Ученые создали крупнейшую в мире библиотеку масс-спектров для идентификации неизвестных соединений

Исследователи из лаборатории доктора Томаша Плюскала в Институте органической химии и биохимии Праги создали обширную библиотеку MSⁿLib, содержащую несколько миллионов записей о том, как малые молекулы «распадаются» при измерении масс-спектрометрией. Эта работа опубликована в журнале Nature Methods.

Для сбора данных спектральной библиотеки робот-пипетировщик готовит смеси из 10 химических соединений в планшетах, а масс-спектрометр анализирует каждую смесь около 90 секунд. За это время прибор собирает все необходимые спектры и переходит к следующей смеси. Эта эффективная процедура позволяет собирать спектры для около 3000 веществ в день. Автор: Nature Methods (2025). DOI: 10.1038/s41592-025-02813-0

Масс-спектрометрия раскрывает состав химических веществ и является ключевым инструментом в медицине, фармации и экологических исследованиях. Фрагментные спектры, которые можно представить как уникальный отпечаток пальца для каждого вещества, сравниваются с уже известными спектрами, хранящимися в библиотеках. Однако существующие базы данных охватывали лишь ограниченное число известных соединений.

Команда Плюскала значительно продвинула развитие спектральных библиотек. На момент подготовки исследования они составили каталог из тридцати тысяч малых молекул. Для них было записано два миллиона высококачественных спектров с использованием многоступенчатой фрагментации (MSⁿ), то есть повторного разрушения молекул.

«За двадцать лет моей работы в этой области спектральные библиотеки почти не расширялись. Нам удалось изменить эту практику и создать крупнейшую на сегодняшний день базу данных», — объясняет Плюскал.

Исследователи также значительно ускорили сам анализ. Они могут измерять десять соединений одновременно, и весь процесс занимает всего полторы минуты.

Первый автор статьи доктор Коринна Брунгс сообщает: «С момента написания статьи мы продвинулись дальше. На данный момент мы обработали около 70 000 соединений, и еще 150 000 ждут анализа. Мы продолжаем загружать данные в интернет и к концу года хотим достичь 200 000 измеренных соединений».

Ученые также используют огромный объем новых данных для улучшения алгоритмов искусственного интеллекта, которые автономно распознают неизвестные химические вещества — от метаболитов в организме человека до соединений в растениях и микроорганизмах.

Спектральная библиотека была создана с использованием программного обеспечения с открытым исходным кодом «mzmine», которое позволило автоматизировать обработку огромного количества измерений. В результате ресурс не только обширен, но и легко применим для дальнейших научных проектов по всему миру.