Development of the method to determine absolute structure of trace amount metabolites derived from NPS

Research Project

Project/Area Number	22K10521
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 58020:Hygiene and public health-related: including laboratory approach
Research Institution	Osaka Institute of Public Health
Principal Investigator	土井崇広地方独立行政法人大阪健康安全基盤研究所, 衛生化学部, 主幹研究員 (90516767)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	東雄貴地方独立行政法人大阪健康安全基盤研究所, 衛生化学部, 研究員 (60880466)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords	結晶構造解析 / 代謝物 / 合成カンナビノイド / 乱用薬物 / 新規乱用薬物 / 単結晶X線構造解析 / 構造決定 / 結晶スポンジ法
Outline of Research at the Start	規制・乱用薬物による事件・事故においては、摂取薬物の代謝物分析が摂取証明の有力な手段となる。通常、化合物の同定は、試料溶液と検出が疑われた化合物の標準品を複数の機器で分析し、結果の同一性を確認することで実施される。代謝物は合成が困難なものが多く、規制薬物であっても代謝物の標準品を入手できるケースはまれである。標準品がない化合物でも構造決定が可能な手法として、いくつかの方法があるが、ミリグラム単位の化合物が必要であるため、常法では微量代謝物の解析は困難である。応募者らは、微量な非結晶性化合物を単結晶X線構造解析できる方法に着目した。本研究はその方法を応用し、微量代謝物の構造決定法構築を試みる。
Outline of Annual Research Achievements	モデル化合物（インダゾールカルボキサミド型合成カンナビノイド系薬物）を用いて結晶スポンジ法の適応について検証したところ、特定の結晶スポンジ・結晶溶媒・モデル化合物を溶解する溶媒の組み合わせにおいて、占有率は高くないもののインダゾール骨格が推定できる結果が得られた。他の化合物でも同じ条件で確認したところ、インダゾール骨格は特定できており、アルキル側鎖等可塑性のある部分構造が特定できない傾向が確認された。より剛直な骨格の化合物で検討したところ、骨格だけでなく化合物全体の構造が推定可能であった。当該結果については化合物の占有率が低く、結晶スポンジのフレームワークと構造推定できた部分以外にも、構造解析できていない箇所が残存していた。結晶スポンジへの化合物取込条件の検討により、占有率を上げることができれば、構造決定に用いる質のデータが得られると期待できる。今年度得られた結果をもとに、化合物全体の構造が特定できた化合物（代謝物）を用い、適切な濃度条件・温度条件を探索する。類似構造の代謝物に同じ条件を適用し、部分構造と条件設定の間にどのような関係性があるかを検証することで、多くの代謝物を対象とした最適化条件の導出が期待される。系統的な検討は実施できていないが、これまでにいくつかの代謝物ではマイクログラムオーダーで結晶化できることが確認できている。結晶化そのものについてもスモールスケールで実施できる可能性を合わせて探索することを予定している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 初年度は期間中に研究所の移転・単結晶X線構造解析装置の更新などが重なり、2～3か月程度実験中断期間が生じたためやや計画に遅れが生じている。
Strategy for Future Research Activity	研究の遅延を解消するため、結晶調製・構造解析を担当する分担研究者を新たに追加した。特定の代謝物について化合物を構造推定できる結果が得られたことから、当該化合物を用いてデータの質を向上させる条件の検討を実施する。検討の結果、導出された条件を他の類似代謝物に用いて検証し、条件の最適化を図る。