Statistische Heterospektroskopie, ein Ansatz zur integrierten Analyse von NMR- und UPLC-MS-Daten: Anwendung in Metabonomischen Toxikologiestudien

Statistische Heterospektroskopie (SHY) ist ein neues statistisches Paradigma für die Co-Analyse von multispektroskopischen Datensätzen, die an mehreren Proben gewonnen wurden. Diese Methode funktioniert durch die Analyse der intrinsischen Kovarianz zwischen Signalintensitäten in den gleichen und verwandten Molekülen, die mit unterschiedlichen Techniken über Kohorten von Proben gemessen werden. Das Potenzial von SHY wird anhand von 600-MHz 1H NMR- und UPLC-TOFMS-Daten, die aus Kontroll-Rattenurinstichproben (n = 54) und einer entsprechenden hydrazinbehandelten Gruppe (n = 58) gewonnen wurden, veranschaulicht. Wir zeigen, dass die direkte Kreuzkorrelation von spektralen Parametern, d. h. chemischen Verschiebungen aus NMR und m/z-Daten aus MS, für eine Vielzahl von Metaboliten problemlos erreichbar ist, was zu einer verbesserten Effizienz bei der Identifizierung molekularer Biomarker führt. Neben der Struktur können auch höhere biologische Informationen über die Aktivität und Verknüpfungen von Stoffwechselwegen durch die Untersuchung verschiedener Ebenen der NMR- zu MS-Korrelations- und Antikorrelationsmatrizen gewonnen werden. Der SHY-Ansatz ist allgemein anwendbar für die Analyse komplexer Mischungen, wenn zwei oder mehr unabhängige spektroskopische Datensätze für eine beliebige Stichprobenkohorte verfügbar sind. Die biologischen Anwendungen von SHY, wie hier gezeigt, versprechen ein neues Instrument der Systembiologie zur Rückgewinnung von Biomarkern.