本發(fā)明屬于分析檢測(cè)，尤其涉及一種氧化固醇色譜保留時(shí)間預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建與定性的方法。

背景技術(shù)：

1、膽固醇是一種典型的甾醇，作為整個(gè)動(dòng)物界細(xì)胞膜的重要成分，由27個(gè)碳原子組成，其分子骨架包含環(huán)系統(tǒng)和側(cè)鏈。其環(huán)系統(tǒng)由一個(gè)“環(huán)戊烷并多氫菲”的母核組成，該母核由3個(gè)六碳環(huán)己烷(a、b、c)和一個(gè)五碳環(huán)(d)組成，是一種稠合四環(huán)化合物。側(cè)鏈則是由17號(hào)碳原子連接的由8個(gè)碳原子組成的碳鏈。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。膽固醇的代謝首先是通過(guò)氧化轉(zhuǎn)化成氧化固醇，且其前體也可以被氧化成氧化固醇。因此，氧化固醇構(gòu)成了一個(gè)龐大的分子家族，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在膽固醇或其前體的環(huán)系統(tǒng)或者側(cè)鏈上引入一個(gè)或者多個(gè)額外的含氧官能團(tuán)，這些含氧官能團(tuán)包括羥基、酮基、環(huán)氧基等。氧化固醇的命名遵循iupac命名法，其碳原子編號(hào)示意圖如圖2(以4β-hydroxycholesterol為例)。當(dāng)取代基如羥基取代在4號(hào)碳原子時(shí)，該化合物則命名為4β-hydroxycholesterol。氧化固醇可根據(jù)含氧官能團(tuán)的種類以及取代情況分為羥基氧化固醇、酮基氧化固醇、環(huán)氧基氧化固醇、無(wú)取代氧化固醇。

2、由于氧化固醇結(jié)構(gòu)中含氧官能團(tuán)數(shù)量、取代位置等的不同，導(dǎo)致氧化固醇群體存在大量的同分異構(gòu)體，在常規(guī)定性方法中，實(shí)驗(yàn)主要依賴于標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間，輔以ms/ms信息比對(duì)定性。針對(duì)缺少標(biāo)準(zhǔn)品的氧化固醇，若能夠?qū)崿F(xiàn)保留時(shí)間預(yù)測(cè)，即可為氧化固醇的定性提供多一維度的信息，從而減少假陽(yáng)性結(jié)果，提高鑒定的準(zhǔn)確性。因此，在色譜層面對(duì)氧化固醇進(jìn)行分離，并確定各氧化固醇的色譜層面的保留時(shí)間至關(guān)重要。

3、氧化固醇作為膽固醇代謝的重要產(chǎn)物，通過(guò)不同的酶促或非酶促反應(yīng)，從膽固醇及其前體衍生而來(lái)。氧化固醇在生物體內(nèi)具有重要的豐富的生物學(xué)功能，在維持體內(nèi)代謝平衡、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和神經(jīng)功能中起著不可忽視的作用。此外，氧化固醇被認(rèn)為在各種疾病中發(fā)揮作用，具有作為疾病生物標(biāo)志物的潛力，包括動(dòng)脈粥樣硬化、神經(jīng)退行性疾病、免疫系統(tǒng)疾病和癌癥。

4、目前，氧化固醇的檢測(cè)方法存在覆蓋度低、靈敏度差等諸多問(wèn)題，限制了其進(jìn)一步研究的深入。針對(duì)商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)品有限、生物體內(nèi)氧化固醇分布情況不明的現(xiàn)狀，亟需建立一種覆蓋度高、穩(wěn)定可靠的氧化固醇定性分析方法，從而為氧化固醇的研究提供技術(shù)支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種氧化固醇色譜保留時(shí)間預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建與定性的方法。本發(fā)明基于氧化固醇結(jié)構(gòu)與色譜保留行為的相關(guān)性，開(kāi)展了基于lc-ms/ms系統(tǒng)，以部分氧化固醇標(biāo)準(zhǔn)品為基準(zhǔn)的代謝物準(zhǔn)確測(cè)定方法開(kāi)發(fā)。基于氧化固醇現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)品的化學(xué)結(jié)構(gòu)與其在色譜系統(tǒng)中的保留時(shí)間，構(gòu)建qsrr保留預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)色譜保留時(shí)間的預(yù)測(cè)；再基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)品在質(zhì)譜條件下的裂解碎片，推測(cè)出不同氧化固醇可能的質(zhì)譜裂解特征碎片。最后基于預(yù)測(cè)的保留時(shí)間，輔以質(zhì)譜裂解特征碎片，實(shí)現(xiàn)缺乏標(biāo)準(zhǔn)品的氧化固醇的定性分析。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種氧化固醇色譜保留時(shí)間預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建方法，包括以下步驟：

4、(1)構(gòu)建氧化固醇的理論數(shù)據(jù)庫(kù)；

5、(2)使用e-dragon和rdkit計(jì)算理論數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)各氧化固醇分子的描述符；

6、(3)根據(jù)描述符確定氧化固醇保留時(shí)間，使用內(nèi)標(biāo)來(lái)校正氧化固醇的保留時(shí)間，并且對(duì)相對(duì)保留時(shí)間取ln值，獲得數(shù)據(jù)集；

7、(4)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)集，采用80：20的隨機(jī)劃分方式與回歸算法結(jié)合，共同構(gòu)建模型；

8、(5)采用網(wǎng)格搜索的方法與五折交叉驗(yàn)證得到最佳的超參數(shù)組合，對(duì)共同構(gòu)建的模型進(jìn)行優(yōu)化，獲得氧化固醇色譜保留時(shí)間預(yù)測(cè)模型。

9、作為優(yōu)選，所述氧化固醇的理論數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中報(bào)道的所有氧化固醇進(jìn)行收錄，獲得氧化固醇的理論數(shù)據(jù)庫(kù)；所述數(shù)據(jù)庫(kù)包括lipidmaps、pubchem、pubmed、sci-finder。

10、作為優(yōu)選，所述描述符包括脂溶性、氫鍵數(shù)量、氧原子間距離、拓?fù)錁O表面積、雙鍵數(shù)量、氧原子數(shù)量、分子內(nèi)氫鍵強(qiáng)度和分子熱力學(xué)特性。

11、作為優(yōu)選，所述回歸算法為elasticnet回歸算法。

12、本發(fā)明提供了一種氧化固醇定性檢測(cè)的方法，包括以下步驟：

13、(5.1)構(gòu)建氧化固醇分子的ms數(shù)據(jù)庫(kù)；

14、(5.2)采用ful?ms模式和prm模式獲取氧化固醇標(biāo)準(zhǔn)品的分子離子峰和二級(jí)質(zhì)譜碎片信息，總結(jié)出氧化固醇的加和形式與二級(jí)質(zhì)譜裂解規(guī)律；

15、(5.3)采用全掃模式獲得樣品中氧化固醇的分子離子峰，prm模式獲得樣品中氧化固醇的二級(jí)質(zhì)譜碎片信息，結(jié)合步驟(5.2)獲得的加和形式規(guī)律和二級(jí)質(zhì)譜質(zhì)譜裂解規(guī)律，獲得樣品中氧化固醇可能的質(zhì)譜裂解特征碎片；

16、(5.4)基于權(quán)利要求1獲得的氧化固醇色譜保留時(shí)間預(yù)測(cè)模型，輔以步驟(5.3)獲得的質(zhì)譜裂解特征碎片并與步驟(5.1)所構(gòu)建的氧化固醇分子ms數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)樣品中氧化固醇的定性檢測(cè)。

17、作為優(yōu)選，所述ms數(shù)據(jù)庫(kù)包含ms信息、ms/ms信息的理論氧化固醇數(shù)據(jù)庫(kù)。

18、作為優(yōu)選，所述樣品為血漿。

19、作為優(yōu)選，所述基于獲得的氧化固醇色譜保留時(shí)間預(yù)測(cè)模型，輔以步驟(5.3)獲得的質(zhì)譜裂解特征碎片并與步驟(5.1)所構(gòu)建的氧化固醇分子ms數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)的方法為：基于特征碎片離子和前體離子，在數(shù)據(jù)庫(kù)中推導(dǎo)出候選結(jié)構(gòu)，根據(jù)權(quán)利要求1獲得的氧化固醇色譜保留時(shí)間預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)候選結(jié)構(gòu)的保留時(shí)間，通過(guò)預(yù)測(cè)保留時(shí)間與實(shí)驗(yàn)保留時(shí)間進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)定性檢測(cè)。

20、本發(fā)明還提供了所述的方法在定性檢測(cè)缺乏標(biāo)準(zhǔn)品的氧化固醇中的應(yīng)用。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

22、本發(fā)明首先通過(guò)對(duì)氧化固醇理論數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建，能夠更加直觀地分析氧化固醇的種類及其結(jié)構(gòu)特征對(duì)色譜保留時(shí)間的影響，提高了分析方法的覆蓋度；然后基于lc-ms/ms系統(tǒng)和部分可獲得的氧化固醇標(biāo)準(zhǔn)品，通過(guò)歸納特定分析條件下氧化固醇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推測(cè)出氧化固醇在質(zhì)譜中可能出現(xiàn)的特征碎片離子，及其與色譜保留時(shí)間(rt)的潛在關(guān)系，并將之運(yùn)用于缺乏商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)品的其他氧化固醇類分子保留時(shí)間的預(yù)測(cè)，從而結(jié)合氧化固醇特征碎片離子信息，構(gòu)建了qsrr保留預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)氧化固醇的準(zhǔn)確定性；最終，基于標(biāo)準(zhǔn)品的裂解特征、保留時(shí)間信息以及理論數(shù)據(jù)庫(kù)，本發(fā)明將最終完整的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用于生物樣本分析。該方法能夠彌補(bǔ)當(dāng)前代謝物分析時(shí)因標(biāo)準(zhǔn)品缺失導(dǎo)致的代謝物定性不準(zhǔn)確、無(wú)法定量的重大不足。

23、本發(fā)明在色譜層面上實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有的22個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品的分離，為qsrr模型的構(gòu)建提供了寶貴的保留時(shí)間數(shù)據(jù)。qsrr通過(guò)從分析物的化學(xué)結(jié)構(gòu)中生成分子描述符，構(gòu)建統(tǒng)計(jì)模型來(lái)獲得描述符與分析物的保留時(shí)間之間的關(guān)系，該方法能夠僅通過(guò)化學(xué)結(jié)構(gòu)描述符預(yù)測(cè)尚未人工合成的新化合物的保留時(shí)間。本發(fā)明依托超高分辨質(zhì)譜qeplus的強(qiáng)大定性能力和定量結(jié)構(gòu)-保留關(guān)系(qsrr)模型的通過(guò)化學(xué)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)色譜保留時(shí)間的能力，建立了一種覆蓋度高、穩(wěn)定可靠的氧化固醇定性分析方法，從而為氧化固醇的研究提供技術(shù)支撐。