2023 Fiscal Year Research-status Report

全化学物質のリスク評価を目指す化学分析ベースの物性・毒性推定アプローチ

Research Project

Project/Area Number	23K17470
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	頭士泰之国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80611780)
Project Period (FY)	2023-06-30 – 2028-03-31
Keywords	化学物質 / リスク評価 / ノンターゲット分析 / 毒性推定 / 物性推定 / 全化学物質
Outline of Annual Research Achievements	これまでに発見された化学物質は10の8乗種を超えており, 指数関数的な増加を示している。この数は今後も増えると考えられる。一方で, コストと労力の問題から化学物質の大多数はその物性や毒性について未評価のままである。このことから本研究着手に先立って, 化学物質の検出に用いられるGC-MS出力を基に, 構造同定無しに検出物質の物性・毒性を高精度に評価する手法Detective-QSARの開発に取り組んできた。しかしDetective-QSARに用いられた学習データは, 実測値が収集可能であった10の3乗種程であり適用範囲が限定となっている。本研究ではデータを実測値に限定せず, In silicoデータにまで拡大し研究取組みを展開することとした。これにより学習データ数を拡大し, 適用範囲を広げることを目指し, ひいては構造式を必要としない低コスト・迅速な物性・毒性推定手法を創出し, リスク評価できる化学空間の飛躍的拡大を目的とした。今年度の取り組みとして, まずは実測データを中心にスペクトル・物性・毒性に関するデータ収集に関する検討を行った。化学物質情報の豊富なオープンデータベースであるPubChem, ChemSpider, ChEMBLについてデータ探索の候補となり得るか検討を行い, PubChemを対象とする事とした。このデータベースは10の8乗にも及ぶ化学物質の情報を保有しており, 今年度は全体の４分の１程度のスクリーニングを行い, 実測データの拡充度について調べた。また同時に, 研究実施期間中に行う予定のIn silicoデータ計算の際に必要となる構造情報についても有無の確認を行った。来年度以降もこの点について検討を進める。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 今年度は, オープンデータベースを中心に化学物質の情報について, その構造情報も含め収集取り組みを進める事が出来た。対象としたオープンデータベースの化学物質の4分の1程度のスクリーニングを完了し, 今年度以降も継続的に取り組むことで, 狙いとするケミカルスペースをかカバーできるものと見込んでいる。
Strategy for Future Research Activity	今後も引き続き, 実測データを中心にスペクトル・物性・毒性に関してデータ収集を試みる。この取り組みは時間を要するため, 研究期間の特に前半を利用しながら全期間を通して続ける予定である。得られた構造情報についてNEIMS, aiQSAR, OPERAなどを用いてIn Silicoデータの取得に取り組む。その後, モデル構築とモデル性能評価を実施する。また, 実際の環境試料を質量分析計で測定し,これを入力データとして物性・毒性値を正確に推定できるか評価する。得られた成果について論文として発表し, 作成したツールについても公開を行う。
Causes of Carryover	今年度予定していた装置メンテナンス、クラウドPCサービス年間使用量、ソフトウェアライセンス購入について、本研究課題のために使用できる別予算により賄う事が出来た。このため、今年度使用計画のあった約5割を次年度以降の使用に充てることが可能となった。この予算については、来年度以降の実施予定のIn Silicoデータの取得範囲拡大への活用を計画しており、これに必要なソフトウェアライセンスの購入や実測データ取得取り組みに充てることを考えている。また約４割を占める人件費については、現時点で人材模索を続けている状況であり、次年度以降に使用を検討している。