Данные масс-спектрометрии подобны химическому отпечатку пальца, показывающему ученым, какие молекулы содержатся в образце, таком как воздух, вода или кровь, и в каких количествах. Это помогает идентифицировать все - от загрязняющих веществ в воде до химических веществ в новых лекарствах.

Разработанный в Калифорнийском университете в Риверсайде язык массовых запросов, или MassQL, функционирует как поисковая система для данных масс-спектрометрии, позволяя исследователям находить закономерности, которые в противном случае потребовали бы продвинутых навыков программирования. Технические подробности о формулировке и пример того, как она помогла идентифицировать огнезащитные химические вещества в общественных водных путях, описаны в новой статье журнала Nature Methods.

"Мы хотели дать химикам и биологам, которые, как правило, также не являются специалистами в области компьютерных технологий, возможность обрабатывать свои данные именно так, как они хотят, без необходимости тратить месяцы или годы на изучение кода", - сказал Мингсун Ван, доцент кафедры компьютерных наук Калифорнийского университета, который создал этот язык.

Демонстрируя эффективность языка, Нина Чжао, аспирантка Калифорнийского университета в Сан-Диего, использовала MassQL для анализа всех мировых данных масс-спектрометрии проб воды, которые были доступны общественности. Она искала фосфорорганические эфиры, которые обычно содержатся в антипиренах.

"В этих данных содержится буквально миллиард измерений молекул. Вы не можете пройти через это вручную", - сказал Ван. "Однако язык, в некотором смысле, действует как фильтр для этих химических веществ, и он извлек тысячи из них".

В дополнение к обнаружению известных химических веществ в пробах воды, они также обнаружили фосфорорганические соединения, которые ранее не были описаны или занесены в каталог, и некоторые химические вещества, которые являются продуктом распада фосфорорганических соединений с течением времени.

"Эти химические вещества могут вызвать множество проблем для здоровья людей и животных, а также для целых экосистем. Они были разработаны как антипирены или пластификаторы, но они могут вызывать нарушения в работе эндокринной и половой систем, а также сердечно-сосудистые проблемы", - сказал Чжао.

Прежде чем можно будет разрабатывать планы по обращению с токсичными химическими веществами или их удалению из нашей окружающей среды, ученые должны знать, что в них присутствует. Вот где MassQL пригодится таким ученым, как Чжао.

"Язык позволяет мне отслеживать все, что когда-либо было обнаружено во всех данных о воздухе, почве, воде и даже в человеческом теле. Что бы там ни существовало, мы можем поискать там химические вещества", - сказала она.

Одной из проблем при создании MassQL было достижение консенсуса ученых-биологов в отношении определения терминов, которые будет использовать программное обеспечение. "И химики, и специалисты по информатике должны это понимать, и программное обеспечение должно уметь с этим работать", - сказал Ван.

По этой причине около 70 ученых консультировались на этапе разработки. Все они поделились своими отзывами о наиболее важных информационных терминах и о том, как выразить это на языке MassQL.

Исследовательская группа также хотела продемонстрировать, что этот язык может быть полезен в самых разных ситуациях реальной жизни. В дополнение к проекту Чжао, в документе подробно описывается более 30 приложений, в которых может быть применен MassQL.

Примеры использования включают обнаружение жирных кислот в качестве маркеров алкогольного отравления, поиск новых лекарств для решения надвигающегося кризиса устойчивости к антибиотикам, изучение химических веществ, которые бактерии используют для общения друг с другом, и поиск химикатов forever на игровых площадках.

В прошлом Ван получал запросы на программное обеспечение, которое могло бы искать шаблоны данных, характерные для всех этих различных типов приложений.

"Я подумал, что мог бы сделать что-нибудь, чтобы сэкономить себе время", - сказал он. "Я хотел создать один язык, который мог бы обрабатывать несколько видов запросов. И теперь у нас есть это. Мне не терпится услышать об открытиях, которые могут быть сделаны в результате этого".