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質量分析は、イオンの質量電荷比を測定する科学的手法です。ガスクロマトグラフィーや液体クロマトグラフィーなどのクロマトグラフィー手法と組み合わせて使用されることが多く、分析化学や生化学の分野で広く採用されており、小分子やタンパク質(プロテオミクス) の特定や特徴付けに使用されています。一般的な質量分析実験では大量のデータが生成されるため、データの保存と処理にはコンピュータを使用する必要があります。長年にわたり、質量分析計のさまざまなメーカーが、このようなデータを処理するためのさまざまな独自のデータ形式を開発してきましたが、そのため学術研究者がデータを直接操作することは困難です。この制限に対処するため、システム生物学研究所のトランスプロテオミクスパイプラインによって最近、公共部門でのデータ操作とイノベーションを促進するためのオープンな XML ベースのデータ形式がいくつか開発されました。[ 1 ]これらのデータ形式については、こちらで説明します。
オープンフォーマット
JCAMP-DX
このフォーマットは、質量分析におけるデータ交換用の標準化されたファイルフォーマットを提供する最も初期の試みの1つでした。JCAMP -DXは当初、赤外線分光法用に開発されました。JCAMP-DXはASCIIベースのフォーマットであるため、ファイル圧縮の標準が含まれているにもかかわらず、それほどコンパクトではありません。JCAMPは1988年に正式にリリースされました。[2]アメリカ質量分析学会と共同で、レガシーデータを保存することを目的として、質量分析用のJCAMP-DXフォーマットが開発されました。[3]
ANDI-MS または netCDF
質量分析用分析データ交換フォーマットは、データ交換用のフォーマットです。多くの質量分析ソフトウェア パッケージは、ANDI ファイルの読み取りまたは書き込みが可能です。ANDI は、ASTM E1947 規格で規定されています。[4] ANDI は、データ ファイルの書き込みと読み取り用のソフトウェア ツール ライブラリであるnetCDFに基づいています。ANDI は、当初はクロマトグラフィー MS データ用に開発されたため、XMLに基づく新しいフォーマットが開発されたプロテオミクスのゴールド ラッシュでは使用されませんでした。[5]
アニムル
AnIMLは、質量分析を含むさまざまな分析技術をカバーするXMLベースの標準を作成するためにIUPACとASTM Internationalが共同で作成したものです。 [6]
mzデータ
mzDataは、ヒトプロテオーム機構（HUPO）のプロテオミクス標準イニシアチブ（PSI）による、質量分析データの標準化されたフォーマットを作成するための最初の試みでした。 [7]このフォーマットは現在非推奨であり、mzMLに置き換えられています。[8]
mzXML
mzXMLは、プロテオミクス質量分析データ用のXML（eXtensible Markup Language）ベースの共通ファイル形式です。[9] [10]この形式は、HUPO-PSIが標準化されたmzData形式を指定しようとしていたときにシアトルプロテオームセンター/システム生物学研究所で開発され、現在でもプロテオミクスコミュニティで使用されています。
ヤフムス
YAFMS （質量分析のための別のフォーマット）は、SQLクエリを使用してデータの抽出と追加を実行し、 4つのテーブルのリレーショナルサーバーレスデータベーススキーマにデータを保存するという提案です。[11]
翻訳元
同じ情報を表現するのに2つの形式（mzDataとmzXML）があるのは望ましくない状態であるため、HUPO-PSI、SPC/ISB、機器ベンダーは、mzDataとmzXMLの両方の最良の側面を取り入れた統一標準を作成し、それらを置き換えるための共同作業を開始しました。当初はdataXMLと呼ばれていましたが、mzMLとして正式に発表されました。[12]最初の仕様は2008年6月に公開されました。 [13]この形式は、2008年の米国質量分析学会で正式にリリースされ、それ以来、更新はほとんどなく比較的安定しています。2009年6月1日には、mzML 1.1.0がリリースされました。2013年現在、これ以上の変更は予定されていません。
mzAPI
新たなファイル形式を定義し、ベンダー独自の形式用のコンバータを作成する代わりに、科学者グループは、標準準拠の負担を機器メーカーの既存のデータアクセスライブラリに移すために、共通のアプリケーションプログラムインターフェイスを定義することを提案しました。[14]
ｍｚ５
mz5形式は、以前のXMLベースの形式のパフォーマンスの問題を解決します。mzMLオントロジーを使用しますが、HDF5バックエンドを使用してデータを保存するため、必要なストレージスペースが削減され、読み取り/書き込み速度が向上します。[15]
翻訳者
imzML標準は、 mzMLオントロジーに基づく標準化されたXMLファイルで質量分析イメージングのデータを交換するために提案されました。実験データはXMLに、スペクトルデータはバイナリファイルに分割されます。両方のファイルはユニバーサルユニーク識別子によってリンクされています。[16]
翻訳
mzDBはSQLiteデータベースにデータを保存し、ストレージスペースを節約し、データポイントをリレーショナルデータベースからクエリできるため、アクセス時間を改善します。[17]
トフィー
Toffeeは、データ非依存型質量分析法のためのオープンなロスレスファイルフォーマットです。HDF5を活用し、独自フォーマットやクローズドベンダーフォーマットと同等のファイルサイズを実現することを目指しています。[18]
翻訳:
mzMLbは、 HDF5バックエンドを使用して生データを効率よく保存するもう1つの方法です。ただし、mzML XMLデータ構造は保持され、既存の標準に準拠しています。[19]
同素体
Allotrope Foundationは、HDF5とTriplestoreをベースにしたファイル形式であるAllotrope Data Format (ADF)と、フラットなJSON表現であるASM（Allotrope Simple Modelの略）を管理しています。どちらもAllotrope Foundation Ontologies (AFO)に基づいており、MS検出器と組み合わせた質量分析とクロマトグラフィーのスキーマが含まれています。[20]
独自のフォーマット
以下に、さまざまなファイル形式の拡張子の表を示します。
(*) 各ベンダーのRAWフォーマットは互換性がないため、あるベンダーのソフトウェアは別のベンダーのRAWファイルを処理できません。
(**) Micromassは1997年にWatersに買収されました。
(***) FinniganはThermoの一部門です。
ソフトウェア
視聴者
mzXML、mzML、mzData 用のビューアは複数あります。これらのビューアには、フリー オープン ソース ソフトウェア (FOSS) とプロプライエタリの 2 種類があります。
FOSSビューアのカテゴリには、MZmine、[21] mineXpert2 (mzXML、mzML、ネイティブtimsTOF、xy、MGF、BafAscii) [22] MS-Spectre、[23] TOPPView (mzXML、mzML、mzData)、[24] Spectra Viewer、[25] SeeMS、[26] msInspect、[27] jmzMLがあります。[28]
独自のカテゴリには、PEAKS、[29]、 Insilicos、[30]、 Mascot Distiller、[31]、 Elsci Peakselがあります。[32]
ITA画像用のビューアがあります。[33] ITAおよびITM画像はpySPM pythonライブラリで解析できます。[34]
コンバーター
mzData から mzXML への既知のコンバーター:
- Hermes: Javaによる全方向の「mzData、mzXML、mzML」コンバータ。公開されており、グラフィカルユーザーインターフェースで実行可能。ETHチューリッヒ分子システム生物学研究所による[35] [36]
- FileConverter: 様々な質量分析フォーマット間で変換するコマンドラインツール[37] 、TOPP [38]の一部
mzXML の既知のコンバーター:
- システム生物学研究所はコンバーターのリストを管理している[39]
mzML の既知のコンバーター:
- msConvert: [40] [41]様々な質量分析フォーマット間の変換を行うコマンドラインツール。Windowsユーザー向けにGUIも用意されている。
- ReAdW: [42] Institute for Systems BiologyのThermo RAWファイル用コマンドラインコンバーター。TransProteomicPipelineの一部。[43]このツールの最新アップデートは2009年9月に行われました。現在、TPP開発チームはユーザーをmsConvertソフトウェア（上記参照）を使用するようにリダイレクトしています。
- FileConverter: 様々な質量分析フォーマット間で変換するコマンドラインツール[37] 、TOPP [38]の一部
独自形式用のコンバーター:
- msConvert: [40] [41]複数の独自フォーマットを含む様々な質量分析フォーマット間の変換を行うコマンドラインツール。Windowsユーザー向けにGUIも用意されている。
- CompassXport は、Brukerの多くのネイティブ ファイル形式 (.baf) に対してmzXML (および現在は mzData) [引用が必要]ファイルを生成する無料ツールです。
- MASSTransitは、Palisade Corporationが開発し、Scientific Instrument Services, Inc [44]およびPerkinElmer [45]が配布している、独自形式間でデータを交換するソフトウェアです。John Wiley and Sonsが2020年にPalisadeから購入し、KnowItAll Spectroscopyソフトウェアに組み込まれました。(サポートされているファイル形式のリスト)。
- アストン、[46] Agilent Chemstation、Agilent Masshunter、Thermo Isodatの複数のファイル形式のネイティブサポート
- unfinnigan、[47] Finnigan (*.RAW)ファイル形式のネイティブサポート
- OpenChromは、クロマトグラム、ピーク、識別結果を保存するための独自のオープン.ocb形式を含むさまざまなネイティブファイル形式への変換をサポートするオープンソースソフトウェアです[48]
現在利用可能なコンバーターは次のとおりです:
参照
参考文献
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