JP7083799B2

JP7083799B2 - 標準較正液

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Publication number: JP7083799B2
Application number: JP2019210188A
Authority: JP
Inventors: 正貴滝脇; 世傑福沢; 善国菊谷; 清孝藤野; 健太郎阿部; 喜之伊藤
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2022-06-13
Anticipated expiration: 2039-11-21
Also published as: US11927510B2; US20210156770A1; EP3825696A1; JP2021081351A

Description

本発明は、質量分析装置を用いた定量測定に好適な標準較正液に関する。

病院での臨床検査等において、質量分析計（以下、「ＭＳ」とも呼ぶ。）を用いた分析法が知られている。特に、化合物を高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）で分離し、分離された物質をＭＳでイオン化して分析する液体クロマトグラフィー／質量分析計（以下、「ＬＣ／ＭＳ」とも呼ぶ。）によるホルモン等の生体由来物質の分析は、従来から用いられているイムノアッセイ等と比較して高感度かつ高特異性があり、さらには、多項目の同時分析が可能なことから、近年急速に普及しつつある。ＬＣ／ＭＳの中でも、特にＭＳとしてタンデム質量分析計（以下、「ＭＳ／ＭＳ」とも呼ぶ。）を用いたＬＣ／ＭＳ／ＭＳによる定量分析では、ＬＣ／ＭＳよりも高感度な選択反応検出（以下、「ＳＲＭ」とも呼ぶ。）モードを用いることにより、選択的に複数の物質を定量分析することが可能とされる。

ＭＳによる定量分析は、一般に、キャリブレーターと称する標準較正液を用いた検量線に基づいて行われる。例えば、特許文献１では、内部標準物質としてジヒドロキシビタミンＤ代謝物の同位体を含むキャリブレーターを用いて、当該内部標準物質の１つ以上のイオンのピークに基づいた較正標準曲線を作成している。そして、ジヒドロキシビタミンＤ代謝物の測定により得られたピークを、かかる較正標準曲線に基づき絶対量に変換することにより定量分析を行うことが開示されている。

特開２０１９－１７９０３６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような内部標準物質を含むキャリブレーターは、溶媒として血清を用いた液体として供給される。血清をキャリブレーターの溶媒とした場合、血清は十分に精製して用いられることが好ましいが、内在性の生体由来物質を完全に除去することは必ずしも容易でなく、測定対象に類する生体由来物質が存在すると、満足な較正ができないおそれがある。

さらに血清や血しょうは、動物に由来して供給されるので、動物の個体差や製造ロットによる品質のバラツキを排除することが難しく、含まれるタンパク質の劣化のおそれもある。かかる品質の変動が、定量分析のための較正に悪影響を及ぼす可能性も懸念される。

本発明の幾つかの態様にかかる目的の１つは、質量分析装置を用いた定量測定において精度の良い較正を行うことができる、品質の安定した標準較正液を提供することにある。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するために為されたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

本発明に係る標準較正液の一態様は、
水と、
前記水と混和する非アルコール性溶媒と、
ステロイドホルモンと、
を含み、
前記非アルコール性溶媒の含有量が、１０体積％以上５０体積％以下であり、
質量分析装置を用いた定量測定に用いられる。

本発明に係る標準較正液は、品質の安定性が良好で、質量分析装置を用いた定量測定において精度の良い較正を行うことができる。

実験例に係るビタミンＤ代謝物のＭＲＭクロマトグラム。実験例に係る２５（ＯＨ）Ｄ３の検量線のグラフ。実験例に係る３－ｅｐｉ－２５（ＯＨ）Ｄ３の検量線のグラフ。実験例に係る２５（ＯＨ）Ｄ２の検量線のグラフ。実験例に係る２４，２５（ＯＨ）２Ｄ３の検量線のグラフ。アセトニトリル水溶液を媒体とした場合と血清を媒体とした場合の臨床検体（２５（ＯＨ）Ｄ３の）における定量結果の相関を示すグラフ。アセトニトリル水溶液を媒体とした場合と血清を媒体とした場合の臨床検体（３－ｅｐｉ－２５（ＯＨ）Ｄ３の）における定量結果の相関を示すグラフ。アセトニトリル水溶液を媒体とした場合と血清を媒体とした場合の臨床検体（２５（ＯＨ）Ｄ２の）における定量結果の相関を示すグラフ。アセトニトリル水溶液を媒体とした場合と血清を媒体とした場合の臨床検体（２４，２５（ＯＨ）２Ｄ３の）における定量結果の相関を示すグラフ。実験例に係るテストステロンの検量線のグラフ。２５（ＯＨ）Ｄ３の内部標準物質に対する回収率（縦軸）のアセトニトリル濃度依存性を示すグラフ。

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。

１．標準較正液
本実施形態の標準較正液は、水と、水と混和する非アルコール性溶媒と、ステロイドホルモンと、を含む。そして、非アルコール性溶媒の含有量が、標準較正液の全量を１００体積％とした場合に、１０体積％以上５０体積％以下である。本実施形態の標準較正液は、質量分析装置を用いた定量測定に用いられ、質量分析用の「キャリブレーター」として用いることができる。以下、本実施形態の標準較正液の成分、用途について順次説明する。

１．１．水
本実施形態に係る標準較正液は、水を含む。水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、ミリＱ水等を用いることができるが、不純物が極力少ないことが好ましく、例えば、分析実験用水や、バイオメディカル用水、等の規格を満たすものが好ましい。

標準較正液における水の含有量は、標準較正液の総量（１００体積％）に対して、好ましくは５０体積％以上９０体積％以下、より好ましくは６０体積％以上８０体積％以下であり、さらに好ましくは６５体積％以上７５体積％以下である。水の含有量が５０体積％
以上９０体積％以下程度であれば、多様なステロイドホルモンを溶解できる。

１．２．非アルコール性溶媒
本実施形態に係る標準較正液は、非アルコール性溶媒を含む。非アルコール性溶媒は、アルコール性水酸基を有しない化合物である。非アルコール性溶媒は、上述の水と任意の割合で混和する。すなわち、非アルコール性溶媒は、水と互いに任意の濃度で完全に溶解し、均一な溶液を構成できる。

標準較正液における非アルコール性溶媒の含有量は、１０体積％以上５０体積％以下である。また、標準較正液における非アルコール性溶媒の含有量は、標準較正液に含有されるステロイドホルモンの性質（水溶性、脂溶性等）等を考慮して調節することができる。例えば、ステロイドホルモンの脂溶性が比較的強い場合には、非アルコール性溶媒の含有量は、２０体積％以上５０体積％以下であることがより好ましく、２０体積％以上４０体積％以下であることがさらに好ましい。また逆に、ステロイドホルモンの水溶性が比較的強い場合には、非アルコール性溶媒の含有量は、１０体積％以上４０体積％以下であることがより好ましく、１０体積％以上３５体積％以下であることがより好ましい。

このように標準較正液における非アルコール性溶媒の含有量は、含有されるステロイドホルモンの性質等により調節できるが、含有量が小さければ水溶性の強いステロイドホルモンに適し、含有量が大きければ脂溶性の強いステロイドホルモンに適するという傾向がある。

非アルコール性溶媒のより具体的な例としては、シアノ基、カルボニル基、エーテル基及びスルフィニル基から選択される少なくとも１つの基を有する炭素数５以下の化合物を挙げることができる。また、かかる化合物は、シアノ基、カルボニル基、エーテル基及びスルフィニル基のうち、同種又は異種の基を単数又は複数含んでもよい。そのような化合物の具体例としては、アセトニトリル（ＣＨ_３－ＣＮ）、アセトン（（ＣＨ_３）_２Ｃ＝Ｏ）、ジメチルホルムアミド（（ＣＨ_３）_２Ｎ－ＣＨＯ）、ジメチルアセトアミド（（ＣＨ_３）_２Ｎ－ＣＯＣＨ_３）、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルスルホキシド（（ＣＨ_３）_２Ｓ＝Ｏ）等を例示できる。また化合物の炭素数は、１以上４以下がより好ましく、１以上２以下がさらに好ましい。

後述の実験例で実証されるように、非アルコール性溶媒は、シアノ基を１つ有する炭素数２以下の化合物であることがさらに好ましい。シアノ基は、分極の度合いの高い基であり、炭素原子に配位することにより、当該化合物に効率的に極性を付与することができる。このような理由からも、非アルコール性溶媒は、アセトニトリルであることが殊更好ましい。

１．３．ステロイドホルモン
本実施形態の標準較正液は、ステロイドホルモンを含む。ステロイドホルモンとしては、アルドステロン（鉱質コルチコイド）、テストステロン、コルチゾール（ヒドロコルチゾン）、コルチゾン、プロゲステロン、ヒドロキシプロゲステロン、プレドニゾン、アンドロステンジオン、糖質コルチコイド、アンドロゲン（男性ホルモン）、エストロゲン、黄体ホルモン等の副腎皮質ホルモンや性ホルモン、及び、ビタミンＤ、並びに、その代謝物、誘導体、及び、同位体標識物を挙げることができる。

ここで、ビタミンＤは、カルシウム代謝の調節に必須な脂溶性ビタミンであり、活性型ビタミンＤ（１α，２５－ジヒドロキシビタミンＤ）として、血中のカルシウム（Ｃａ^２＋）濃度を高める作用を有する。この作用に加え、１，２５－ジヒドロキシビタミンＤや２５－ヒドロキシビタミンＤ等の生体内代謝物は、細胞の分化・増殖、ホルモンの産生・
分泌、免疫反応等に関与するタンパク質の発現制御に重要な役割を果たしている。このため、化学構造的にはステロールであっても、作用機構および機能の観点により、本明細書では、ビタミンＤ、ビタミンＤの誘導体、ビタミンＤの代謝物、及び、ビタミンＤの同位体標識物は、ステロイドホルモンとみなす。

本実施形態の標準較正液には、ステロイドホルモンは、１種又は複数種含有されてもよい。

また、本実施形態の標準較正液に含有されるステロイドホルモンは、脂溶性であることがより好ましく、脂溶性のステロイドホルモンのなかでも、ビタミンＤ及びビタミンＤの代謝物、並びに、テストステロン及びテストステロンの代謝物、から選択される少なくとも１種であることがさらに好ましい。

標準較正液に含有されるステロイドホルモンは、標準較正液として使用するために特定の濃度に設定される。かかる特定の濃度は、質量分析の検量線を作成する際の必要に応じて設定されるが、設定可能な濃度の範囲は、特に限定されない。

１．４．標準較正液の用途
本実施形態の標準較正液は、質量分析装置を用いた定量測定に用いられる。

質量分析は、イオンを質量電荷比又は「Ｄａ／ｅ」に基づいて分離、検出、及び測定する方法である。一般に、分析対象化合物は、イオン化されて質量分析装置に導入される。イオン化の手法は特に限定されない。質量分析装置内では、イオンは、磁場と電場の組合せにより、質量及び電荷に応じた空間内の経路をたどる。そして質量分析装置内でのイオンのこれらの質量、電荷、挙動等を観測することにより分析対象化合物の検出、定量を行うことができる。

質量分析に供される試料としては、生物源、例えば動物、細胞培養物、臓器培養物などから得られた成分が挙げられる。より具体的には、ヒトから得られたサンプル、例えば、血液、血漿、除タンパク血漿、血清、痰、筋肉、尿、唾液、涙液、脳脊髄液、身体部位からの拭き取り物（スワブ）、微生物懸濁液又は組織サンプルである。

質量分析は、各種の分離、精製手段を組み合わせて行ってもよい。例えば、質量分析は、ろ過、抽出、沈殿、遠心分離、希釈等の操作と組み合わせることができる。特に、質量分析による分析の前に、精製又は浄化してもよく、分析対象化合物を他の化合物と比べて富化して質量分析に供してもよい。これを行う手段としては、限定されないが、液体クロマトグラフィー、ＨＰＬＣ、ＵＨＰＬＣ、沈殿、透析、アフィニティー・キャプチャー、電気泳動、又は当該技術分野で公知の適切な方法が挙げられる。このような組合せを行う装置の例としては、例えば、ＨＰＬＣを組み合わせた「ＬＣ／ＭＳ」、質量分析部をタンデム型とした「ＬＣ／ＭＳ／ＭＳ」等がある。

質量分析装置による定量分析を行う際には、分析対象化合物を単離及び同定するために、注意深い較正が必要である。本実施形態の標準較正液は、かかる較正のために好適に用いることができる。

本実施形態の標準較正液は、質量分析計の検量線を作成するために使用することができ、例えば、ステロイドホルモンの測定に先だって、ステロイドホルモンの濃度に対する信号強度の依存性の検量線（較正曲線）を得るために使用できる。

従来、ホルモンのＬＣ／ＭＳ／ＭＳにおける較正は、血清若しくは血しょう等、測定検
体と同じ媒体に溶解された較正物質の溶液（生物製剤）か、含水エタノール、含水メタノール等の人工的な媒体に溶解された較正物質の溶液が用いられてきた。

前者は測定環境が生体に近いという利点があるが、ホルモンのように初めから内在している測定対象物とした場合、一旦それを除去した後に測定対象物を添加して値づけする。この場合、内在性物質を確実に除去することが難しくキャリブレーターの正確性を担保することが難しいという問題があった。後者の場合はホルモンのような内在性物質のことを考慮する必要がない代わりにマトリックス効果が血清等の検体の媒体との類似性が問題となっていた。

本実施形態の標準較正液は、上述の非アルコール性溶媒と、ステロイドホルモンと、を含み、非アルコール性溶媒の含有量が、１０体積％以上５０体積％以下であることにより、臨床検査分野、特に生体内ホルモン・薬物の質量分析による定量の基礎となる検量線を、容易かつ再現性よく作成することができる。また、溶媒として、非アルコール性溶媒を用いているため、標準較正液の組成の経時的変化が少ないとともに、原料の品質が安定しているので、鮮度や保管期限等の制限が緩和されている。またこのため、本実施形態の標準較正液は、質量分析装置のメーカーの相違や装置や部品の個体間のバラツキ等にかかわらず、各装置の較正に好適に使用できる。さらに、本実施形態の標準較正液は、従来用いられてきた血清若しくは血しょう等を媒体とした較正物質の溶液（生物製剤）の良好に管理されたものを用いた場合と同様に精度の良い検量線を容易に作成することができる。

一方、本実施形態の標準較正液は、ＬＣ／ＭＳ／ＭＳ等の質量分析装置を含む分析システムにもさらに好適に適用することができる。従来用いられてきた含水エタノール、含水メタノール等の人工的な媒体に溶解された較正物質の溶液は、ＬＣで一般的に用いられる逆相系シリカカラムに対する溶出力が強く、カラムに吸着しないもしくはピークの広幅化によるピーク分離の悪化を招く場合があった。そのため、一旦アルコールを留去（溶媒置換）してＬＣの初期条件の溶媒に再溶解させることが必要であった。

これに対して、本実施形態の標準較正液は、留去等の操作を行うことなく、ＬＣに導入することができ、優れた検量線を作成することができる。なお、ＬＣの移動相の媒体は、本実施形態の標準較正液とは目的の相違するものであり、ＬＣカラム中に、本実施形態の標準較正液と同様の組成の液体が生じたとしても、当該液体は標準較正液としては機能し得ない。また、本実施形態の標準較正液は、適宜の容器に収容されて保存し得る点で、ＬＣカラム中の移動相に存在する液体とは異なっている。

１．５．作用効果等
本実施形態の標準較正液によれば、血清などの生物由来の媒体を用いた較正液に比べ、生産ロット間の差を小さくすることができ、安定した品質を保つことができ、質量分析装置の較正を容易かつ再現性良く行うことができる。また、本実施形態の標準較正液は、非アルコール性溶媒を含むので、エタノールやメタノールなどのアルコール性溶媒に比べて逆相系シリカカラムに対する溶出力が緩やかであり、溶媒置換をせずにそのままＬＣ／ＭＳやＬＣ／ＭＳ／ＭＳに導入することができる。

２．実験例
以下、本発明を実験例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実験例に限定されるものではない。以下、溶媒に関する「％」は、特に記載のない限り、体積基準である。なお評価は、特に断りが無い場合は、温度２５℃、相対湿度４０％の環境下で行った。

２．１．検量線の検証
標準較正液を調製する際に、溶媒（マトリクス）の違いが検量線に影響するかを以下の
実験により検証した。

２．１．１．使用溶媒
以下に示すａ）～ｃ）の溶媒を準備した。
ａ）ＭＳＧ１０００（ＧｏｌｄｅｎＷｅｓｔＤｉａｇｏｎｉｓｔｉｃｓ社より入手）ＶｉｔａｍｉｎＤＦｒｅｅ血清
ｂ）３０％アセトニトリル水溶液
ｃ）プール血清（千葉大学医学部附属病院健常人ボランティアより入手）

２．１．２．標準較正液の調製及び検量線の作成手順
（１）表１に記載のキャリブレーター濃度となるように、表１に示すステロイドホルモン（ビタミンＤの代謝物）の標品を、上記溶媒のそれぞれに溶解させて各キャリブレーターを調製した。

（２）濃度調整した各キャリブレーターに内部標準物質を加え、ＳｕｐｐｏｒｔｅｄＬｉｑｕｉｄＥｘｔｒａｃｔｉｏｎ（ＳＬＥ）で前処理をした。なお、内部標準物質は、具体的には以下の通りである。
・２５（ＯＨ）Ｄ３－^１３Ｃ_５
・３－ｅｐｉ－２５（ＯＨ）Ｄ３－^１３Ｃ_５
・２５（ＯＨ）Ｄ２－^１３Ｃ_３
・２４，２５（ＯＨ）２Ｄ３－ｄ６
（３）前処理で得られた抽出液を窒素下で乾固後、４－（４’－ジメチルアミノフェニル）－１，２，４－トリアゾリン－３，５－ジオン（ＤＡＰＴＡＤ）を加え、６０分間、室温で反応させた。
（４）エタノールを加え、反応停止後、窒素下で乾固した。
（５）３０％アセトニトリル溶液で再溶解し、ＬＣ／ＭＳ分析用試料とした。
（６）得られた試料をＬＣ／ＭＳ／ＭＳ（ＸｅｖｏＴＱ－ＸＳ，Ｗａｔｅｒｓ）に注入し、表２に記載のＭＲＭ（多重反応モニタリング）パラメーターを用いて定量分析を行った。図１にはビタミンＤ代謝物のＭＲＭクロマトグラムを示した。
（７）検量線は、キャリブレーターにおける内部標準物質及び測定対象化合物のピークエリア比を用いて作成した。

２．２．検量線及び正確性の評価
上記で得られた検量線を図２～図５に示した。図２～図５をみると、４種のビタミンＤ代謝物において、溶媒の違いによる検量線への影響（傾きの変化）は認められなかった。

２．３．プール血清による添加回収試験
プール血清に標品を添加し、添加回収試験を行った。キャリブレーターの溶媒として、ＭＳＧ１０００及び３０％アセトニトリル水溶液を使用した２通りで検量線を作成し、キャリブレーター溶媒の違いにおける定量値への影響を検証した。表３～表６にその結果を記載した。

表３～表６をみると、キャリブレーターの溶媒として、ＭＳＧ１０００及び３０％アセトニトリル水溶液を使用した２通りのキャリブレーターで作成したいずれの検量線を用いても定量値に大きな違いはなく、良好な添加回収率が得られることが分かった。

２．４．臨床検体の定量分析
臨床検体（３２例）の血清中のビタミンＤ代謝物をキャリブレーター溶媒（ＭＳＧ１０００及び３０％アセトニトリル水溶液）の異なる２通りの検量線により定量分析した。図６～図９は、２通りの検量線により得られた臨床検体の定量分析値の相関を示すグラフである。図６～図９に示されるように、２通りの検量線から得られた定量値の相関を確認したところ、良好な相関と定量値の一致が認められた。

２．５．テストステロンの評価
図１０は、テストステロン（男性ホルモン）を用いて作成した、定量分析のための検量線である。テストステロンの定量分析においても、ビタミンＤ代謝物と同様に、血清ベースの溶媒の標準較正液を用いた場合と、３０％アセトニトリル水溶液の標準較正液を用いた場合とで、良い一致を示すことが判明した。

２．６．非アルコール性溶媒の濃度の検証
図１１は、２５（ＯＨ）Ｄ３の内部標準物質（ＩＳ）に対する回収率の、アセトニトリル濃度に対する依存性を示すグラフである。溶媒中のアセトニトリル濃度が１０％以上であれば回収率が良好であり、２０％を超えると回収率がより一段と良好となることが分かった。また、ＬＣへの導入において、移動相よりも有機溶媒の濃度が高いと、分離に悪影響を及ぼす観点から、溶媒中のアセトニトリルの濃度は５０％以下が望ましいと考えられる。

２．７．実験例のまとめ
上記実験の結果、以下のことが判明した。
・３０％アセトニトリル水溶液ベースのキャリブレーターは血清ベースのキャリブレーターと非常に良い一致を示した。そのため、血清とほぼ同じマトリックス効果を持つことがわかった。すなわち質量分析用キャリブレーター媒体としての性能を十分有していることが示された。
・３０％アセトニトリル水溶液では、水が７０％存在するので保存時における溶媒の揮発による濃度の影響も１００％有機溶媒とした場合に比べて抑制できることが期待され、保存安定性に優れていると考えられる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

Claims

水と、
前記水と混和する非アルコール性溶媒と、
ビタミンＤ及びビタミンＤの代謝物から選択される少なくとも１種と、
を含み、
前記非アルコール性溶媒の含有量が、１０体積％以上５０体積％以下であり、
質量分析装置を用いた、血清又は血漿中のビタミンＤ又はビタミンＤの代謝物の定量測定に用いられる、検量線作成用標準較正液。
請求項１において、
前記非アルコール性溶媒は、シアノ基、カルボニル基、エーテル基及びスルフィニル基から選択される少なくとも１つの基を有する炭素数５以下の化合物を含む、標準較正液。
請求項１又は請求項２において、
前記非アルコール性溶媒は、シアノ基を有する炭素数３以下の化合物である、標準較正液。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記非アルコール性溶媒は、アセトニトリルである、標準較正液。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
前記非アルコール性溶媒の含有量が、２０体積％以上５０体積％以下である、標準較正液。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、
前記非アルコール性溶媒の含有量が、２０体積％以上４０体積％以下である、標準較正液。