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Mathematical model of internal standard selection criteria for accurate quantitative analysis

Research Project

Project/Area Number 22K10604
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 58040:Forensics medicine-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

坂 幹樹  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 技術専門職員 (30447388)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords定量分析 / 内部標準物質 / 腐敗血液 / 定量的構造物性相関 / in silico / 数値モデル / 腐敗試料 / QSAR
Outline of Research at the Start

解剖から得られた試料は腐敗により様々な性状を呈していて、検量線作成に用いた試料との不一致から、内部標準物質(IS)の選択次第で定量値が大きく変わる可能性がある。そこで本研究では、ISの選択基準を示すための数値モデルを構築することに取り組むこととした。定量対象薬物およびISの様々な物理化学的性質を比較検討することにより、腐敗試料中薬物の定量精度に影響を及ぼす性質を抽出し、多変量解析により、その重要度を決定することを試みる。実験的手法に加えて理論的な解析を伴った本研究は、法医学のみならず他の分野においても、正確な定量結果を導くためのガイドラインになるものと考えている。

Outline of Annual Research Achievements

前年度の継続で、フルニトラゼパムと7-アミノフルニトラゼパムの定量値が健常人血と腐敗血で変動するか、または、内部標準物質(IS)の選択によって変動するかを調べた。ISはフルニトラゼパム-D7、7-アミノフルニトラゼパム-D7、7-アミノニトラゼパム、7-アミノクロナゼパム、7-アミノニメタゼパム、ゾルピデム、フルマゼニル、フルラゼパム、ミダゾラム、メダゼパム、ブロマゼパム、ニトラゼパム、クロナゼパム、ニメタゼパム、エスタゾラム、ロラゼパム、アルプラゾラム、ロルメタゼパム、ジアゼパム、プラゼパムの20種類に拡張した。前回の実験結果より、液体クロマトグラフタンデム型質量分析計(LC-MS/MS)の測定において、特定の化合物に強いマトリックス効果が発生しており、この現象が大きい場合、ISの選択基準を方程式にするのが困難だと感じた。よって、抽出試料を10倍希釈してから測定した。結果は、最も腐敗の強い試料で最も定量精度が低く、フルニトラゼパムの定量に対しては、ISがクロナゼパム、フルラゼパムの時に、7-アミノフルニトラゼパムの定量に対しては、ISがジアゼパム、ニトラゼパム、クロナゼパムの時に低い精度を示した。さらに、定量的構造物性相関を用いて、重要と思われるパラメーター(descriptor)を選択し、IS選択の方程式を試みたが、決定的な結論には至っていない。現在のところ、重要なdescriptorとして、構造類似度、水素結合供与体の数、LogP、双極子モーメントなどを中心に考えているが、それぞれ単独で相関するものはなく、より精度の高いデータを集めて多変量解析をやり直す必要性を感じている。その原因としては、候補としたISの物性値が近すぎるということが考えられ、次の実験ではISをベンゾジアゼピン類にこだわらず、広い範囲で選択し、重要なdescriptorを明確にする予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

試料によって、マトリックス効果はランダムに発生するので、方程式作成にこの要因を取り入れるのは難しい。また、当初、非常に少ない化合物の変動も考慮できるような方程式を目指したが、ISの物性の変動が少なすぎると、これも方程式に反映させるのが難しいと感じている。これらの理由により、研究にやや遅れが生じている。

Strategy for Future Research Activity

今後の方針としては、マトリックス効果を可能な限り排除するために、試料の希釈、分離カラム、グラジエント条件などを検討し、最善な条件を選択する。
IS候補化合物を広い物性範囲から選択する。ただし、定量対象がフルニトラゼパムと7-アミノフルニトラゼパムなので塩基性化合物から選ぶ。
これらによって、抽出効率(回収率)に重きを置いたISの選択基準が作成できると考えている。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Detection of lisdexamfetamine and its metabolite d-amphetamine in urine and gastric contents collected from a cadaver at forensic autopsy2023

    • Author(s)
      Torimitsu Suguru、Saka Kanju、Noritake Kanako、Namera Akira、Makino Yohsuke、Yamaguchi Rutsuko、Iwase Hirotaro
    • Journal Title

      Forensic Toxicology

      Volume: 41 Issue: 2 Pages: 309-317

    • DOI

      10.1007/s11419-022-00654-6

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Development of criteria for selecting internal standards for quantifying flunitrazepam and 7-aminoflunitrazepam in putrefied blood samples2023

    • Author(s)
      Saka Kanju、Noritake Kanako、Makino Yohsuke、Torimitsu Suguru、Yamaguchi Rutsuko、Chiba Fumiko、Tsuneya Shigeki、Iwase Hirotaro
    • Organizer
      The 60th Annual Meeting of the International Association of Forensic Toxicologists (TIAFT2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] トラマドールとベンラファキシン代謝物について2023

    • Author(s)
      坂幹樹
    • Organizer
      第11回法医中毒研究会勉強会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Simple and simultaneous quantification of cyanide, ethanol, and 1-propanol in blood by headspace GC-MS/NPD with a Deans switch2022

    • Author(s)
      Kanju Saka, Keiko Kudo, Akira Namera, Yusuke Fujii, Kanako Noritake, Suguru Torimitsu, Yohsuke Makino, Hirotaro Iwase
    • Organizer
      The 59th Annual Meeting of the International Association of Forensic Toxicologists (TIAFT2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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