发明名称 用于定量分析及评估植物性样本特性之矩阵方法
摘要 本发明系有关用于增进草药组成物的选择、试验、品管及制造之计算方法,及有关协助引导新的草药组成物之研发及辨识现有的草药组成物之新颖用途。更详细地,本发明系有关在矩阵指纹中编码纳入二或多个生物及/或化学资讯之一种方法,及有关用于试验与增进草药组成物之该矩阵指纹的统计/机率运算。
申请公布号 TWI275792 申请公布日期 2007.03.11
申请号 TW091132024 申请日期 2002.10.28
申请人 菲托休提卡公司 发明人 罗伯特.堤尔顿;杰佛.布杰拉克;许京东
分类号 G01N33/48(2006.01);G06F17/00(2006.01) 主分类号 G01N33/48(2006.01)
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种产生代表一草药组成物的化学及/或生物反 应性质之一矩阵指纹之方法,其包括:自该草药组 成物取得适宜的资料点;将该等资料点数位化;及 产生该草药组成物之一矩阵指纹;其中该矩阵指纹 包括该数位化资料。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中该矩阵指纹之 产生系藉由沿着矩阵对角线置入数位化资料点,及 在该矩阵的离对角线位置置入各数位化资料点与 其他各个数位化资料点的比値。 3.一种比较二或多种草药组成物之方法,其包括: a)自该二或多种草药组成物取得资料点; b)将资料点数位化; c)比较数位化资料,以判定该二或多种草药组成物 所共有的该等资料点; d)产生各草药组成物之一矩阵指纹,其中该矩阵包 括该草药组成物对于各共有资料点之数位化资料; 及 e)藉由多种统计或法则式方法比较矩阵指纹,而比 较该二或多种草药组成物之间之相似性。 4.如申请专利范围第3项之方法,其中该二或多种草 药组成物中之各者的矩阵指纹,系藉由下列步骤产 生: i)将各栏的数位化资料点与其他各栏的数位化资 料点之比値置于该矩阵的离对角线位置。 5.如申请专利范围第3或4项之方法,其中使用集合 运算、统计分析或运算模式,而比较该二或多种草 药组成物之矩阵指纹。 6.如申请专利范围第5项之方法,其中该统计分析系 为线性相关。 7.一种判定二或多种生物样本的统计分类模式及 用于判定品管标准之方法,该方法包括:产生该二 或多种生物样本的矩阵指纹;藉由以电脑为主的计 算法进行该二或多种矩阵指纹之统计分析及比较, 以计算个别数据点的PSI値;在一直方图或其他视觉 显示图上撷取个别的PSI値之一范围;使用该显示图 以辨识相关性不佳的数据点;进行该直方图或PSI値 之数値分析,以判定统计分类模式及用于判定品管 标准。 8.如申请专利范围第7项之方法,其中该电脑计算法 能以C++普尔(Pearl)、Java或其他现代语言写成。 9.如申请专利范围第7项之方法,其中该电脑计算法 可在一部个人电脑、手提式电脑、向量支援机器 或大型电脑上运作。 10.如申请专利范围第7项之方法,其中该方法系用 于协助品管、分类、辨识新药、制造、样本处理 过程、样本掺杂作用、样本干扰作用及生物、药 草或多组份样本之结构-生物活性相关性。 11.如申请专利范围第7项之方法,其中该方法系用 于品管、分类定义、辨识新药、辨识新的生物标 的、制造上之差异、侦测样本掺杂作用与样本干 扰作用、一种单一或多种化学组份的生物反应之 结构-生物活性相关性之目的。 图式简单说明: 第1图。一代表性的LC-MS数据(亦即液相层析-质量 光谱)三维图,其说明一植物性多组份萃取物之特 征性地形图。沿着一度空间绘制自一个C18管柱上 所得的滞留时间(以分钟为单位),沿着第二度空间 绘制高解析质量(以园子质量单位为单位),及沿着 第三度空间绘制MS强度(以log(离子读数)为单位)。 在该图后方的二维图形为UV/VIS吸光度图。应了解 一个单一的UV/VIS尖峰可能包括与该混合中之一个 不同的特定分子相关连之多个特定质量。由尖峰 高度及尖峰高度的比値所界定之地形粗糙度,可予 以数位化、指标化及编码进入矩阵中,以供进一步 分析。 第2图。说明矩阵格式(M),其沿着对角线置入数据 点强度(In),而在离对角线置入个别的强度比値(Im/ In)。仅需要使用一半的离对角线尖峰。各对数据 点之间的离对角线强度比値,系编码该等数据点之 间之重要的协成关系或交互作用。若仅着重于个 别的数据点强度,则将丧失数据点之间之关系。藉 由检视其他数据的内部关系资讯,在概念上可将该 矩阵方法扩展至更高维度。为说明之用,吾等仅使 用二维矩阵以求清晰明了。 第3图。截留于IMAC表面晶片上之蛋白质的SELDI/TOF( Ciphergen)光谱,该蛋白质(自顶部至底部)系在经四 种不同剂量(0.0、0.02、0.10、1.0毫克/毫升)的植物 配方PHY906之生物反应处理24时之后的Jurkat细胞中 表现。在介于5000与20,000之分子量范围中,在不同 的光谱之间具有多个定性变化。可将该等资料数 位化、指标化及编码进入矩阵中,以供进一步分析 。 第4(A)图。比较二批黄芩(Scutellariae Radix)(第1黄芩 与第2黄芩)之间的个别尖峰之习知的线性相关性( LSQ来自SPLUS软体),亦即仅矩阵对角线之一线性相关 性。虚线系指95%信心水平。该线性拟合的相关系 数为0.95。然而,大部分的数据点系以低密度群集, 故难以判定界外値(outliers)。第4(B)图。比较二批 黄芩(Scutellariae Radix)(第8黄芩与第9黄芩)之间的个 别尖峰之习知的线性相关性(LSQ来自SPLUS软体),亦 即仅矩阵对角线之一线性相关性。虚线系指95%信 心水平。该线性拟合的相关系数为0.995,显着地优 于第4(A)图中所得者,但仍显示可能具有界外値。 该等数据点后续亦使用矩阵方法,而用于计算相似 性指标(植物相似性指标(PSI);见等式#7)。见第4表 。 第5(A)图。使用第4(A)图(第1黄芩与第2黄芩)中之相 同数据点,绘制自个别数据点的强度比値矩阵计算 所得的加权R値之直方图。虽然分布尖峰系位于0.9 附近,明显地具有小于0.6之个别数据点界外値。加 权R値之平均(界定为PSI,见等式#7)为0.89。第5(B)图 。使用第4(B)图(第8黄芩与第9黄芩)中之相同数据 点,绘制自个别数据点的强度比値矩阵计算所得的 加权R値之直方图。分布尖峰系位于0.94附近,及仅 有一个小于0.6之个别数据点界外値。加权R値之平 均(界定为PSI)为0.97。应注意到因所用的R値计算方 法(亦即使用特定数据点的整个比値组)之故,较容 易界定界外値及具有较大的数値分布,但就定性而 言整体的比较作用系相似的。应注意到PSI数値之 计算方式使得该平均値介于0.0与1.0之间,其中0.0为 完全不相似而1.0为完全一致。 第6(A)图。使用二批植物萃取物(黄芩(Scutellariae Radix))(第5黄芩与第6黄芩),绘制其间自个别数据点( LC/MS尖峰)的强度比値矩阵计算所得的未加权R値之 直方图。第6(B)图。绘制自第6(A)图(第5黄芩与第6 黄芩)中之相同数据点的强度比値矩阵计算所得的 加权R値之直方图,其中权重系与涉及该数据点的 原始强度之一定标因子相关,及应用于如等式#7所 界定之比値矩阵的相关性R値(见实例)。虽然未加 权R値与加权R値皆具有相同的数値(0.97),个别数据 点R値的分布范围比加权R値广,使得界外値辨识作 用之可信度较高。 第7图。使用如第4表所示之九批黄芩(Scutellariae Radix)萃取物,绘制自成对比较的LC/MS数据之加权PSI 数値的直方图。分布尖峰系位于0.94附近,及仅有 一个小于0.6之个别数据点界外値。使用由46个尖 峰组成之同一组,以建构矩阵。PSI数値之分布清楚 地显示一区隔点,因该等数据约为0.95。 第8图。用于计算矩阵与PSI数値之软体PhytoViewerTM 的萤幕照片,其可显示结果与查询资料。该软体系 以JAVA写成,及于个人电脑或其他电脑平台上运作 。在该萤幕照片中,可看到第5黄芩(Scutellariae Radix) 与第6黄芩的LC/MS数据之个别数据点的矩阵相关性 直方图,及显示如何选择个别数据及并入一矩阵数 据组中;及可看到显示直方图中的个别数据点(LC/MS 尖峰)之一个互动式直方图与一个查询窗口。藉此 可立即辨识出界外値及进一步查询之。 第9(A)图。比较如第表所示之九批黄芩(Scutellariae Radix)之未经处理与经后处理(模拟消化处理)的萃 取物之加权PSI数値的直方图。显然存在二种类型 的植物萃取物,其中一者强烈受到后处理之影响, 另一者仅轻微地受到影响。查询高感受性数据点( 个别化合物的LC/MS尖峰),可藉基于数批物质对于后 处理的感受性而加以分级与分类。第9(B)图。成对 的未经处理与经后处理的黄芩(Scutellariae Radix)批 料(九批)之间之加权PSI数値差异的直方图,其显示 小于0.2的PSI数値差异可用于区分易受影响与不易 受影响之批料。 第10图。用于计算矩阵与PSI数値之软体PhytoViewerTM 的第二张萤幕照片,其可显示结果与查询基因表现 资料。在该萤幕照片中,可看到体基因库数据相较 于二个不同实验(SB与SB)之个别数据点的矩阵相关 性直方图,该二实验系选自左侧手卷轴方块之清单 中,及显示在该二实验之间相关性低的基因(登录 代码)。整体的加权PSI数値为0.91,而大部分的数据 点(基因)系集中于0.9附近。该图显示可用于化学 及生物反应资料以比较二种多组份混合物之同一 软体与方法。
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