王永东:自动化工作流让MassWorks更易用

2019年6月28日 09:53:14 来源: 分析测试百科
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  2018年,Cerno Bioscience(简称Cerno)公司发布了MassWorks Rx GC/ID自动化处理平台,在今年亚特兰大举办的ASMS会议上,分析测试百科网采访了总裁王永东先生。他为我们介绍了MassWorks Rx GC/ID的进展,并介绍了MassWorks在各个领域开展的应用。

Cerno Bioscience总裁王永东(左)和分析测试百科网总经理卞利萍(右)合影

  Rx GC/ID强大的批处理加速MassWorks的应用

  王永东表示,MassWorks Rx GC/ID去年发布了测试版,经过一年打磨,产品更加成熟。它使用Python平台来调用MassWorks中的各种功能,可进行谱图校正、提高谱图的准确度、精准度。MassWorks Rx GC/ID是一个成熟的大批量数据处理的软件,它可以一次处理很多个样品,自动地鉴定样品中的几百个未知物,并自动编辑报告给出结果。其基本原理是联合通过保留时间和质谱谱图两方面的校正,自动鉴定化合物,并解析出共流出物;还可以用精确质量分析母离子或子离子碎片。以前在非批处理模式下,每个样品整个数据处理耗时需60-70分钟,使用了MassWorks Rx GC/ID,整个分析到出报告只需要1-2分钟。该功能获得了许多用户的好评并已经售出,可用于香精香料、环保、法医鉴定等多个领域。

MassWorks Rx平台结构示意图

  更详细的介绍请见:Cerno发布新型Rx平台 加速MassWorks普及应用

  第三方质谱软件蓬勃发展

  Cerno主要提供MassWorks软件,这属于一种第三方的质谱仪软件。王永东说:在ASMS展会中,你会注意到近年来质谱软件公司的数量在增加,这说明:一方面,应用在逐步扩展;另一方面,是数据量大幅增加。这些软件的设计也有两种趋势,一方面是越来越专业化,比如说专门做蛋白/多肽的,专门做代谢组学的,专门做代谢物鉴定的,专门做杂质鉴定的。另一种趋势是由于处理样品量和数据量增加,软件设计更关注使整个工作流程更容易,所以增加了很多自动化的功能。在此趋势下Cerno的策略是:利用专利的核心技术,在扩大应用范围的基础上,开发更容易使用的自动化工作流程。由于Cerno具有专利的核心技术,和只做工作流开发的软件还不太一样。

  第三方软件和大公司自家软件有何不同?王永东回答说:安捷伦、赛默飞、SCIEX这些大厂家做的软件非常庞大,一个公司还可能有好几个不同的软件系统,比如安捷伦同时有MassHunter、Chemstation、OpenLab CDS等。为什么会有不同的软件系统?因为它适合不同客户的需要,有的是供管理部门监管使用的,有的是为提高生产效率的,还有一些是供研究者使用的,比如以前的Chemstation还让用户可以自己写宏来进行自动化。但公司越大,就越不能够照顾到每一个专业的、很特殊的应用,这就给第三方的软件公司和软件提供了一些机会。另外,虽然一些大学教授、研究生自己可以写一些程序来解决自己的问题,但工业界很少有人会自己花时间编程序,因为电脑系统变得更复杂,同时大家也不想增加那么多的工作量,这也给第三方软件公司创造了一些机会。

  MassWorks的吸引力

  王永东再次回顾了MassWorks的特色,以及为什么会吸引用户。他说:MassWorks现在有数千家用户,首先主要来源于研究型的用户。什么是研究型的用户?比如,他忽然发现一个有趣的质谱峰和色谱峰,但不知道是什么化合物,而且他有时间有精力,去做更进一步的深入研究;而不是向上级打个报告说,今天发现了一个新峰,不知道是什么物质,然后就提交了报告。那为什么会有时间和精力,因为他觉得这个峰比较重要,或者是一个天然产物,或者发现了新化合物或新的药物杂质,或者是食品安全中的未知添加物等。所以,研究型的用户群关注于那些分析价值比较高的产品,或者是风险比较高的产品。然后研究人员愿意花时间和精力去做更进一步的深入的研究,比如对新合成的一种不合法的毒品,法医有兴趣知道这到底是什么物质,从哪儿来的,希望建立一套新的检测办法。

  其次,MassWorks对于大学的有机合成用户也很有吸引力。新合成一个化合物,研究者需要获得精确质量的结果才能够发表论文,以前一定要使用高分辨率质谱,现在经过我们多年的呼吁和宣传已经接受了,在低分辨质谱仪上面做出来的精确质量也可以被期刊接收并发表。比如,渥太华大学、斯坦福大学、西班牙和瑞士的大学的教授都用MassWorks提供的精确质量结果发表了论文。

  另外,由于MassWorks是一个互动的软件,现在有很多客户用它来做教学。在没有高分辨质谱,或者不愿意把高分辨质谱弄坏的情况下,可以用低分辨的质谱配上MassWorks,面向大学三、四年级化学系的学生教学,告诉他们同位素Isotope是怎么回事?同位素的分布是怎么回事?未知物的鉴定是怎么回事?精确质量是怎么回事?怎么样来辨认13C和34S,Cl和Br的同位素等。通过MassWorks这样一个相对便宜又皮实的软件,就可以让学生“涨知识”。这样,大学化学系的毕业生至少在质谱图上能够辨认同位素。

  MassWorks帮助客户应对挑战解决难题

  MassWorks主要的卖点是:一方面是能够在低分辨质谱仪上面来进行元素组成的测定,这是MassWorks业界唯一的独有特征,能解决很多问题。一般来说,QA/QC实验室没有能力也不想去买高分辨的质谱。比如一个化工厂的QA/QC实验室会觉得MassWorks非常有用,能在他现有的低分辨质谱上,进一步解决很多通常要送检的样品分析问题,他们对这点非常满意。

  另一方面,一些仪器厂家对MassWorks也很感兴趣,可以帮助其检查仪器工作到底正常不正常,MassWorks是一个很好的诊断工具。在仪器开发时,MassWorks可以给他们提供有效的反馈,可以了解到数据采集系统有什么问题,问题出在哪里,什么时候出现这些问题,这对他们诊断仪器性能很有帮助。所以一些仪器厂家也采购MassWorks。

  第三方面,MassWorks过去一直处理小分子产生的数据,现在发现用这套校正和处理技术,对于大分子分析也很有帮助。由于谱图变得非常准确,就能发现以前无法发现的杂质。比如2%-3%的杂质混到API原料药中,对于蛋白、多肽、糖蛋白等大分子药物,其分子量常常为2000、3000、7000、8000,甚至超过1万。如果杂质和API只相差一个道尔顿,转化率只有2%-3%,通常的质谱无法发现这些杂质。而当通过MassWorks提高质谱仪的准确率,就能发现这些2%-3%的杂质。不仅如此,MassWorks还可以提供反馈,告知该API药纯不纯;杂质可能是什么化合物,并进行相对定量。

  Massworks对于LC色谱分离方法研究也能提供反馈。有些大分子有时候色谱无法分开,比如脱酰胺肽,色谱花一两个小时也分不开,利用MassWorks就可以测算出来指定的色谱峰到底纯不纯(分离是否彻底),有没有杂质,和所含杂质的相对量。而这些脱酰胺肽有可能是有毒的大分子,所以这是非常重要的高价值研究。

单克隆抗体酶解物的质谱图,用MassWorks进行谱图校正后,可将重叠的峰解卷积为原生多肽和脱酰胺肽,并进行准确定量,使用仪器Q-Exactive Orbitrap(施贵宝报告:Accurate Quantitation of Deamidated Peptides to Accelerate Formulation Process Development in Therapeutic Proteins 准确定量脱酰肽,加速治疗蛋白的配方过程开发)

  各个国家用户的特点

  谈到各个国家用户的特点,王永东说:抛除不同国家在生意模式、社会、文化等方面的差异以外,各国家技术市场方向是一致的,但在技术真正运用时有所区别。区别主要原因在于质谱用户的资金来源不同。比如日本质谱用户大部分来自工业界,少部分来自政府部门。工业用户购买仪器之后会经常使用,软件的使用频率也比较高。一旦经常使用来解决实际问题,MassWorks就会完美展现出它的价值,作为产品的开发者我们感到非常高兴。

  另一方面,从市场角度来说口碑很重要。老师外出开会时会向别的客户介绍说这个产品好用,能够解决问题,可以发现新的杂质等等,我们很感谢客户给予的肯定。

  在中国市场MassWorks主要通过绿绵科技销售。中国市场资金来源以及绿绵的特点,都使MassWorks吸引了更多的政府实验室、高校的用户。MassWorks可以帮助用户解决新的问题,开拓新的方法,发表更权威的文章。比如我们可以看到有些中国客户应用MassWorks发表的文章,无论是发表在国际刊物还是中国刊物上,都对我们很有帮助。

  北美市场又有不同。有一部分客户或者公司买了MassWorks,纯粹是为了“好玩”。他们觉得新技术就像玩具一样,就像汽车一样,开开都觉得过瘾。所以,北美有些MassWorks的客户是对技术非常感兴趣的人。而对我们最有帮助的用户,还是那种用MassWorks解决实际问题的,他会和我们经常联系,一有问题就会问我们。我们最喜欢这类用户,不仅发挥了软件的作用来解决他们的问题;还能帮我们去传播知识;而且会提供反馈,告诉我们如何进一步改善软件。

  我们现在还同安捷伦合作。安捷伦能帮助把MassWorks推广到他们的LC-MSD和GC-MSD的用户群中。这个群体正在增大,我们就更关注于:让用户天天用MassWorks来解决日常的问题,让MassWorks变成用户技术生活的一部分。一方面,我们主动询问用户还需要什么帮助,比如在中国,绿绵科技负责MassWorks的安装和支持,这对于用户上手使用很有帮助。另一方面,我们希望能够让MassWorks更容易使用,自动化程度更高,用户不需要经过太多的训练就能上手,所以我们推出了MassWorks GC/ID。所以一方面是培训,一方面是支持,还有一方面是让MassWorks更加自动化、更易用。

  MassWorks未来还将带来哪些惊喜?

  王永东表示:MassWorks由于其专利的精确质量和谱图校正技术,在小分子领域已开辟了一番天地;未来在大分子领域有更大的应用和更大的前景。大分子在科研上、大分子药物现在都是热点。未来3年,Cerno公司将在大分子领域推出新的产品,解决一些质谱界很久没有解决的问题,比如如何更准确地分析多电荷的质谱图,并且提供皮实稳定、易用的方案。

  大分子研究领域非常热门,但很少人会问以下问题:误差从哪里来?是系统误差还是随机误差?误差是否重现?怎样理解误差?误差对实验结果有什么影响?怎样消除误差?特别是对于生命科学领域的研究者来说,他们很多不太了解测量过程,还有很多需要解决的问题。MassWorks的专利技术对于彻底理解质谱信号的来源,进一步改善大分子的分析准确度,将大有作为。所以未来3年,Cerno将在大分子领域推出新的产品,提高分析的准确度,帮大家解决一些难题,同时实现流程的自动化。

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