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SWATH Acquisitionなら、何も見逃しません

SCIEX TripleTOF®システムを使用したSWATH Acquisition解析は、複雑なサンプル中のアナライトの同定および定量に最も適した質量分析法の一つとしてその利用が急速に広まりつつあります。現在、SWATHに匹敵する性能を示す方法は他にはありません。SWATHは唯一の実用的なデータ非依存型(DIA)解析法であり、事実上サンプル中に存在するすべての検出可能な化合物の包括的な検出および定量(MS/MSALL)が行えます。このため信頼性の高い定量結果が得られると同時に、重要な成分を見逃してしまうリスクが排除されます。このSWATH Acquisition解析法を成功させるためには、SCIEXのTripleTOF®およびQTOF技術のパワーとスピードが必要不可欠です。 SCIEXでなければ、SWATHではありません。

SWATHの非常に大きな利点は、データから最大限の情報を引き出せることです。
Dr. Ruedi Aebersold氏、スイス連邦工科大学チューリッヒ校分子システムバイオロジー研究所およびスイスチューリッヒ大学

なぜSCIEXのみがSWATHを行えるのかご覧ください

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SWATHの利点と特長

重要なアナライトを見逃してしまう不安を解消します

 

偏りの無い包括的なデータ収集法により、お客様の実験に必要とされるデータ完全性を提供し、サンプル中の極めて重要なアナライトを見逃してしまうリスクが低減します。

SWATH Acquisitionはデータ非依存型解析法(DIA:Data Independent Acquisition)です。SCIEXのTripleTOFおよびQTOF装置のみが提供できる高感度かつ高速度のMS/MS取得により、サンプル中の検出可能なすべての化合物のフラグメントイオンを検出します。これが真のMS/MSALLです。MS/MSALLでは、その名が示す通りサンプル中のすべての検出可能な成分の完全なMSおよびMS/MS結果が得られるため、実験系の繰り返しまたは再解析を行う必要はありません。

データ依存型 vs. データ非依存型解析

SWATHはどう違うのでしょう? ご説明しましょう。

  • データ依存型取得 (DDA:Data Dependent Acquisition):

    LC-MS分析においては、多くのアナライトが経時的にカラムから溶出し質量分析計に入ります。データ依存型取得では、広いm/zレンジでMSスペクトル取得が行われ、検出されたアナライトピークが強度によって降順にソートされます。そしてそのリストの上から順にアナライトのMS/MSスペクトル取得が開始されます。これがLCグラジエントを通して何回も繰り返されます。ここでは、狭いQ1ウィンドウが使用され、そのウィンドウ内のアナライトのみがMS/MS分析に送られます。しかし、DDAには一つの重大な欠点があります。すなわち、多数のアナライトが同時に溶出し、それらの存在量が大きく異なる場合には、存在量の少ないアナライトが最初のMSスペクトルにおいて検出されない、または質量分析計のスピードがMSモードで検出されたすべてのピークに関するMS/MSスペクトルを取得するのに追いつかなくなる(サンプルの複雑さに対して遅すぎる)というリスクが高くなります。このため、データにギャップが生じます。

SWATH Acquisition (データ非依存型取得 (DIA;Data independent acquisition)):

SWATH Acquisitionにおいては、質量分析計がMS/MS分析を行うために最初にプリカーサーイオンのピークを検出する必要はありません。質量分析計はより幅の広いQ1ウィンドウを使用し、それを全てのm/zの幅にわたってステップさせ、各Q1ウィンドウを通過するすべての検出可能なアナライトの全MS/MSスペクトルを収集します。LC分析の時間内に全マスレンジの分析が行われるため(短いサイクル時間)、サンプル中の検出可能なすべてのピークの完全なMSおよびMS/MSスペクトルが確実に入手できます。これにより比類の無いレベルのデータ完全性が実現します。

SWATH Acquisitionに関する詳細はこちらから >

 

存在量の少ないアナライトを複雑なサンプルからでも検出

 

サンプルが複雑であればあるほど、質量分析システムでは存在量の少ないアナライトの同定および定量は困難になります。ところが、TripleTOF技術を利用したSWATH Acquisitionでは、高濃度でも低濃度でも、検出可能なすべてのアナライトのデータを見ることができます。

複雑なサンプル中の存在量の少ないアナライトの検出は、今日のパワフルな質量分析計でも困難です。高分解能のシステムであっても、MSスペクトル内での干渉により存在量の少ないアナライトの検出が困難になる可能性があります。また、分析のサイクル時間の多くが存在量の多いアナライトのために費やされることにより、MS/MSが強度の順に収集される一般的な方法(DDA)では、より存在量の少ないアナライトのMS/MS情報を取得する時間は残されません。しかし、これらの存在量の少ないアナライトこそが最も興味深い成分であるというケースも多く存在します。高いダイナミックレンジももちろん必須ですが、それだけでは不十分です。

この問題に対処するためには、重要な技術性能の組み合わせが必要となります。すなわち、Q1取得ウィンドウの制御と高速、高分解能なMS/MS取得能力です。

  • 重要技術1. 可変型ウィンドウ取得

    SCIEXの特許取得SWATH技術には、可変型ウィンドウ取得が利用されています。Q1ウィンドウのサイズを調整できるため、サンプルのピーク密度が最も高いm/z領域(最大数の成分およびアナライトが存在すると思われる領域)には、より狭いQ1 m/zウィンドウを使用することが可能です。その結果、特異性が増大しサンプルに関するより深い情報が得られ、複雑なサンプル中の存在量の少ないピークを見逃すリスクが減ります。.

    あるプロテオミクスサンプルを例にとってみましょう –
    ペプチドの多くは500~800 m/zの範囲に存在します。可変型ウィンドウ取得では、このマスレンジにおいてより狭いQ1 SWATHウィンドウを利用することにより、ピーク密度の高いこの領域においてさらに高いピークカバレッジを得ることができます。残りのマスレンジにおいてはより幅広いウィンドウを使用します。この方法で、包括的なアナライトのカバレッジと、サンプル中の存在量の少ないアナライトの検出のためのパワーが同時に得られます。

    図-1には、SWATHウィンドウを各80 msecで25 Daの幅に固定した場合(合計32のウィンドウ)よりも、各25 msecで異なる幅の100のウィンドウを使用した場合に、サンプル中で定量されたタンパク質が約120%増加していることが示されています。

可変型ウィンドウによるデータ品質の向上に関する詳細(英語) >

 

 

重要技術2.高速取得時におけるMS/MSスペクトルの分解能

前述した様に、複雑なサンプルの測定では、存在量の多いアナライトに貴重なスキャン時間の多くを費やしてしまい、そのアナライトのMS/MSスペクトルを取得する時間しかなくなる可能性が有ります。そのため、データ依存型取得法では、非常に存在量の低いイオンに関して、化合物の同定に極めて重要なMS/MS取得が行われない可能性があります。

TripleTOF® 6600とSWATH® acquisitionを使用することにより、スペクトルの分解能を犠牲にすることなく1秒間に最高100のMS/MSスペクトルを取得することが可能となり、より多くの数のQ1ウィンドウを使用することができます。これにより、存在量の少ないアナライトのより良好なMS/MSスペクトルが得られるのはもちろんのこと、最も重要な点として各サンプルにおいてより多くの化合物の同定および定量ができます。

図-2には共溶出する2種類のペプチドが示されています。TripleTOF 6600システムを使用したSWATH Acquisitionにより、存在量の少ない化合物(下図の橙色囲み部分)が、より存在量の多いペプチドとの共存下でも容易に検出および定量されています。

テクニカルノート全文 >

 

一回の解析でサンプルを完全にデジタルアーカイブ

 

サンプルの保存をやめて、データの保存を始めましょう。SWATH Acquisitionでは、一回のサンプル解析で必要なデータをすべて収集できます。この特長は、時間に制約がある場合、再解析が不可能な場合、サンプル量が限られている場合、またはサンプルが劣化する恐れがある場合には極めて重要になります。

データ非依存型取得法であるSWATH Acquisitionは、検出可能なすべてのピークに関するMSスペクトルおよびMS/MSスペクトルを取得するため、将来新たな疑問が生じた時にサンプルデータを再検討することが可能です。このデジタルアーカイブはセーフティーネットとして機能し、サンプルの分析を再度行うことなくサンプルの再解析を行うことが可能になります。SWATH Acquisitionデータをお客様のサンプルの包括的なデジタルマップのバイオバンクのようなものとお考えいただければ、サンプルそのものを保存する必要がなくなるでしょう。

 

アナライトの定量に最高の信頼性を

 

質量分析による高品質かつ高速度の定量の中核となるのは、優れたMS/MSスペクトル感度、広いダイナミックレンジおよび比類の無い再現性の三つです。SCIEX TripleTOF技術を使用したSWATH Acquisitionは、その三つのすべてを実現します。

多くの場合、単にサンプル中に何が含まれているかということだけが重要なのではなく、サンプル中に「どれくらい」含まれているのかということが結論を出すためには極めて重要です。SWATH Acquisitionはデータ非依存型取得法であり、その定量能力は他とは全く異なります。高分解能フラグメントイオンを使用した桁違いに広い定量カバレッジの実現から、実証済みのサンプル間の再現性まで、SWATHはお客様の研究を促進させる堅実な定量結果を提供し、ゴールドスタンダードであるMRM定量法の性能に迫りつつあります(※プリカーサイオンの使用と比べて)。

SWATHが重要な領域のアプリケーションにおいてどのように使用されているか詳しく見ていきましょう。

 

プロテオミクスおよびタンパク質定量

詳細はこちらから >

 

宿主細胞由来タンパク質分析

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デザイナー法医学ドラッグの分析

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メソッド開発にかかる時間と労力を削減

 

サンプルの測定を実行するための、メソッドの開発に何時間、さらには何日間もかけるのはやめましょう。SWATH Acquisitionでは一般的なデータ取得の設定を利用するため、メソッド開発の必要はほとんど、あるいは全くありません。貴重な時間と人的リソースをデータおよび結果の取得に活用できます。

関心のあるアナライトの最適な検出(および後に続く定量)を実行するためのターゲット質量分析法の開発および最適化には長時間が必要となる可能性があります。そのため、実際にサンプルの測定を行い新たな興味深い結果を得るといったもっとも重点を置くべき作業に使うべき時間が犠牲となってしまいます。SWATHは最小限のパラメーター設定ないしは調整で、超高品質の定量データを生成するたった一つの取得法を提供するため、何時間もかかる面倒なメソッド最適化が必要なくなります。

SWATH Acquisitionはどのように違うのでしょう?一般的なMRMを基盤とした測定系では、下記の例に示すように、検出したい化合物またはMRMトランジションを選択するために予めメソッドを最適化しておく必要があります。

SWATH Acquisitionでは、常にたった一つの一般的なデータ取得法が使用されます。このため、サンプルから包括的なMSおよびMS/MSデータを収取した後にデジタルマップから関心のある化合物を選択することになります。

しかし最も重要なポイントは、データ解析から新たな疑問が生じた場合でも、取得メソッドのアップデートおよびサンプルの一からの再分析を行うことなく、すでに収集したデータの再検討を簡単に行えることです。

テクノロジーよりもバイオロジーにより多くの時間を使いましょう。
- Dr. Robert Moritz氏、ISB

そして、1種類のサンプルに関してSWATH Acquisitionを最適化すれば、研究対象のアナライトが変わったとしても、多くの類似したサンプルにおいて同一のメソッドを使用することができるため、時間が大幅に節約されます。

SWATHの利用

日本におけるSWATH活用事例をご紹介
日本におけるSWATH活用事例をご紹介

関連資料

関連資料

Title Date
Microflow SWATH Acquisition for Industrialized Quantitative Proteomics 03/11/2019
SWATH Acquisition for Large Scale Protein Quantification Studies 08/29/2017
Industrializing Quantitative Proteomics Using Microflow LC and SWATH Acquisition 04/27/2016
MS/MS-ALL with SWATH Acquisition 11/10/2015

 

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