يلعب الأيض غير المستهدف دورًا مهمًا في موجة الطب الدقيق واكتشاف العلامات الحيوية. ومع ذلك ، فإن تحديد المركبات لا يزال يمثل تحديًا بسبب عدم اكتمال مكتبة المرجع الطيف الحالية. لحل هذه المشكلة ، تم تطوير المعهد الفيدرالي الألماني لأبحاث المواد واختباره (BAM) وفريق أبحاث من جامعة برلين الحرة في Fiora ، وهي شبكة عصبية مفتوحة المصدر (GNN) ، المصممة لمحاكاة عملية الطيف الكتلي المترادف للمساعدة في تحسين دقة التعرف على الطيف الجماعي.
يتمثل جوهر نموذج Fiora في أنه يستخدم معلومات الحي المحلي للروابط في الجزيئات لتعلم أنماط كسر المركبات ، وبالتالي استخلاص احتمال أيونات مجزأة. بالمقارنة مع خوارزميات التجزئة التقليدية ، تقوم Fiora بإجراء تنبؤات ممتازة في التنبؤ بالجودة ويمكن أن تتنبأ بميزات أخرى مثل وقت الاستبقاء (RT) والمقطع العرضي للتصادم (CCS). تم نشر هذه النتيجة البحثية الرائدة في Nature Communications في 7 مارس 2025.
يستخدم تصميم Fiora الكامل لعمليات وحدات معالجة الرسومات عالية الأداء ، والتحقق بسرعة من التعليقات التوضيحية المركب المفترضة ، وتوسيع نطاق المكتبة المرجعية الطيفية بشكل كبير مع تنبؤات عالية الجودة. هذا التقدم له أهمية كبيرة في تعزيز الأبحاث حول الأيض غير المستهدف ، وخاصة عند تحليل المركبات غير المعروفة. كانت الأبحاث في هذا المجال بطيئة في العقد الماضي بسبب ندرة الطيف المرجعي عالي الجودة. على سبيل المثال ، أظهر تحدي CASMI لعام 2016 أن معدل استدعاء طرق محاكاة الكمبيوتر كان 34 ٪ فقط ، في حين أنه لم يكن حتى 30 ٪ في عام 2022. وهذا يدل على الحاجة الملحة لحل جديد.
يعد Fiora فريدًا من حيث أنه يمكنه تقييم أحداث تفكك السندات بشكل مستقل على أساس الهيكل المحلي لكل مركب. تحاكي هذه الطريقة عملية التجزئة المادية في قياس الطيف الكتلي بشكل مباشر أكثر من العديد من الخوارزميات الموجودة. علاوة على ذلك ، لا تؤدي Fiora بشكل جيد فقط عند استهداف مركبات مماثلة ، ولكن أيضًا قدرتها على تعزيز الهياكل غير المألوفة أمر مثير للإعجاب.
لضمان فعاليتها ، أظهرت Fiora اختبارها على مجموعات بيانات متعددة والنتائج أن التشابه المتوسط بين أطياف الكتلة المتوقعة والطيف المرجعي يصل إلى أكثر من 0.8 ، وفي بعض الحالات ، 10 ٪ إلى 49 ٪ من خوارزمية المنافسة. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح تصميم Fiora المعياري بالتكيف بمرونة مع أهداف تنبؤية مختلفة ، مما يدل على تنوع ممتازة.
إن إطلاق Fiora لا يملأ الفجوة في تحليل الطيف الكتلي فحسب ، بل يوفر أيضًا أداة قوية لتحديد المركب المستقبلي والبحث.