Введение
Масс-спектрометрия – это научный метод измерения отношения массы к заряду ионов. Она часто используется в сочетании с хроматографическими методами, такими как газовая или жидкостная хроматография, и нашла широкое применение в аналитической химии и биохимии, где может быть использована для идентификации и характеристики малых молекул и белков (протеомики). Большой объем данных, получаемый в типичном эксперименте по масс-спектрометрии, требует использования компьютеров для хранения и обработки. За прошедшие годы различные производители масс-спектрометров разработали разнообразные проприетарные форматы данных для работы с такими данными, что затрудняет непосредственную обработку данных для ученых-исследователей. Для решения этой проблемы Транспротеомический конвейер Института системной биологии недавно разработал несколько открытых форматов данных на основе XML, чтобы облегчить манипулирование данными и стимулировать инновации в государственном секторе. Эти форматы данных описаны здесь.
JCAMP-DX
Этот формат был одной из первых попыток создания стандартизированного формата файла для обмена данными в масс-спектрометрии. JCAMP DX изначально разрабатывался для инфракрасной спектрометрии. JCAMP DX – это формат, основанный на ASCII, и поэтому он не очень компактен, несмотря на наличие стандартов сжатия файлов. JCAMP был официально представлен в 1988 году. Совместно с Американским обществом масс-спектрометрии был разработан формат JCAMP DX для масс-спектрометрии с целью сохранения старых данных.
ANDI-MS или netCDF
Формат обмена аналитическими данными для масс-спектрометрии – это формат для обмена данными. Многие программные пакеты для масс-спектрометрии поддерживают чтение и запись файлов ANDI. Спецификация ANDI содержится в стандарте ASTM E1947. ANDI основан на netCDF – библиотеке программных средств для записи и чтения файлов данных. Изначально ANDI был разработан для данных хромато-масс-спектрометрии и поэтому не получил распространения в период активного развития протеомики, когда были разработаны новые форматы на основе XML.
Звезда
AnIML – это совместная инициатива IUPAC и ASTM International по разработке стандарта на основе XML, охватывающего широкий спектр аналитических методов, включая масс-спектрометрию.
mzДанные
mzData была первой попыткой инициативы по стандартизации протеомики (PSI) при Организации по изучению протеома человека (HUPO) создать стандартизированный формат для данных масс-спектрометрии. Этот формат в настоящее время считается устаревшим и заменен на mzML.
mzXML
mzXML — это общепринятый формат файла на основе XML (eXtensible Markup Language) для масс-спектрометрических данных в протеомике. Этот формат был разработан в Сиэтлском центре протеома / Институте системной биологии, когда группа HUPO PSI работала над спецификацией стандартизированного формата mzData, и до сих пор широко используется в протеомном сообществе.
ЯМФС
Yet Another Format for Mass Spectrometry (YAFMS) – это предложение по сохранению данных в схеме из четырех таблиц реляционной базы данных, не требующей сервера, с извлечением и добавлением данных посредством SQL-запросов.
mzML
Поскольку существование двух форматов (mzData и mzXML) для представления одной и той же информации является нежелательным, HUPO PSI, SPC/ISB и производители приборов объединили усилия для создания единого стандарта, который объединяет лучшие характеристики mzData и mzXML и призван заменить их. Изначально он назывался dataXML, но впоследствии был официально представлен как mzML. Первая спецификация была опубликована в июне 2008 года. Официальный релиз формата состоялся на конференции Американского общества по масс-спектрометрии в 2008 году, и с тех пор он остается относительно стабильным, с минимальным количеством обновлений. 1 июня 2009 года была выпущена версия mzML 1.1.0. На 2013 год дальнейшие изменения не планируются.
МЗПИ
Вместо разработки новых форматов файлов и написания конвертеров для проприетарных форматов поставщиков, группа ученых предложила определить единый интерфейс прикладного программирования, чтобы перенести ответственность за соответствие стандартам на существующие библиотеки доступа к данным производителей приборов.
МЗ5
Формат mz5 решает проблемы с производительностью предыдущих форматов на основе XML. Он использует онтологию mzML, но сохраняет данные, используя HDF5 в качестве бэкенда, для снижения требований к объему памяти и повышения скорости чтения и записи.
МЗМ
Стандарт imzML был разработан для обмена данными, полученными при масс-спектрометрической визуализации, в стандартизированном XML-файле, основанном на онтологии mzML. Он разделяет экспериментальные данные на XML-файл и спектральные данные, хранящиеся в двоичном файле. Оба файла связаны с помощью универсального уникального идентификатора.
МЗДБ
mzDB сохраняет данные в базе данных SQLite для экономии места на диске и повышения скорости доступа, так как точки данных можно запрашивать как из реляционной базы данных.
Капуста
Toffee — открытый формат файла без потерь для масс-спектрометрии с независимым захватом данных. Он основан на HDF5 и призван обеспечить размеры файлов, сопоставимые с размерами файлов в проприетарных и закрытых форматах поставщиков.
mzMLb
mzMLb – это еще один подход к использованию HDF5 в качестве бэкенда для высокопроизводительного сохранения исходных данных. При этом он сохраняет структуру данных mzML XML и остаётся совместимым с существующим стандартом.
Зрители
Существует несколько программ для просмотра файлов mzXML, mzML и mzData. Эти программы относятся к двум типам: свободное программное обеспечение с открытым исходным кодом (FOSS) или проприетарное. В категории программ FOSS можно найти MZmine, mineXpert2 (mzXML, mzML, native timsTOF, xy, MGF, BafAscii), MS Spectre, TOPPView (mzXML, mzML и mzData), Spectra Viewer, SeeMS, msInspect, jmzML. К проприетарным программам относятся PEAKS, Insilicos, Mascot Distiller, Elsci Peaksel. Существует программа для просмотра изображений ITA. Изображения ITA и ITM могут быть обработаны с помощью библиотеки pySPM на языке Python.