何给定离子的质谱图进行最准确的建模，而无论其处于何种电荷态。它显著改善了低分辨率质谱的分析结果，使其性能接近更昂贵的高分辨率仪器，既适合研究，也适合用四极杆质谱做高通量筛选或质量控制。

经SAMMI分析为未知的修饰蛋白，含有3种成分。实际分子量27816.36，SAMMI估计分子量为27816.15。数据由苏黎世大学提供，由瑞士国家科学基金会资助

王永东进一步阐释了SAMMI为客户带来的三大好处。

首先是非常准确，SAMMI的算法中考虑了谱图准确度、质量准确度，所以计算的质量非常准确。在单级四极杆上，大分子质量准确度可以达到<1Da，很接近于高分辨质谱质量计算的结果。另一方面更重要的是，该算法是完全透明的，显示出计算的中间步骤，使用者可以一眼看出，哪些地方算得是正确的，哪些地方算得是不正确的，还有哪些杂质的质量还没有考虑、还没有计算出来，这些都可以通过谱图来确定，从而判断结果是否可靠。此前人们常用的大分子分子量计算软件（如MaxEnt），得到结果后不知是否可信，结果错了也不知错在何处。第三，可以进行准确的定性和定量，所有的计算考虑了大分子不同的电荷态。其实，不同的杂质在不同电荷下，相对浓度是有变化的，所以每个电荷下应该进行分别计算，计算完成后再将浓度加合，在科学上才是更合理的计算方法，其最大好处是可实现定量。有多种组分存在的情况下，不同组分相对浓度同电荷有很大关系，如果假设成一个常数，假设相对浓度和电荷无关做一个笼统的计算，最后会产生很大的系统误差。而使用过去的软件，用户由于看不见中间过程，看不见质谱图，根本不知道误差从哪里来，就无法实现准确定量。总结来看，SAMMI在大分子的定性定量测定中，不仅非常准确，而且计算的中间过程对用户完全透明，可信度高。

针对所提出的序列及其它5种成分（加合物和修饰，顶图）分析50nt RNA。几乎90%的优异谱图精度（中图）证实了化合物、加合物和修饰，以及所有电荷态的详细定量相对丰度分布（底图）。插图显示了-16电荷态下谱图拟合准确度的详细信息。

SAMMI的应用包括三方面，首先是聚合物分析。比如化学工业的聚合物，大分子，它有多电荷的分布；其次是寡核苷酸，如DNA、RNA生物分子；第三是蛋白质和多肽的分析，Protein和多肽。无论是低分辨的四极杆质谱还是高分辨的Q-TOF、Orbitrap质谱都适用。当然高分辨定性时质量误差本来就很小，通过校正谱图准确度后再进行计算，定性和定量能力将得到进一步提高。

SAMMI的另一个客户来自于苏黎世大学，他们对SAMMI评价很高。各个大学进行大分子分析时，都很喜欢SAMMI软件。他们有的没有高分辨的仪器，有的需要及时分析而不能耐心等待高分辨仪器，而且面对的样品各式各样，通常需要对合成或纯化后的样品进行质谱分析证实，比如化合物是否正确，纯度如何，有哪些杂质等，对于小分子可以及时反馈判断合成路线、产率、副产物，对于生物大分子可以及时了解生物活性。

也许有人会问，大分子分子量计算，网上不是有一些免费版么？王永东笑着说：“其实每个用户都可以自己写一个类似的软件，但不准确。”因为SAMMI经过了谱图准确度的校正，先把各个电荷态的质量校正得很准确，再进行解卷积处理，这样得到的结果更加准确可信。此外，SAMMI支持所有的商用质谱仪，无论您实验室使用哪种质谱仪，都可以使用SAMMI，迅速进行大分子的准确定性定量，让用户使用更方便。

而且，现在还有一个好消息是，为了拓展SAMMI新产品的市场，只要购买MassWorks的最新版本，就已经包括SAMMI的所有功能，不用额外付费；如果用户已经有旧版本的MassWorks，也可以付少量的费用进行升级。

每天>20个样品的GCMS分析，GC/ID让一切全自动

Cerno还推出了GC/ID，现已更新为4.0版本，王永东介绍其开发缘由时说：MassWorks是一个研究软件，用户需手工操作，选好一个色谱峰，再去分析其中的离子。很多用户对MassWorks提高鉴定结果准确度的特性非常感兴趣，但他们说：我们一天要进20-30个样，不可能每个样品都打开，然后手动找出来，查NIST谱库，还要写报告，太麻烦了，能否为我们开发一款全自动的软件？

很多GC-MS的用户需要这种功能，他们每天运行几十个样品，每个样品需要做所有峰的处理，对所有峰对应的质谱图做校正，对重叠峰做解卷积，搜库，半定量，甚至进一步确认精准质量和保留指数（retension index），还要出报告，报告还要能够审查修改。

因此，Cerno开发了GC/ID软件，专门为每天处理几十个GC-MS样本的客户设计，提高工作效率，降低人工成本。GC/ID在北美广受欢迎，特别是CRO和第三方检测机构, 大的检测机构一次就订购10份。当实验室每天运行几十个样品时，GC/ID可以大幅增加工作效率，降低人工成本。比如某些客户做医疗器械，有些塑料或金属外壳，放久了会反应产生一些反应或降解产物，渗出或渗透后对人体有害，因此所有制药公司和医疗器械公司，都需要对Extractable & Leachables (E&L)进行很仔细的检测。比如Apple的iWatch，戴在手上久了就会有物质跑出来，甚至钻进皮肤可能致癌，上述这些均需要GC-MS来检测，都需要出报告。

GC-MS的常见分析方法需要很多手工部分，还需要GCMS的专家，比如博士或有多年经验，才能写这样的报告。而GC/ID实现了上述过程的全自动操作，还包括了保留时间指数，谱图准确度校正，标出各个化合物的精准质量等功能，省时间、省成本。

GC/ID功能	优势
正向检索	使用行业标准NIST库
反向检索	用于自动匹配质量检查和混合物检测
保留指数（RI）匹配	证实正确的化合物，消除不正确的匹配
自动或外部RI校准	轻松灵活的RI校准，有无标准品均可
精确质量化学式确认	提高库中化合物确认的可靠性，帮助鉴定不在库中的化合物
高级解卷积	最大限度地减少错误的谱图匹配，并解析出传统方法无法解析的共流出化合物
彩色突出显示	将以上所有指标综合让正确结果一目了然
不限供应商	适用于所有品牌的GC/MS系统

GC/ID通过对结果进行颜色编码（Magic Highlighter），一眼就能看出每个峰的ID置信度：蓝色=高，黄色=中，红色=低。这是通过对每个峰的纯度（Mix）、正向和反向匹配值（NIST，RevS）、保留指数匹配（RI-Fit）、分子离子（SA-M）以及碎片离子（SA-F）的精确质量/谱图精度进行综合评估来自动完成的。

如果您对SAMMI、MassWorks、GC/ID感兴趣，请联系绿绵科技