Using Free Public Libraries in NIST26 Chromatogram and Lib Search

Význam tématu

Ve vyhodnocování LC-MS/MS dat představují kvalitní MS/MS knihovny základní nástroj pro spolehlivou identifikaci sloučenin. Komerční NIST tandemové knihovny (NIST26) jsou považovány za zlatý standard, ale volně dostupné veřejné knihovny (MoNA, MS-DIAL a další) doplňují zásobu spekter a umožňují rozšíření pokrytí sloučenin bez dodatečných nákladů. Správné použití obou zdrojů v kombinaci s integrovanou dekonvolucí a hledáním v knihovně zvyšuje šance na přesné a robustní identifikace v reálných aplikacích QA/QC, environmentální chemii a metabolomice.

Cíle a přehled studie / článku

Text shrnuje praktické postupy pro získání a použití volně dostupných veřejných MS/MS knihoven ve formátu NIST pro vyhledávání v NIST Search a Lib Search. Hlavními cíli jsou: ukázat, kde knihovny získat, jak je integrovat do adresáře MSSEARCH, doporučit vyhledávací tolerance pro vysoce kvalitní výsledky a poradit, jak vytvářet a udržovat vlastní uživatelské knihovny.

Použitá metodika a instrumentace

Popisovaná metodika se opírá o softwarové nástroje a formát NIST pro MS/MS knihovny a o workflow pro LC-MS/MS data s integrovanou dekonvolucí a hledáním v knihovně. Klíčové komponenty zahrnují:

• Formát a prostředí: NIST Search / Lib Search (NIST26 kompatibilní)
• Volné veřejné zdroje: MoNA (mona_lcmsms), MS-DIAL (ms_dial_pos_v19, ms_dial_neg_v19)
• Komerční zdroje: NIST 2026 tandemová knihovna (hr_msms, lr_msms, apci_msms_nist)
• Spektrální data: LC-MS/MS (vysoké a nízké rozlišení), integrovaná dekonvoluce pro chromatogramy

Praktické kroky: stáhnout ZIP s veřejnými knihovnami, rozbalit obsah do složky MSSEARCH spolu s jinými NIST knihovnami a následně používat Lib Search / Chromatogram Search v NIST softwaru.

Hlavní výsledky a diskuse

Souhrn klíčových poznatků:

• Objem a pokrytí: volné knihovny obsahují přibližně 500 000 MS/MS spekter (MoNA ~150k, MS-DIAL ~340k), záznamy struktur okolo 150k a cca 30k unikátních sloučenin. NIST 2026 obsahuje řádově ~3 miliony tandemových spekter a pokrývá přibližně 70 000 unikátních sloučenin, takže je kvalitativně i kvantitativně rozsáhlejší.
• Kombinace zdrojů: doporučuje se používat NIST26 jako primární knihovnu a současně připojit volné veřejné knihovny — společné vyhledávání zvyšuje pravděpodobnost nalezení odpovídajícího spektra, zejména u méně běžných nebo nově hlášených sloučenin.
• Vyhledávací tolerance: pro vysoce rozlišující vyhledávání v produktech iontů je doporučená tolerance ±40 ppm (Product Ion ±40 ppm). Prekurzorový iont není nezbytně využíván v Chromatogram Search, lze ho zadat ručně, pokud je potřeba.
• Low-resolution spektra: ve volných knihovnách i v NIST low-resolution knihovnách se vyskytují nízkorozlišující záznamy; NIST software automaticky koriguje některé nízkorozlišovací záznamy i při použití vysokorozlišujících tolerancí. Pro nízkorozlišující spektra se doporučují EI-typy nebo specifická nastavení.
• Problém chybějících struktur: mnoho záznamů ve veřejných knihovnách nemá přidruženou strukturu. Při hledání v chromatogramu je proto důležité nezaškrtnout volbu Best Matching Only (neaktivovat ji), aby se ukázaly duplicitní záznamy, z nichž některé mohou obsahovat struktury.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické přínosy kombinovaného přístupu:

• Snížení nákladů: využitím volných veřejných knihoven lze rozšířit spektrální pokrytí bez nákupu všech komerčních databází.
• Zvýšení citlivosti identifikací: kombinace NIST26 a veřejných knihoven s integrovanou dekonvolucí zvyšuje pravděpodobnost nalezení správné třídy či konkrétní sloučeniny.
• Flexibilita a aktualizace: vlastní uživatelská knihovna umožňuje ukládat ověřená spektra z lokálních analýz, čímž se vytváří interní zdroj referencí specifických pro laboratoř.
• Jednoduché nasazení: doporučená workflow (rozbalit do MSSEARCH, nastavit Product Ion ±40 ppm) je přímočará a snadno implementovatelná v běžných NIST pracovních postupech.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry vývoje a aplikační příležitosti:

• Pravidelná aktualizace veřejných knihoven: pravidelné stahování a konverze aktuálních verzí z MoNA a MS-DIAL do NIST formátu zvýší pokrytí nových sloučenin.
• Integrace dekonvoluce a knihovního vyhledávání: lepší automatické slučování chromatografických píků a spektrogramů (deconvolution) se stane standardem pro robustní identifikace v komplexních maticích.
• Automatizovaná tvorba uživatelských knihoven: workflow pro automatickou extrakci, validaci a export ověřených spekter do NIST formátu usnadní sdílení interních databází.
• Kombinace s in silico predikcí: dohromady s predikcí fragmentací a síťovými přístupy (molecular networking) může kombinované vyhledávání výrazně zvýšit jistotu anotací.

Závěr

Volné veřejné MS/MS knihovny v NIST formátu jsou hodnotným doplňkem k NIST26. Doporučený přístup je používat NIST26 jako primární referenci a současně připojit veřejné knihovny, upravit vyhledávací tolerance (např. Product Ion ±40 ppm) a vytvořit lokální uživatelskou knihovnu. Tím se dosáhne širšího spektrálního pokrytí, vyšší pravděpodobnosti identifikací a větší flexibility pro laboratorní potřeby. Důležité je také pravidelně aktualizovat veřejné zdroje a ověřovat nalezené odpovídající škálu strukturálních dat.

Použitá instrumentace

Seznam hlavních softwarových a datových komponent použitých nebo doporučených v postupu:

• NIST Search / Lib Search (NIST26 kompatibilní nástroje pro vyhledávání MS/MS)
• NIST 2026 tandemové knihovny: hr_msms, lr_msms, apci_msms_nist (přibližně 3 miliony MS/MS spekter)
• Volné veřejné knihovny: MoNA (mona_lcmsms, May 2025), MS-DIAL (ms_dial_pos_v19, ms_dial_neg_v19)
• LC-MS/MS analytika s podporou vysokého a nízkého rozlišení; integrovaná dekonvoluce chromatogramů

Reference

• Little J. Using Free Public Libraries in NIST26 Chromatogram and Lib Search; Mass Spec Interpretation Services; April 25, 2026.
• NIST Tandem MS Library (NIST26), 2026 edition.
• MoNA — MassBank of North America; public MS/MS spectra collection (May 2025 snapshot).
• MS-DIAL MS/MS public exports (v19, 2025–2026).