복잡한질량분석데이터를효율적으로분석할수있는강력한 Agilent Mass Profiler Professional 소프트웨어
Agilent Mass Profiler Professional 소프트웨어 서로다른질량분석스펙트럼데이터간의관계를 식별하는가장신속하고간편한방법 Agilent Mass Profiler Professional 개요 - MS 데이터전용으로설계된유일한계량분석화학 (Chemometrics) 소프트웨어패키지 단 1 회의 MS 실험만으로수백 ~ 수천킬로바이트단위의데이터가만들어집니다. 이러한데이터에서유의미한결과를찾는다는것은마치건초더미에서바늘한개를찾는것과같이매우어려운일입니다. 고급데이터처리기능과강력한통계및수학적모델이결합된 Mass Profiler Professional 소프트웨어를사용하면, 복잡한 MS 데이터세트에서시료그룹을쉽게분류, 비교및분석할수있습니다. 따라서바늘한개를찾을수있을뿐만아니라건초더미의특성까지도파악할수있습니다. GC/MS, LC/MS, CE/MS 및 ICP-MS - 모든분석장비를위한하나의소프트웨어 Mass Profiler Professional 은견고한독립형소프트웨어솔루션으로 GC/MS, LC/MS, CE/MS 및 ICP-MS 를포함한다양한유형의애질런트질량스펙트럼데이터를처리할수있습니다. 예를들어서로다른유형의 GC/MS 와 LC/MS 실험을단일프로젝트로분석할수있습니다. 공통된사용자인터페이스에서모든데이터유형이처리되므로교육시간이단축되고운영오류가최소화되어실험실의생산성이현저하게높아집니다. 실험실의다양한분석요구에부합하는 Agilent 솔루션활용분야 Mass Profiler Professional 은 Agilent OpenLAB ChemStation 뿐만아니라 Agilent MassHunter Workstation 과원활히통합운영될수있으며, 시료그룹과변수간관계를이해할필요가있는다음과같은분야의분석에매우적합합니다. 대사체학 단백체학 식품안전성 환경 법의학 독성학 석유화학 바이오연료 2
통계전문가가아니라도얻을수있는정확한결과 Mass Profiler Professional 은질량데이터분석용으로디자인된소프트웨어입니다. 매우강력한통계패키지이면서도간편하고직관적인검색이가능합니다. 처음사용해보는사용자라도데이터유형및실험조건에대한정보에기초하여사전에정의된단계로제공되는워크플로가이드기능을사용하면기본적인분석을신속하고간편하게수행할수있습니다. 또한, 전문가를위해서는고급워크플로가제공되어데이터불러오기및필터링, 표준화및표준통계방법을기초로하는포괄적분석기능과시각화기능을포함한정확한결과를위해필요한모든기능을갖추고있습니다. 모든분석도구는마법사방식으로동작하며기본매개변수 ( 맞춤형설정가능 ) 를이용해분석시최고의유연성을보장받을수있습니다. Mass Profiler Professional 의고유한재귀분석 (recursive analysis) 기능을활용하면기초데이터에기반하여데이터세트를간편하게재검증할수있어, 통계분석결과의정확성을더욱향상시킬수있습니다. 또한, Q-TOF MS/MS 분석용함유물목록을내보내고, 결과를다시 Mass Profiler Professional 로쉽게불러올수있습니다. 워크플로가이드기능을사용하면데이터분석작업을단순화시킬수있습니다. 모든분석도구는마법사방식으로동작하며기본매개변수 ( 맞춤형설정가능 ) 를 이용해분석시최고의유연성을보장받을수있습니다. 3
데이터를더욱깊이이해할수있는방법 Mass Profiler Professional 의강력한분석기능을사용하면많은정보를포함하고있는질량분석데이터를완전히활용할수있습니다. 사전조건이없거나 ( 사전에그룹할당없이분류 ), 사전조건이있는 ( 사전에분류된그룹사용 ) 통계분석기능을갖춘 MPP 를사용하면다음과같은작업을수행할수있습니다. 시료그룹간차이를신속하고간편하게찾을수있습니다. 데이터의중요한화학적차이를발견 복잡한화학시료에서관찰할수있는반응과특징은다양한화학구성요소의존재비차이로발생하는것입니다. 이러한반응과특징은시료중의각화합물의존재비프로파일을비교하여관찰할수있으며일반적으로복잡한데이터를적은변수로압축하는수학적방법인 PCA(Principal Component Analysis) 가사용됩니다. PCA 는사전조건이없는분석방법으로시료그룹간차이를찾고, 그룹연관성을이해하고, 그룹분리에있어서화합물의상대적역할의검증에사용됩니다. Mass Profiler Professional 에는시료그룹간차이를설명할수있는가장중요한화합물을찾도록고안된 Find Minimal Masses 알고리즘이포함되어있습니다. 시간에따라변하는화합물존재비를도표화 (plot) 할수있습니다. 클래스예측에유용한다변수모델을개발할수있습니다. 고급시각화도구 (Advanced Visualization Tool) 를사용하면새로운방식으로결과를검증하고분석하는것이가능합니다. 이를통해분석결과에대한이해를더욱효율적으로할수있을뿐만아니라, 데이터를더욱깊이파악할수있습니다. 2 1-1 -2 Y-Axis -4-3 -2-1 1 2-2 -2-4 -4 X-Axis -4-3 -2-1 1 1-1 -2 Z-Axis Control Navy Bean Red Bean White Bean 4 생물학적복제시료의대사체데이터의 PCA(Principal Component Analysis) 에의해서 쥐의먹이로사용한 Red Bean, White Bean 및 Navy Bean 의차이를밝힐수있습니다.
그룹간각화합물에서유의미한존재비차이확인 관찰된데이터가통계적으로유효한것인지아니면시료간일반적인편차의결과인지판단할필요가있습니다. t- 테스트와 ANOVA(Analysis of Variance) 테스트를활용하면복수실험조건세트간다른존재비를가진물질을찾을수있어이러한상황에쉽게대처할수있습니다. 이러한대상물질을통계적으로정확한방법으로찾을수있도록 Mass Profiler Professional 은다음과같은광범위한테스트기능을제공합니다. t- 테스트와 ANOVA(Analysis of Variance) 테스트 Paired 와 unpaired t- 테스트 Paired 와 unpaired Mann-Whitney ANOVA: 등분산분석 (equal variance) 및부등분산분석 (unequal variance) Kruskal Wallis non-parametric 1-Way ANOVA Friedman non-parametric 2-Way ANOVA 반복측정 (repeated measure) ANOVA N-way ANOVA Family-wise 오차율 (error rate) 및오발견율 (false discovery rate) 다중테스트보정 사후비교검정테스트 (Post-hoc test) - Tukey - Student-Newman-Keuls 보정된 p-value (ph) 88 물질 보정된 p-value (SLO) 17 물질 69 4 14 1 3 47 보정된 p-value (ph-slo) 161 물질 2-Way ANOVA를결합한벤다이어그램. 이실험을통해말라리아에감염된적혈구에서추출한대사체에서 ph 및 Streptolysin O(SLO) 라는 2가지변수를찾아냈습니다. 벤다이어그램에서보여주는 2-Way ANOVA의분석결과로각변수가통계적으로유의한역할을하고있다는것을알수있습니다. 배율변화 (fold-change) 분석으로차이점을시각화 적은시료그룹과과소표본데이터세트에서만들어진 p-value 로는통계적타당성에문제가제기될수있습니다. 이경우배율변화 (fold-change) 설정을필터로사용하면 2 개의그룹간차이를찾을수있고, 데이터세트에대한정보를기초로이러한차이점이유의한의미를가지는지판단할수있습니다. 1 8 -log1( 보정된 p-value) 6 4 2-4 -2 2 4 log2( 배율변화 ) Volcano Plot 기능을사용하면각질량물질의존재비와 p-value 유의성에대한배율변화 (fold-change) 를동시에계산처리할수있습니다. 또한 p-value 와배율변화 (fold-change) 설정을모두변경하여데이터테이블형식과그래픽으로결과를확인할수있습니다. 5
물질들간숨겨진관련성을찾기위한데이터클러스터링 클러스터링으로존재비프로파일의유사성에기초해질량물질을그룹화하면데이터내에존재하는가장현저한패턴을찾을수있습니다. 시료간물질프로파일을바탕으로하는클러스터링분석에서는존재비 프로파일을갖는화합물을유사성에따라분류하고, 유사하거나미러이미지 (mirror image) 식으로존재비프로파일을보이는물질을찾을수있습니다. 이런유형의분석은시간경과에따른화학반응이나효소반응모니터링에서기질과생성물의관련성을시각화하는 데주로사용합니다. 여러실험조건에서비슷한결과를나타내는물질은비슷한반응경로를가질수있으므로흥미로운관계가밝혀질수있습니다. Mass Profiler Professional 은다음을포함한광범위한클러스터링분석법을제공합니다. K-means 클러스터링 계층적클러스터링 자기조직화지도 (Self Organizing Map, SOM) K-means 클러스터링분석에서는물질을임의로할당된클러스터에고정수 (k) 로분류합니다. 같은클러스터내의물질 / 조건은비슷해지고다른클러스터와는물질 / 조건이달라집니다. 계층적클러스터링은유사한존재비프로파일을하나의트리구조그룹으로연결합니다. 위계통도의한축에는대사체간의관련성이 다른축에는시료간의관련성이표시됩니다. 이예제는서로다른콩보충제를포함한쥐의먹이에대해서, 반복분석한시료의존재비 프로파일이유사성을가진다는것을나타냅니다. 6
예측모델을사용하여시료를그룹에할당 클래스예측분석은새로운시료를사전에결정된그룹으로분류할경우유용하게사용할수있는분석방법입니다. 이분석법은특히신약개발에있어서화합물파이프라인의우선순위를정하고, 신약개발시비용절감을위해점점중요시되고있습니다. 또한맥주와와인같은복잡한시료의품질관리에사용합니다. 시료를그룹화하여나누는것은예측모델에기반합니다. 클래스예측분석에서는그룹내에어떤물질이해당그룹을정의하는것이아니라예측모델을사용해서이미식별된특정 물질을기반으로분류를결정합니다. Mass Profiler Professional 은다음과같은다중클래스예측알고리즘을제공합니다. 부분최소 2 승법판별분석 (Partial Least Squares Discriminant Analysis, PLSDA) 의사결정트리 (Decision Tree) 지지벡터머신 (Support Vector Machine) 단순베지어곡선 (Naïve Bayes) 신경망 (Neural Network) 1 5 2 메뉴에서선택가능한마법사기능은예측모델을구축및실행하고, 사용할물질목록, 분석유형및적용할알고리즘을선택하는순차적인프로세스로가이드합니다. 1 Y-Axis -1-2 -1-5 5 1-5 -5 1 5 - -1-1 X-Axis -1-5 5 1 2 1-1 -2 Z-Axis Control Navy Bean Red Bean White Bean.15.1 WC.5 -... 41.1911@4.621964 384.165@5.23134 35.1592@3.284998 317.2934@9.447578 288.639@5.31413 256.377@7.44897 28.197@3.86996 122.376@3.3722 12.2369@13.82552 437.236@4.78249 Variables 942.8351@1 842.4194@13.912325 735.5363@13.913128 662.6574@4.612826 617.45@6.759148 588.795@6.7792997 56.2812@3.254333 52.3755@13.326736 484.3899@13.635796 456.128@5.5554 클래스예측분석. 클래스예측알고리즘 ( 이경우 PLSDA) 을사용한분석결과가생성되고시료의 t- 스코어도표 ( 상단이미지 ) 와물질목록의각질량에대한로딩 도표 ( 하단이미지 ) 의형태로분류결과를시각적으로표시합니다. 7
데이터베이스와스펙트럼라이브러리검색을자동화하는내장 ID Browser 실험도중에분석결과를파악하기위해물질목록에서화합물을검색하고, 관찰된차이에관계된화학물질을식별해야하는경우가생길수있습니다. LC/MS 및 GC/MS 등사용하는분석기기에따라다르지만화합물식별에는공개용및사설스펙트럼라이브러리나데이터베이스를검색하여스펙트럼패턴이나정밀질량분자이온을최적의머무름시간데이터와매칭하여식별작업을수행합니다. Mass Profiler Professional 에는 MassHunter 의정성분석기능을이용한통합 ID Browser 가포함되어있으며, 아래의기술과결합하여화합물식별을간편하게합니다. LC/MS Personal 화합물데이터베이스 (METLIN, 농약, 법의학 ) GC/MS 라이브러리 (NIST 및 Fiehn 라이브러리 ) 애질런트의 Molecular Formula Generator(MFG) 알고리즘을사용한조성식계산 이러한기능으로 Mass Profiler Professional 에서화합물을신속하고간편하게식별할수있습니다. 이소프트웨어는각물질목록에대한주석을자동으로추가하며, 다양한시각화도구및경로분석도구옵션에화합물이름이표시됩니다. MassHunter ID Browser 는 Mass Profiler Professional 에서생성된물질목록을사용하여화합물을식별합니다. 위예에서는질량 174.1117 을 METLIN 데이터베이스에서검색한결과, 이성분은아르기닌이라는것이판명되었습니다. 이외에도분자식, 데이터베이스매치스코어, 화합물이름, KEGG 및 CAS ID 도표시됩니다. 8
Pathway Architect( 경로분석 ) Mass Profiler Professional 의경로분석모듈은단일 omics 분석및통합된복합 omics 의분석환경을제공하며, 화합물목록을데이터베이스에서검색하여영향을받는경로를찾아냅니다. 이러한경로에실험데이터가반영되어결과확인, 확대 / 축소, 필터링, 강조표시를할수있습니다. 그리고이를통해경로의직접분석을위한대사체, 단백질및유전자목록을내보낼수있습니다. 경로에서다르게표현되는일부대사체및유전자 ( 노란색사각형 ) 를강조한상세확장도 수집데이터분석 SCP 모델 보고서 스크립트를통한완전한자동처리 시료클래스예측 Mass Profiler Professional 을사용하면 클래스예측모델을생성할수 있습니다. 이모델은독립형유틸리티인 SCP(Sample Class Predictor) 를사용하여실행할수있으며, Agilent MassHunter 또는 Agilent OpenLAB ChemStation Edition 에서데이터를수집및처리할 수있습니다. 예를들어, 특정와인이 프랑스산인지, 이탈리아산인지를 판단할수있는시료클래스예측보고서작성도가능합니다. R 스크립트호환성 통계분석기능과시각화기능을더욱확장하고맞춤형으로사용하기위해 Mass Profiler Professional 에서 R 스크립트를실행할수있습니다. 9
탁월한계량분석화학 (Chemometrics) 분석을 실현하는애질런트플랫폼 다양한응용분야에적용할수있는질량분석솔루션 Mass Profiler Professional 은애질런트의모든질량분석기에서기기의고유한분석 기능을최대한활용할수있도록디자인되었습니다. 실험실에서바이오마커, 바이오 연료, 농약또는석유화학물질을분석시, Mass Profiler Professional 을사용하면질량스펙트럼데이터의관련성을완벽하게파악할수있습니다. Agilent TOF 및 Q-TOF LC/MS 빠른데이터수집속도, 우수한질량정확도그리고안정된성능 Agilent TOF 와 Q-TOF 시스템은최상의중요성을가지는과학분야에서요구되는수준의데이터품질과고급분석기능을제공합니다. 혁신적인 Ultra High Definition Q-TOF 기술을사용하는 Agilent TOF 와 Q-TOF 시스템은데이터수집속도, 질량범위및질량분해능을그대로유지하면서도업계최고의질량정확도, 측정범위 (dynamic range) 및감도를실현합니다. Agilent Triple Quadrupole LC/MS 일반분석에서우수한감도와정량분석결과제공 Agilent Triple Quadrupole LC/MS 제품군에는일반분석에서도 sub-femtogram 수준의감도를제공하는뛰어난분석기능과탁월한견고성및작동편리성이결합되어있습니다. 단 3 ms 의속도로양이온모드에서음이온모드로전환되기때문에 UHPLC 에서생성되는 1 초의피크폭에도완벽히적용가능하여복잡한혼합물분석시유연성이향상됩니다. Dynamic MRM(dMRM) 을사용하면타임세그먼트 (time segment) 없이최대 4 천종의화합물을정량분석할수있습니다. 1
Agilent GC/MS 업계최고성능과생산성및뛰어난신뢰성 애질런트는공전의성공을기록한 Agilent GC/MS 를기반으로최신 Agilent GC/MSD 를개발하여검출한계를더욱낮추었습니다. Agilent GC/MSD 의강력한분석기능을사용하면실험실의생산성과실험결과의정확성을높일수있습니다. Agilent Triple Quadrupole GC/MS GC 전용으로디자인된세계최초의 MS/MS Agilent Triple Quadrupole GC/MS 는첨단고속 GC/MS/MS 정량분석기능을통해대단히까다로운시료의극미량분석을실현합니다. Agilent Triple Quadrupole GC/MS 는사용편리성과일반분석시고성능작동을중점으로엔지니어링된분석기기로, 업계최고의 Agilent GC 의최첨단분리기능을최대한활용할수있습니다. Agilent GC/MS Q-TOF 세계최초로상용화된 Accurate Mass Q-TOF Agilent 72 GC/MS Q-TOF 는일반적인전자충격 (EI) 과화학이온화 (CI) 질량분석용으로디자인되었습니다. Agilent 72 GC/MS Q-TOF 의고속데이터처리속도, Full 스펙트럼모드에의한뛰어난감도및선택성, 정밀질량 MS/MS 데이터를활용하면분자분석과구조확인작업을간편하게수행할수있습니다. Agilent ICP-MS 성능, 신뢰도및사용편리성의새로운기준 Agilent ICP-MS 솔루션제품군은음식, 폐수및토양분해물 (soil digest) 같은복잡한시료유형에적합합니다. 새로운충돌 / 반응셀기술과애질런트의 High Matrix Introduction(HMI) 기술을애질런트고유의 Octopole Reaction System(ORS) 과결합하여스펙트럼간섭제거시신뢰성및효율성의극대화를통해복잡한시료및미지시료유형을정확하고효율적으로파악할수있습니다. 11
추가정보 www.agilent.com/chem/mpp 국가별애질런트고객센터찾기 www.agilent.com/chem/contactus 미국및캐나다 1-8-227-977 agilent_inquiries@agilent.com 유럽 info_agilent@agilent.com 아시아태평양 inquiry_lsca@agilent.com 이발간물은연구용으로만사용하십시오. 이발간물에포함된정보, 설명및제품사양은사전공지없이변경될수있습니다. 애질런트테크놀로지스는이발간물에포함된오류, 이발간물의제공, 이행또는사용과관련하여발생한부수적인또는결과적인손해에대해책임을지지않습니다. Agilent Technologies, Inc. 213 213 년 6 월한국에서발행 599-4164KO 서울강남구역삼로 542 신사제2빌딩 2층우 )135-848 경기도수원시영통구권광로 511 나노소자특화팹센터 (KANC) 9층우 )443-27 한국애질런트테크놀로지스 ( 주 ) 생명과학 / 화학분석사업부고객지원센터 8-4-59 www.agilent.co.kr