分享一篇發(fā)表在Nature Methods上的文章，文章標(biāo)題為“ A universal language for finding mass spectrometry data patterns”，文章通訊作者是來自于加州大學(xué)河濱分校的Wang Mingxun老師，也是Ometa Labs的創(chuàng)始人。其課題組的主要研究方向是質(zhì)譜數(shù)據(jù)的深度處理并將其應(yīng)用于新型化合物的發(fā)現(xiàn)以及質(zhì)譜數(shù)據(jù)可視化分析。

質(zhì)譜由于能夠多功能的捕獲化學(xué)結(jié)構(gòu)中的眾多的獨(dú)特特征（同位素模式、碎裂離子診斷、中性丟失等）而成為一種強(qiáng)大的分析工具，但是龐大的信息量和極高的復(fù)雜度也為如何有效解釋或充分利用質(zhì)譜數(shù)據(jù)帶來了挑戰(zhàn)。雖然目前已經(jīng)有各種方法對質(zhì)譜結(jié)果中的同位素特征、特征質(zhì)量數(shù)差異（MS1）、串聯(lián)MS數(shù)據(jù)（MS2）中的相關(guān)碎裂模式、色譜保留時(shí)間、碰撞截面以及他們的組合作為特征進(jìn)行檢索。但是通常這些方法要么依賴緩慢且容易出錯的手動檢查，要么依賴為特定化合物或特定類別的MS模式而開發(fā)的專業(yè)軟件。這些定制化的腳本和數(shù)據(jù)檢索方法雖然能夠提供質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理時(shí)的靈活性；但是需要編程語言和計(jì)算工具的開發(fā)，大大限制了研究人員在質(zhì)譜數(shù)據(jù)集中進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索的能力。因此本文介紹一種質(zhì)譜查詢語言（Mass Spectrometry Query Language，MassQL）——這一開源語言通過簡潔而富有表現(xiàn)力的語法，可以在幾乎所有質(zhì)譜數(shù)據(jù)中對任意具有特定特征的化學(xué)分子進(jìn)行檢索；為缺乏軟件開發(fā)和計(jì)算編程背景的用戶提供了查詢復(fù)雜MS的工具，降低了MS數(shù)據(jù)查詢的門檻。

MassQL的第一個(gè)應(yīng)用實(shí)例是Fe載體的發(fā)現(xiàn)。作者通過在天然代謝組中外加Fe，再通過Fe結(jié)合化合物特征的質(zhì)量偏差作為特征在代謝組數(shù)據(jù)中進(jìn)行檢索和鑒定，最終發(fā)現(xiàn)了離子同一性分子網(wǎng)絡(luò)（IIMN）鑒定得到8個(gè)假定鐵載體中的7個(gè)。

進(jìn)一步，作者將數(shù)據(jù)庫范圍擴(kuò)展到GSNP/MassIVE上提供的所有公開高分辨Thermo Fisher Q Exactive數(shù)據(jù)，并對檢索得到的MS2使用MS-Cluster去冗余。最終產(chǎn)生7,504張一致性MS2譜圖。通過創(chuàng)建了分子網(wǎng)絡(luò)和與GNPS中的已知譜庫搜索，最終鑒定出441個(gè)（5%）的共有譜圖。作者指出，分子網(wǎng)絡(luò)中的絕大部分（>95%）分析物無法注釋到已知物質(zhì)，因此這個(gè)分子網(wǎng)絡(luò)可能是發(fā)現(xiàn)新鐵載體的豐富資源。

另一個(gè)應(yīng)用是環(huán)境中有機(jī)磷酸酯（Organophosphateesters，OPE）的鑒定，作者利用特征的磷酸鹽子離子制定了一個(gè)MassQL查詢流程，搜索m/z 98.9847處的MS2峰，要求該峰具有50 ppm的質(zhì)量數(shù)容差且峰強(qiáng)度 > 基峰的50%。為了識別公共數(shù)據(jù)中的OPE，作者將MassQL查詢擴(kuò)展到GNPS/MassIVE中的所有QExactive數(shù)據(jù)，最終發(fā)現(xiàn)338,439個(gè)MS2譜圖與查詢條件匹配。研究人員通過使用Falcon-MS創(chuàng)建了一致性MS2譜圖并利用這些一致性MS2譜圖創(chuàng)建了分子網(wǎng)絡(luò)，最終找到了2,777潛在的OPE。作者強(qiáng)調(diào)MassQL在搜索實(shí)際上并非專門尋找OPE，而是更普遍地尋找含有輸入特征的分子。利用分子網(wǎng)絡(luò)的策略將大大補(bǔ)充MassQL結(jié)果對于特定分子類別的分析能力，能夠幫助研究人員更專注于特定的OPE分子家族。

作者團(tuán)隊(duì)提供了MassQL文檔手冊（https://mwang87.github.io/MassQueryLanguage_Documentation/）、教學(xué)視頻（https://www.youtube.com/playlist?list=PLkDps_-pcYZ5D3rhas208dsMg66lCGmcs）、交互式MassQL沙盒（https://massql.gnps2.org/）、大型語言模型驅(qū)動的對話助手（https://massql-analysis.gnps2.org/MassQL_Chatbot）、社區(qū)Wiki綱要（https://massql.gnps2.org/compendium/），用于幫助研究人員使用這一工具。

總的來說，本文介紹了一種質(zhì)譜查詢語言（Mass Spectrometry Query Language，MassQL），可以在幾乎所有質(zhì)譜數(shù)據(jù)中對任意具有特定特征的化學(xué)分子進(jìn)行檢索，其利用簡潔而富有表現(xiàn)力的語言降低了MS數(shù)據(jù)查詢的門檻。

本文作者：YSB

責(zé)任編輯：TZS

DOI：10.1038/s41592-025-02660-z

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41592-025-02660-z