最新質量分析計による体液中危険ドラッグの検出・同定法の開発及び学際的検討

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H02530
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 石井 晃 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30252175)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 財津 桂 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30700546) ; 草野 麻衣子 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任助教 (60733574) ; 土橋 均 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 招へい教員 (40596029) ; 妹尾 洋 愛知医科大学, 医学部, 教授 (50236113) ; 小川 匡之 愛知医科大学, 医学部, 講師 (50559937) ; 那須 民江 中部大学, 生命健康科学部, 教授 (10020794) ; 林 由美 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30632707) ; 内藤 久雄 藤田保健衛生大学, 医学部, 講師 (90547556)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 危険ドラッグ / 法中毒 / 質量分析 / 合成カンナビノイド / カチノン / 飛行時間型質量分析計 / タンデム質量分析計

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、最新質量分析及び通常の質量分析機器を組み合わせ、合成カンナビノイドを含む危険ドラッグの超高感度・特異的同定法と、簡易で包括的なスクリーニング法を開発することである。
合成カンナビノイドについては、従来行われた研究を継続し、ヒト血漿中MAM-2201, AM-2201, AM-2232及びこれら代謝物について、高速液体クロマトグラフ-四重極飛行時間型質量分析計(LC－QTOFMS)を用いた高感度・特異的分析法を開発した。これらの化合物の定量限界は概ね0.5 - 1 ng/mlと極めて高感度で日内及び日間変動も13 %以内であり、十分実務に応用可能であると考えられる。
実際の中毒死例では、5-fluoro-ADB中毒が疑われた事例では、LC-QTOFMSのinformation-dependent acquisition (IDA)モードによるnon-targeted screeningでは、5-fuolo-ADBは検出できず、当時流通していた薬物を組み込んだデータベースを用い、product ion modeによるターゲット分析を併用することで、死亡例においても極めて低い濃度でしか認められない5-fluoro-ADBの血液からの検出、同定が可能となった。
次いで、我々は、GC/MS/MSによる危険ドラッグの異性体識別を開発した。危険ドラッグには異性体を有するものが多く、法的および毒性学的観点から、異性体の識別が極めて重要となるため、ガスクロマトグラフタンデム質量分析計（GC/MS/MS）を用いて、危険ドラッグ（JWH-081, JWH-122及び JWH-210）の位置異性体をマススペクトルを用いて確実に識別する方法を開発した。
現在、我々は、危険ドラッグ、特に合成カンナビノイドの代謝経路の分析と、中枢神経等における内在性の代謝物の変化について検討している。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

まず、合成カンナビノイドを含む危険ドラッグの超高感度分析法については、既にvalidationも含む分析法を確立し、実際例の分析も含んだ形で発表を行っており、順調に経過している。
また、危険ドラッグの代謝経路の推定については、従来行ってきたMAM2201に引き続き、alpha-PHP及びアセチルフェンタニルについても代謝経路を推定し、合成した標準品と比較して代謝物の同定を行った。
加えて、危険ドラッグの毒性機序の解明に不可欠な、内在性代謝物の変動についても、多変量解析による分析を行っており、今注目すべきターゲット分子も次第に明らかとなってきている。
これらを総合すると、本プロジェクトは当初の計画以上に進展していると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

今後、危険ドラッグの超高感度分析については、従来のLC-QTOFMS及び超高感度タンデム質量分析系による分析を継続するとともに、LCのミクロ化を試みる。ミクロ化に成功すれば、今後、超微量サンプルや、低濃度のサンプルの分析も可能になると思われる。
危険ドラッグの代謝経路の分析に関しては、血液や尿のみならず、胆汁や臓器等での代謝物の追跡及び同定を行い、危険ドラッグの検出の幅を広げることも考えている。
さらに、危険ドラッグによる内在性代謝物の変化については、代謝酵素の変化の分析を行い、毒性機序のさらに精密な解析を試みる。

Research Products

• [Journal Article] Application of metabolomics to toxicology of drugs of abuse: A mini review of metabolomics approach to acute and chronic toxicity studies (2016)
  • Author(s): Zaitsu K, Hayashi Y, Kusano M, Tsuchihashi H, Ishii A
  • Journal Title: Drug Metab Pharmacokinet Volume: 31 Pages: 21-26
  • DOI: 10.1016/j.dmpk.2015.10.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intact Endogenous Metabolite Analysis of Mice Liver by Probe Electrospray Ionization/Triple Quadrupole Tandem Mass Spectrometry and Its Preliminary Application to in Vivo Real-Time Analysis (2016)
  • Author(s): Zaitsu K, Hayashi Y, Murata T, Ohara T, Nakagiri K, Kusano M, Nakajima H, Nakajima T, Ishikawa T, Tsuchihashi H, Ishii A
  • Journal Title: Anal Chem Volume: 88 Pages: 3556-3561
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b04046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a mass spectrometric hydroxyl-position determination method for the hydroxyindole metabolites of JWH-018 by GC-MS/MS (2016)
  • Author(s): Kusano M, Zaitsu K, Yamanaka M, Hisatsune K, Asano T, Taki K, Hayashi Y, Tsuchihashi H, Ishii A
  • Journal Title: J Mass Spectrom Volume: in press Pages: in press
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Regioisomeric differentiation of the alkyl-substituted synthetic cannabinoids JWH-122 and JWH-210 by GC-EI-MS/MS (2016)
  • Author(s): Kusano M, Yamanaka M, Zaitsu K, Nakayama H, Nakajima J-i, Moriyasu T, Tsuchihashi H, Ishii A
  • Journal Title: Forensic Toxicology Volume: 34 Pages: in press
  • DOI: 10.1007/s11419-016-0317-x
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Metabolism of the designer drug α-pyrrolidinobutiophenone (α-PBP) in humans: identification and quantification of the phase I metabolites in urine. (2015)
  • Author(s): Matsuta S, Shima N, Kamata H, Kakehashi H, Nakano S, Sasaki K, Kamata T, Nishioka H, Miki A, Katagi M, Zaitsu K, Sato T, Tsuchihashi H, Suzuki K.
  • Journal Title: Forensic Sci Int Volume: 249 Pages: 181-188
  • DOI: 10.1016/j.forsciint.2015.02.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metabolome disruption of the rat cerebrum induced by the acute toxic effects of the synthetic cannabinoid MAM-2201. (2015)
  • Author(s): Zaitsu K, Hayashi Y, Suzuki K, Nakayama H, Hattori N, Takahara R, Kusano M, Tsuchihashi H, Ishii A.
  • Journal Title: Life Sci Volume: 137 Pages: 49-55
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2015.05.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-resolution mass spectrometric determination of the synthetic cannabinoids MAM-2201, AM-2201, AM-2232, and their metabolites in postmortem plasma and urine by LC/Q-TOFMS (2015)
  • Author(s): Zaitsu K, Nakayama H, Yamanaka M, Hisatsune K, Taki K, Asano T, Kamata T, Katagai M, Hayashi Y, Kusano M, Tsuchihashi H, Ishii A.
  • Journal Title: Int J Legal Med Volume: 129 Pages: 1233-1245
  • DOI: 10.1007/s00414-015-1257-4
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Real-time metabolome analysis by probe electrospray ionization-tandem mass Spectrometry (PESI-MS/MS): preliminary challenge to real-time metabolomics (2016)
  • Author(s): Kei Zaitsu, Yumi Hayashi, Tasuku Murata, Hiroki Nakajima, Tamie Nakajima, Maiko Kusano, Hitoshi Tsuchihashi, Tetsuya Ishikawa, Akira Ishii
  • Organizer: Pittcon Conference & EXPO 2016
  • Place of Presentation: Atlanta, GA, USA
  • Year and Date: 2016-03-06 – 2016-03-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GC-MS/MSを用いた包括指定カチノン類の一斉検出と構造推定 (第2報) (2015)
  • Author(s): 坂本雄紀、宮川治彦、松田駿太朗、鎌田 徹、西岡 裕、片木宗弘、草野麻衣子、財津 桂、土橋 均
  • Organizer: 第21回日本法科学技術学会
  • Place of Presentation: 柏の葉カンファレンスセンター、千葉県、柏市
  • Year and Date: 2015-11-12 – 2015-11-13
• [Presentation] Determination of newly encountered designer drugs α-PHP and acetylfentanyl in an acute intoxication case by LC/Q-TOFMS (2015)
  • Author(s): Kazuaki Hisatsune, Kei Zaitsu, Maiko Kusano, Mayumi Yamanaka, Jun’ichi Nakajima, Takako Moriyasu, Atsushi Ishiba, Minemasa Hida, Hitoshi Tsuchihashi, Akira Ishii
  • Organizer: The 53rd Annual Meeting of the International Association of Forensic Toxicologists
  • Place of Presentation: Florence, Italy
  • Year and Date: 2015-08-30 – 2015-09-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development and validation for a highly sensitive GC-MS/MS screening and quantification method of forensically relevant drugs of abuse in whole blood (2015)
  • Author(s): Maiko Kusano, Kei Zaitsu, Yuki Sakamoto, Haruhiko Miyagawa, Hitoshi Tsuchihashi, Akira Ishii
  • Organizer: The 53rd Annual Meeting of the International Association of Forensic Toxicologists
  • Place of Presentation: Florence, Italy
  • Year and Date: 2015-08-30 – 2015-08-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 質量分析を用いた危険ドラッグの代謝物構造推定および代謝経路の特定 (2015)
  • Author(s): 財津 桂
  • Organizer: 2015年 第2回TMS研究会
  • Place of Presentation: 東京大学山上会館、東京都文京区
  • Year and Date: 2015-07-30 – 2015-07-30
• [Presentation] LC/Q-TOFMSによる急性中毒死者生体試料中α-PHPおよびアセチルフェンタニルの分析 (2015)
  • Author(s): 久恒一晃、財津 桂、草野麻衣子、山中麻友美、中嶋順一、守安貴子, 石場厚、肥田宗政、土橋 均、石井 晃
  • Organizer: 日本法中毒学会第34年会
  • Place of Presentation: 九州大学医学部百年講堂、福岡県、福岡市
  • Year and Date: 2015-06-26 – 2015-06-27
• [Presentation] GC/MS/MSによる血中薬毒物の高感度定量分析法の開発 (2015)
  • Author(s): 草野麻衣子、財津 桂、坂本雄紀、宮川治彦、土橋 均、石井晃
  • Organizer: 日本法中毒学会第34年会
  • Place of Presentation: 九州大学医学部百年講堂、福岡県、福岡市
  • Year and Date: 2015-06-26 – 2015-06-27
• [Presentation] Micro LC/MS/MSによる高感度自然毒一斉スクリーニング法の構築 (2015)
  • Author(s): 瀧健太朗、財津 桂、小川匡之、浅野友美、草野麻衣子、妹尾 洋、土橋 均、石井 晃
  • Organizer: 日本質量分析学会 第63回質量分析総合討論会
  • Place of Presentation: エポカルつくば、茨城県、つくば市
  • Year and Date: 2015-06-17 – 2015-06-19
• [Presentation] ラット熱中症モデルにおけるメタボロミクス解析 (2015)
  • Author(s): 佐藤貴子、財津 桂、坪井健人、野村和克、岩田美佐、志摩典明、阿部俊太郎、石井晃、土橋均、鈴木廣一
  • Organizer: 第99次日本法医学会学術全国集会
  • Place of Presentation: 高知市文化センター、高知県、高知市
  • Year and Date: 2015-06-10 – 2015-06-12
• [Presentation] 生体試料中薬毒物分析における自動前処理装置「ATLAS-USIS」の法医試料への応用 (2015)
  • Author(s): 財津 桂、草野麻衣子、山中麻友美、松田駿太朗、片木宗弘、三木昭宏、佐藤貴子、土橋均、 鈴木廣一、 石井晃
  • Organizer: 第99次日本法医学会学術全国集会
  • Place of Presentation: 高知市文化センター、高知県、高知市
  • Year and Date: 2015-06-10 – 2015-06-12
• [Presentation] GC/MS/MSによる合成カンナビノイドJWH-122およびJWH-210の位置異性体識別の検討 (2015)
  • Author(s): 山中麻友美、財津 桂、草野麻衣子、久恒一晃、中嶋順一、守安貴子、松田駿太朗、片木宗弘、土橋均、石井晃
  • Organizer: 第99次日本法医学会学術全国集会
  • Place of Presentation: 高知市文化センター、高知県、高知市
  • Year and Date: 2015-06-10 – 2015-06-12