Development of a new clustering technique for biological component analyses

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K12112
• Research Institution: International University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 佐藤 正一 国際医療福祉大学, 成田保健医療学部, 准教授 (90803255)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市原 清志 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授(特命) (10144495) ; 山下 哲平 滋慶医療科学大学院大学, 医療管理学研究科, 講師 (50617420)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 高圧液体クロマトグラム / 重なりのあるクロマトグラム

Outline of Annual Research Achievements

①分離分析データのシミュレーションによる高精度な定量分析プログラム開発
クロマトグラムに近似したデータを乱数で発生し、新たなアルゴリズムによって、これまで不正確であった定量分析を精度の高いものへ変える一次元プログラム開発は、これまでの研究で成果を見せている。今回、実データに対応したプログラムの開発を目指す。
②高圧液体クロマトグラム（HPLC)を使った重なりのあるクロマトグラムの作成
平成31年度予定の実データを用いた検証では、高圧液体クロマトグラム（HPLC)を使って、重なりのあるクロマトグラム研究に適した物質の検索とその条件の設定に関する実験を実施した。本研究では、クロマトグラム分析を実施した際に2成分が結合した状態での正確な定量分析を目的としているため、各成分別のクロマトグラムデータと重合したクロマトグラムデータが必要となる。この重合の状況を作成するためには、多くの近似する成分の分析とHPLCの有機溶媒の種類、有機溶媒濃度、溶媒の速度、圧力条件など多くの組み合わせ実験を実施して、調整を行う必要がある。実験の結果、本研究に適した成分としてクレアチニンとカフェインを使用し、有機溶媒として酢酸エチル60％溶液を使用した場合が、重なりによる影響を説明するに適していることがわかった。
特にクレアチンのクロマトグラムは左右非対称性の歪んだ分布を示しており、重合した場合に他の成分に対してより大きな影響を及ぼすものであった。本研究の大きなテーマである精確度の高い定量分析には至適の条件が見つかった。本研究での分析方法の確立により定量分析に大きな進展を期待するものであった。現在、この2成分に対して濃度バランスを変えた場合の影響についてデータを終えたところである。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2018年度の到達目標として、重なりあう成分を分離する1次元対応プログラム開発であったが、重なりのあるクロマトグラムの作成において、研究対象とするクロマトグラムは頂点を中心とした左右対称のもの（正規分布）を想定していた。しかし、今回得られた重なりのあるクロマトグラムが左右非対称のものであったことから、従来考案したプログラムが提要できないことがわかった。したがって、左右非対称なクロマトグラムにも対応できる汎用的なプログラム開発が必要となっている。

Strategy for Future Research Activity

新たな課題として、左右非対称（非正規分布）なクロマトグラムにも対応できる汎用的なプログラム開発が必要となったことから、新たなアルゴリズムを考案し、実データへ適用可能であるかを検証する。具体的には、正規分布と対数正規分布を混合し、調整した計算式の作成および適合度の評価行うプログラム開発の実施。さらに、分布形状を視覚的に確認できるグラフの提供など、誤りのない分析方法の確立を目指していく。
また、クロマトグラフばかりではなく、フローサイトメトリーにおける細胞分類の領域設定に関する問題にも範囲を広げていく。

Causes of Carryover

HPLC用のカラムや重合したクロマトグラムデータ作成のための同位体の購入などを行わなかっために次年度使用額に示された金額が残っている。今後実験を進めるにあたり、必要な物品であるため、次年度に購入する。