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Comparison of Full-Scan, Data-Dependent, and Data-Independent Acquisition Modes in Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Based Untargeted Metabolomics.
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2020-05-13 , DOI: 10.1021/acs.analchem.9b05135 Jian Guo 1 , Tao Huan 1
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2020-05-13 , DOI: 10.1021/acs.analchem.9b05135 Jian Guo 1 , Tao Huan 1
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Full-scan, data-dependent acquisition (DDA), and data-independent acquisition (DIA) are the three common data acquisition modes in high resolution mass spectrometry-based untargeted metabolomics. It is an important yet underrated research topic on which acquisition mode is more suitable for a given untargeted metabolomics application. In this work, we compared the three data acquisition techniques using a standard mixture of 134 endogenous metabolites and a human urine sample. Both hydrophilic interaction and reversed-phase liquid chromatographic separation along with positive and negative ionization modes were tested. Both the standard mixture and urine sample generated consistent results. Full-scan mode is able to capture the largest number of metabolic features, followed by DIA and DDA (53.7% and 64.8% respective features fewer on average in urine than full-scan). Comparing the MS2 spectra in DIA and DDA, spectra quality is higher in DDA with average dot product score 83.1% higher than DIA in Urine(H), and the number of MS2 spectra (spectra quantity) is larger in DIA (on average 97.8% more than DDA in urine). Moreover, a comparison of relative standard deviation distribution between modes shows consistency in the quantitative precision, with the exception of DDA showing a minor disadvantage (on average 19.8% and 26.8% fewer features in urine with RSD < 5% than full-scan and DIA). In terms of data preprocessing convenience, full-scan and DDA data can be processed by well-established software. In contrast, several bioinformatic issues remain to be addressed in processing DIA data and the development of more effective computational programs is highly demanded.
中文翻译：
基于液相色谱-质谱的非靶向代谢组学中全扫描，数据相关和数据独立采集模式的比较。
全扫描，数据依赖型采集（DDA）和数据独立型采集（DIA）是基于高分辨率质谱的非目标代谢组学中的三种常见数据采集模式。这是一个重要但仍被低估的研究主题，在该主题上，哪种采集模式更适合给定的非靶向代谢组学应用。在这项工作中，我们比较了使用134种内源性代谢物和人类尿液样品的标准混合物的三种数据采集技术。测试了亲水相互作用和反相液相色谱分离以及正电离和负电离模式。标准混合物和尿液样品均产生一致的结果。全扫描模式能够捕获最多数量的代谢特征，其次是DIA和DDA（53.7％和64。平均8％的尿液特征要比全扫描少。比较MSDIA和DDA中有2个光谱，DDA中的光谱质量更高，尿（H）中的平均点积得分比DIA高83.1％，并且DIA中的MS 2光谱数（光谱数量）更大（平均高97.8％）比尿液中的DDA）。此外，比较各模式之间的相对标准偏差分布可显示出定量精度的一致性，但DDA则表现出较小的缺点（RSD <5％的尿液特征要比全扫描和DIA分别少19.8％和26.8％ ）。就数据预处理的便利性而言，可以使用完善的软件来处理全扫描和DDA数据。相比之下，在处理DIA数据时仍需要解决几个生物信息学问题，并且迫切需要开发更有效的计算程序。
更新日期：2020-05-13
中文翻译：
基于液相色谱-质谱的非靶向代谢组学中全扫描，数据相关和数据独立采集模式的比较。
全扫描，数据依赖型采集（DDA）和数据独立型采集（DIA）是基于高分辨率质谱的非目标代谢组学中的三种常见数据采集模式。这是一个重要但仍被低估的研究主题，在该主题上，哪种采集模式更适合给定的非靶向代谢组学应用。在这项工作中，我们比较了使用134种内源性代谢物和人类尿液样品的标准混合物的三种数据采集技术。测试了亲水相互作用和反相液相色谱分离以及正电离和负电离模式。标准混合物和尿液样品均产生一致的结果。全扫描模式能够捕获最多数量的代谢特征，其次是DIA和DDA（53.7％和64。平均8％的尿液特征要比全扫描少。比较MSDIA和DDA中有2个光谱，DDA中的光谱质量更高，尿（H）中的平均点积得分比DIA高83.1％，并且DIA中的MS 2光谱数（光谱数量）更大（平均高97.8％）比尿液中的DDA）。此外，比较各模式之间的相对标准偏差分布可显示出定量精度的一致性，但DDA则表现出较小的缺点（RSD <5％的尿液特征要比全扫描和DIA分别少19.8％和26.8％ ）。就数据预处理的便利性而言，可以使用完善的软件来处理全扫描和DDA数据。相比之下，在处理DIA数据时仍需要解决几个生物信息学问题，并且迫切需要开发更有效的计算程序。
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