Evaluation of exhaled breath as a therapeutic drug monitoring sample
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22K05177
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
山本 敦 中部大学, 応用生物学部, 教授 (60360806)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松島 充代子 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 講師 (10509665)
川部 勤 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (20378219)
小玉 修嗣 東海大学, 理学部, 教授 (70360807)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 呼気TDM / ヒト用呼気回収装置 / エピガロカテキンガレート / 治療薬物モニタリング |
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| Outline of Research at the Start |
ラットを使った予備実験において、呼気中の薬物量と高い相関があったのは肺での薬物濃度であった。EBAは肺胞被覆液が飛沫化して生成されるというのは定説となっており、本来は同じ濃度を示すはずである。ラットエアロゾル体積が不明なため濃度が算出できていないだけのことである。まず、ヒト呼気を使い、パーティクルカウンターで測定されたEBAの粒度分布から求まるEBA体積の妥当性を検証する。次いで、ラットEBAが測定可能な装置、あるいは測定手法を確立することで、呼気中薬物濃度の算出法を確立する。最終的には、ヒト呼気中の薬物濃度を測定することでTDMの可能性を見出す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、ラット呼気実験のデータ整理を行い、呼気中の薬物量と相関が認められる臓器は肺であることを明らかとし、Journal of Breath Research誌に投稿した (2022, 16, 036003)。次いでこの成果を基に、ヒト用の呼気回収装置の評価を行った。装置概略は、HEPAフィルターを通した無塵空気の送風口と、パーティクルカウンター (PC) と呼気エアロゾル (EBA) 吸着剤への吸引口の付いた呼気だめ、その先のマスクから構成されている。PCと吸着剤への吸引速度を等しくすることで、吸着されたEBAの数とその粒径分布が求まり、すなわち体積が算出可能となる。この装置で得られた体積値を、指標物質を用いて評価した。呼気中において質量的に桁外れで多く含まれるアルブミンは、物質量としては多くなく、蛍光ELISA法を使っても定量範囲外であった。物質量として多い尿素をウレアーゼでアンモニアに変換後、イオンクロマトグラフで測定した。この方法でもアンモニアは定量範囲外であったが、アンモニウムイオン直前に溶出されるピーク強度とEBA体積に相関係数>0.95の直線関係が得られた。今後はこの物質の特定に努めていく。
指標物質の探索と並行して、サプリメントで摂取可能なエピガロカテキンガレート (EGCG) の呼気中と血中での相関を求めた。今年度は血中EGCGのHPLC蛍光検出による高感度測定法の確立に努めた。EGCGの固有蛍光は極めて小さいため、溶媒極性を落として蛍光強度を高めた。低極性移動相でHPLCでのEGCG保持と分離を検討した結果、非水系の親水性相互作用クロマトグラフ法を見出した。この非水系ではEGCG測定に必須とされるEDTA血漿が使えないため、酸化防止剤とアルゴンパージを併用することで測定を可能とした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで継続してきたラット呼気実験データを精査することで、静注した薬物の呼気からの排泄量は肺組織中に含まれる薬物濃度と相関があることを見出せた。呼気分析の潮流は排泄量の多いヒト呼気研究であるため、動物呼気を使わないと得られない結果であり、長年のラット呼気実験が報われたことになる。
我々の開発したヒト呼気回収装置の評価対象としての内因性指標物質の探索は順調とはいかないまでも、EBA体積と相関を持つピークが検出された。今後はこの物質の特定により、研究は大きく進展することが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究二年目においては、呼気中の微量EGCGの定量法確立を優先的に進めていく。TDMにおける薬物測定はHPLC-MS/MSが主流となっているが、この手法は試験溶液中の夾雑成分によって測定精度が大きく変動する（マトリクス効果）。そのためには充分な試料精製操作が不可欠であるが、呼気試料には量的制限があって精製操作は困難である。蛍光検出が望ましいが、前年度に開発した非水系親水性相互作用クロマトグラフ法でもng/gレベルの検出には限界がある。そこで、より検出感度の優れた化学発光検出に挑戦する。より高感度な有機化学発光でのサブng/gレベルの検出を目指す。
一方、構造不明の内因性指標物質は、サプレッサ方式の陽イオン交換-MSを使って高精度に質量数を求める。その後は推定化合物の別途合成によって構造を確定する。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
