JP7104793B2 - 皮膚感作性の測定方法および皮膚感作性測定試薬 - Google Patents

皮膚感作性の測定方法および皮膚感作性測定試薬 Download PDF

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Description

本発明は、蛍光検出器を用いた2以上の被験物質を含有する混合物の皮膚感作性の測定方法、並びに皮膚感作性測定試薬に関する。
皮膚感作性(アレルギー)は、物質に暴露された箇所の局所的な水疱および紅斑などの症状に留まらず、アナフィラキシーという重篤で生命に危険を及ぼす全身性のアレルギー反応を伴う場合がある。また、皮膚感作性は一旦発症すると長期にわたって暴露を回避する管理も必要となることなどから、重要な毒性の一つと考えられている。医薬、農薬、および化粧品等の製品に含まれる化学物質はアレルギー反応を引き起こさない物質であることが重要であり、製品開発に当っては、使用する化学物質の皮膚感作性を確認する必要がある。
化学物質の皮膚感作性を評価する方法として、従来からモルモットを使用する試験法が一般的に知られており、アジュバントを用いるGPMT(Guinea Pig Maximisation Test)や非アジュバント試験であるビューラー法(Buehler Test)などの試験法が長年広く利用されてきた。
動物実験は、煩雑な操作、長期間の試験および高額な試験費用など多くの問題があり、また動物愛護などの倫理的および社会的な要請もあることから、動物を用いない代替法の開発が進んでいる。特に、重篤な症状を示す皮膚感作性を試験する方法を開発することは急務であり、培養細胞を用いたin vitro試験、および化学反応によるin chemico試験が開発されている。
in vitro試験としては、ARE-Nrf2 luciferase KeratinoSensTM test method(KeratinoSensは登録商標)、LuSens(ARE-NrF2 lusiferase LuSens test method)、h-CLAT(human Cell Line Activation Test)、U-SENS(Myeloid U937 Skin Sensitization Test)およびIL-8 Luc assayなどが知られている。
化学反応によるin chemico試験は、培養細胞を用いないため、特別な技術、知識および設備が不要である等、多くの利点がある。例えば、非特許文献1および2には、2種類のペプチド(システインペプチドおよびリジンペプチド)を求核試薬として利用する方法が記載されている。また、特許文献1および2には、アリール環を導入したシステイン誘導体およびアリール環を導入したリジン誘導体を求核試薬とする皮膚感作性測定試薬および皮膚感作性測定方法が記載されている。
Gerberick, G.F.et al.(2004).Development of a peptide reactivity assay for screening contact allergens. Toxicological Sciences,81(2),332-43. Gerberick, G.F.et al.(2007).Quantification of chemical peptide reactivity for screening contact allergens: a classification tree model approach. Toxicological Sciences,97(2),417-27.
特開2011-59102号公報 特開2014-37995号公報
非特許文献1および2に記載されている皮膚感作性測定法は、簡便かつ予測精度が高い優れた試験法であるが、使用する2つのペプチド自体のモル吸光係数が低く、かつ220nmの短波長しか検出できないため、このペプチドの残存率をHPLC-UV法(高速液体クロマトグラフィー・紫外線法)で定量するためには、定量感度が低いことや、ペプチドと被験物質との共溶出などの現象が起こりやすく、定量が困難な場合が多いと言う問題点を有していた。特許文献1および2に記載の皮膚感作性測定試薬は、これらの問題点を克服した優れた試薬である。
非特許文献1および2に記載されている皮膚感作性測定法は、対象となる被験物質の化学構造が明らかな場合に適用が可能であり、この測定法では、100mmol/Lの被験物質溶液を調製することが必要であるため被験物質の分子量の情報が必要である。即ち、非特許文献1および2に記載されている皮膚感作性測定法は、分子量が不明な物質(混合物を含む)を評価することはできない。特許文献1および2に記載の皮膚感作性測定方法も、非特許文献1および2に記載されている皮膚感作性測定法と基本的に同じ原理に基づくものであり、特許文献1および2においては化学構造が明らかな単一の被験物質についての測定が記載されている。
しかし、皮膚感作性を予測したい被験物質は、単一の物質であるとは限らず、むしろ複数の成分から構成される多成分の混合物である場合が多い。多成分の混合物の皮膚感作性を評価する場合には、分子量が不明な成分も評価できること、並びに、クロマトグラフィー測定において求核試薬と2以上の被験物質とが共溶出せずに定量できることという条件を満たす必要がある。
本発明の課題は、2以上の被験物質を含有する混合物の皮膚感作性を測定するための方法、および皮膚感作性測定試薬を提供することである。
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、チオール基またはアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物と、2以上の被験物質を含有する混合物とを反応させ、反応後の有機化合物の量、または反応の生成物の量を、蛍光検出器を用いた光学的測定により検出することによって、2以上の被験物質を含有する混合物の皮膚感作性を精度よく測定できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成したものである。
即ち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1) チオール基またはアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物と、2以上の被験物質を含有する混合物とを反応させること、および
上記反応後の有機化合物の量、または上記反応の生成物の量を、蛍光検出器を用いた光学的測定により検出すること、
を含む皮膚感作性の測定方法。
(2) 上記有機化合物が、N-(アリールアルキルカルボニル)システインである、(1)に記載の皮膚感作性の測定方法。
(3) 上記有機化合物が、N-(2-フェニルアセチル)システインまたはN-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]システインである、(1)または(2)に記載の皮膚感作性の測定方法。
(4) 上記有機化合物が、α-N-(アリールアルキルカルボニル)リジンである、(1)に記載の皮膚感作性の測定方法。
(5) 上記有機化合物が、α-N-(2-フェニルアセチル)リジンまたはα-N-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]リジンである、(1)または(4)に記載の皮膚感作性の測定方法。
(6) 上記有機化合物が、200~400nmに蛍光を発し、吸収極大波長におけるモル吸光係数が10L/mol・cm以上500000L/mol・cm以下の有機化合物である、(1)~(5)のいずれか一に記載の皮膚感作性の測定方法。
(7) 上記有機化合物と上記混合物とを反応させる工程で得られる反応物を、クロマトグラフィー処理することを含む、(1)~(6)のいずれか一に記載の皮膚感作性の測定方法。
(8) 上記蛍光検出器を用いた光学的測定において、励起波長が200~350nmであって、蛍光波長が200~400nmである、(1)~(7)のいずれか一に記載の皮膚感作性の測定方法。
(9) 上記混合物が、香料、精油、高分子化合物、医薬品、農薬、食品、化学製品、および天然物由来成分からなる植物抽出液のうちの少なくとも1種である、(1)から(8)のいずれか一に記載の皮膚感作性の測定方法。
(10) 蛍光検出器を用いた光学的測定における有機化合物のピーク面積の平均値から、次式に従って有機化合物の減少率を計算する、請求項1から9のいずれか一項に記載の皮膚感作性の測定方法。
チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率(% depletion)=[1-(反応後の未反応の、チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物のピーク面積の平均値/標準のチオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物のピーク面積の平均値)]×100;
アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率(% depletion)=[1-(反応後の未反応の、アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物のピーク面積の平均値/標準のアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物のピーク面積の平均値)]×100
(11) チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率と、アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率の平均値を算出するか、またはチオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率を算出し、下記に従って感作性物質および非感作性物質を判定する、請求項10に記載の皮膚感作性の測定方法。
(1)チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率と、アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率の平均値で評価する場合
平均スコア<4.9%の場合:被験物質は、非感作性物質と判定する。
平均スコア≧4.9%の場合:被験物質は、感作性物質と判定する。
(2)チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率のみで評価する場合
チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率<5.6%の場合:被験物質は、非感作性物質と判定する。
チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率≧5.6%の場合:被験物質は、感作性物質と判定する。
(12) チオール基またはアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物を測定主薬として含む皮膚感作性測定試薬であって、2以上の被験物質を含有する混合物の皮膚感作性を、蛍光検出器を用いた光学的測定により測定するための試薬。
本発明の皮膚感作性の測定方法および皮膚感作性の測定方法によれば、2以上の被験物質を含有する混合物の皮膚感作性を測定することができる。
図1は、緑茶抽出液(原液)(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図2は、緑茶抽出液の1/10希釈液(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図3は、緑茶抽出液の1/100希釈液(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図4は、緑茶抽出液の1/1000希釈液(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図5は、緑茶抽出液(原液)と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図6は、緑茶抽出液の1/10希釈液と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図7は、緑茶抽出液の1/100希釈液と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図8は、緑茶抽出液の1/1000希釈液と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図9は、アロエモデル抽出液(20成分混合液)(原液)(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図10は、アロエモデル抽出液(20成分混合液)の1/10希釈液(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図11は、アロエモデル抽出液(20成分混合液)(原液)と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図12は、アロエモデル抽出液(20成分混合液)の1/10希釈液と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図13は、β-シトステロール(原液)(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図14は、β-シトステロールの1/10希釈液(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図15は、β-シトステロール(原液)と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図16は、β-シトステロールの1/10希釈液と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図17は、プロトカテク酸(原液)(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図18は、プロトカテク酸の1/10希釈液(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図19は、プロトカテク酸(原液)と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図20は、プロトカテク酸の1/10希釈液と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。 図21は、求核試薬(NACまたはNAL)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。
本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本発明は、チオール基またはアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物と、2以上の被験物質を含有する混合物とを反応させること、および上記反応後の有機化合物の量、または上記反応の生成物の量を、蛍光検出器を用いた光学的測定により検出することを含む皮膚感作性の測定方法に関する。本発明はさらに、チオール基またはアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物を測定主薬として含む皮膚感作性測定試薬であって、2以上の被験物質を含有する混合物の皮膚感作性を、蛍光検出器を用いた光学的測定により測定するための試薬に関する。
上記した通り、多成分の混合物の皮膚感作性を評価する場合には、分子量が不明な成分も評価できること、並びに、クロマトグラフィー測定において求核試薬と2以上の被検物質とが共溶出せずに定量できることという条件を満たす必要がある。
本発明においては、チオール基またはアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物を求核試薬として使用することにより、求核試薬が高感度で検出できるという利点がある。また、本発明において求核試薬として使用する有機化合物は、蛍光検出が可能であり、これを利用することにより、被験物質と完全に区別して定量することができる。上記により、本発明においては、非特許文献1および2に記載されている皮膚感作性測定法では評価できないとされる2以上の被験物質を含む混合物について、皮膚感作性を測定することが可能になった。
本発明において、皮膚感作性の測定とは皮膚感作性の検定を含む意味であり、また、一定の基準の皮膚感作性の有無の判断、および皮膚感作性の定量的測定を含む意味である。
皮膚感作性は、多くの段階からなる複雑な過程によって発症する。このうち最初の事象は、被験物質が皮膚から浸透した後、皮膚内のタンパクと共有結合することである。したがって、この共有結合性を評価することにより、対象の被験物質が皮膚感作性であるか否かを予測することができると考えられる。ここで、皮膚内のタンパクと被験物質との反応は、およそ5つの有機化学反応によることが知られている。この5つの反応に関わるアミノ酸は、システインのSH基とリジンのNH基であることが知られている。このため、本発明の実施例においては、システインまたはリジンのN末端にUV領域に高いモル吸光係数を有するアリール環を導入した化合物を求核試薬として使用し、この2つの求核試薬と被験物質とを反応させて、未反応の求核試薬を定量した。上記の通り、本発明の皮膚感作性測定方法は、求核試薬と被験物質との反応性を算出し、皮膚感作性の予測を行う試験法である。
本発明において、2以上の被験物質を含有する混合物とは、主成分に相当する成分として2以上の被験物質を含む混合物を意味し、1種類の被験物質に対して多種類の不純物が含まれている混合物を意味するものではない。
本発明における混合物の具体例としては、例えば、香料、精油、高分子化合物、医薬品、農薬、食品、化学製品、および天然物由来成分からなる植物抽出液のうちの少なくとも1種を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。
本発明においては、チオール基またはアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物(求核試薬とも言う)を使用する。
チオール基またはアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物としては、200~400nmに蛍光を発し、吸収極大波長におけるモル吸光係数が10L/mol・cm以上500000L/mol・cm以下の有機化合物であることが好ましい。
チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物は、そのままの状態、または溶液状態で、好ましくは、波長190~2500nmの領域で吸収を示す化合物であり、さらに好ましくは、波長200~700nmの領域に吸収を示す化合物である。さらに、上記波長領域に吸収極大を有する化合物が好ましい。また、チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物は、好ましくは、その吸収極大のモル吸光係数(L/mol・cm)が10以上の吸収を有する化合物であり、さらに好ましくは、モル吸光係数が100以上の吸収を有する化合物である。特に好ましくは、波長200~700nmの領域に吸収極大を有し、そのモル吸光係数が100以上の吸収を有する化合物である。
チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物としては例えば、システインの誘導体であって、芳香族基を有するものが挙げられる。芳香族基は、フェニル基、ナフチル基などの炭化水素系芳香族基のほか、ピリジル基、フリル基、チオフェニル基などのヘテロ元素を有するものであってもよい。上記の有機化合物として、さらに具体的には、システインのアミノ基またはカルボキシル基にアミド結合などによりベンゼン環やナフタレン環などのアリール基を結合させた化合物が挙げられる。このうち、N-(アリールアルキルカルボニル)システイン等が特に好ましい。N-(アリールアルキルカルボニル)システインにおいて、アリール基は炭素数6~16程度であればよい。またアルキルカルボニル基における炭素数は2~11程度であればよい。カルボニル基に結合するアルキル基は直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、2-エチルヘキシル基、シクロプロピル基などを挙げることができる。上記の有機化合物としての具体例としては、N-(2-フェニルアセチル)システイン、およびN-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]システインが挙げられる。
チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物は公知の方法により製造することが可能であり、例えば、N-(2-フェニルアセチル)システインは、特開2011-59102号公報の段落0015~0017に記載の方法により合成することができる。
N-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]システインは、以下の方法により合成できる。
1-ナフチル酢酸50gをトルエン270mLに溶解し、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)を滴下しながら、20℃で塩化チオニル95.8gを滴下する。60℃で2時間反応後冷却し、トルエン200mL添加した後、減圧乾燥して1-ナフチルアセチルクロリドを得る(56g)。
水酸化ナトリウム14g、水350mLの水溶液にL-シスチン20gを添加し、溶解する。溶液を氷水浴にて冷却し、1-ナフチルアセチルクロリド8.76gを滴下する。反応混合物を20℃で2時間撹拌し、冷却後濃塩酸16.7mL添加する。酢酸エチルを約700mL添加して結晶を濾取し、減圧乾燥して、N,N’-ビス(1-ナフチルアセチル)シスチンを得る(39.2g)。
N,N’-ビス(1-ナフチルアセチル)シスチン20g、亜鉛粉末20g、メタノール500mLの混合物を窒素置換下、トリフリオロ酢酸120mLを2時間かけて滴下する。反応混合物を2時間撹拌した後、酢酸エチル500mLで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過、濃縮する。得られた残渣を酢酸エチルから再結晶し、乾燥後してN-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]システインを得る(5.2g)。
N-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]システインは、200~400nmに蛍光を発し、281nmに吸収極大を示し、モル吸光係数は、約7000(L/mol・cm)であり、最大蛍光波長は、335nmである。
アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物は、アミノ基を有するため、システイン残基との反応が低い皮膚感作性物質とも反応性を有し、汎用の簡易な分析装置を用いて測定することが可能であり、疎水性の化学物質を溶解させるために用いられる有機溶媒比率の高い反応液においても十分な溶解度および安定性を有する。
アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物はそのままの状態、または溶液状態で、好ましくは、波長190~2500nmの領域で吸収を示す化合物であり、さらに好ましくは、波長200~700nmの領域に吸収を示す化合物である。さらに、上記波長領域に吸収極大を有する化合物が好ましい。アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物は、好ましくは、吸収極大波長におけるモル吸光係数(L/mol・cm)が10以上500000以下である化合物であり、より好ましくは、吸収極大波長におけるモル吸光係数(L/mol・cm)が10~2000である化合物であり、さらに好ましくは、吸収極大波長におけるモル吸光係数が100~2000である化合物である。特に好ましくは、波長200~700nmの領域に吸収極大を有し、吸収極大波長におけるモル吸光係数が100~2000である化合物である。
なおモル吸光係数(ε)は下記式で与えられる。
ε=D/(c・d)
ここで、Dは溶液の吸光度を表し、cは溶質のモル濃度(mol/L)、dは溶液層の厚さ(光路長)(cm)を表す。モル吸光係数は、市販の分光光度計を用いて吸収スペクトルまたは吸光度を測定することにより求めることができる。
アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物は、被験物質との反応性の観点で1級アミノ基を有することが好ましく、ε-アミノ基を有するリジン誘導体であることがより好ましい。リジンの誘導体として、リジンのカルボキシル基および/またはα-アミノ基が少なくとも一つの置換基によって修飾されたリジン誘導体が挙げられる。
アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物は、芳香族基を有することが好ましい。芳香族基としてはフェニル基、ナフチル基などの炭化水素系芳香族基のほか、ピリジル基、フリル基、チオフェニル基などのヘテロ元素を有するものであってもよい。芳香族基としてはフェニル基およびナフチル基が好ましい。
アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物としては例えば、ε-アミノ基および芳香族基を有するリジンの誘導体が挙げられる。
アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物として、さらに具体的には、リジンのα-アミノ基またはカルボキシル基にアミド結合などによりベンゼン環やナフタレン環などのアリール基を結合させた化合物が挙げられる。このうち、α-N-(アリールアルキルカルボニル)リジンが特に好ましい。N-(アリールアルキルカルボニル)リジンにおいて、アリール基は炭素数6~16程度であればよい。アリール基として、ベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられる。またアルキルカルボニル基における炭素数は2~11程度であればよい。カルボニル基に結合するアルキル基は直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、2-エチルヘキシル基、シクロプロピル基などを挙げることができる。本発明の皮膚感作性測定試薬に含まれる有機化合物としての具体例としては、α-N-(2-フェニルアセチル)リジン(以下、PALとも言う)、およびα-N-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]リジン(以下、NALとも言う)が挙げられる。
アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物は公知の方法に準じて製造することが可能であり、例えば、PALおよびNALは、特開2014-37995号公報の段落0025~0031に記載の方法により合成することができる。
α-N-(2-フェニルアセチル)リジンは、200~400nmに蛍光を発し、吸収極大波長(255nm付近)におけるモル吸光係数は約200L/mol・cmである。
α-N-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]リジンは、200~400nmに蛍光を発し、吸収極大波長(280nm付近)におけるモル吸光係数は約400L/mol・cmであり、最大蛍光波長は、332nmである。
本発明の皮膚感作性測定試薬は、上記の有機化合物のみからなるものであってもよく、測定主薬である上記の有機化合物のほかに1または2以上の添加剤を含んでいるものであってもよい。添加剤の例としては、pH調整剤、安定化剤、キレート剤、等が挙げられる。また、本発明の皮膚感作性測定試薬は、上記の測定主薬および必要に応じて上記の添加剤を、水、水性緩衝液、有機溶媒、またはこれらいずれかの混合溶媒等に溶解させたものであってもよい。本発明の皮膚感作性測定試薬は、溶液、液体状、固体状(粉末、顆粒、凍結乾燥物、錠剤等)のいずれの形態で提供されてもよい。
本発明の皮膚感作性測定試薬は、例えば、酢酸アンモニウムなどの有機酸塩類またはリン酸塩などの無機塩類を含む水性緩衝液もしくは水またはこれらと有機溶媒との混合溶媒に溶解した形態で、例えば約0.01μmol/L~約1mol/L程度、通常約0.1mmol/L~約500mmol/L程度の上記有機化合物の濃度として使用すればよい。
被験物質は、モル濃度を調節できる場合には、例えば、水、又は、メタノール、エタノール、アセトニトリル、アセトンなどの有機溶媒ならびにこれらの混合溶媒(水と有機溶媒との混合溶媒、または2種以上の有機溶媒の混合溶媒)に、例えば約0.01μmol/L~約1mol/L程度の濃度、通常約0.1mmol/L~約500mmol/L程度、または約1mmol/L~約500mmol/L程度の濃度となるように溶解すればよい。次いで、本発明の皮膚感作性測定試薬の測定主薬である上記有機化合物と被験物質溶液とを、上記有機化合物と被験物質のモル濃度比が例えば1:100~20:1、または1:100~10:1となるように混合し反応させればよい。反応は、上記有機化合物と被験物質とを含む溶液を、例えば約4℃~約60℃程度の温度範囲にて保温しながら、通常約1分~約2日間程度攪拌または静置することによって行うことができる。
被験物質は、モル濃度を調節できない場合には、例えば、水、メタノール、エタノール、アセトニトリル、アセトンなどの有機溶媒ならびにこれらの混合溶媒(水と有機溶媒との混合溶媒、または2種以上の有機溶媒の混合溶媒)に、例えば約0.01mg/mL~約10mg/mL程度の濃度、通常約0.1mg/L~約1mg/mL程度の濃度となるように溶解すればよい。次いで、本発明の皮膚感作性測定試薬の測定主薬である上記有機化合物の約0.1~約100μg/mL、通常1~10μg/mLの溶液を上記被験物質溶液に等量加えれば良い。ただし、濃度と添加量を上記のようにすれば良く、例えば、測定試薬の濃度を2倍にして、添加量を1/2にするなど適切に調整してもよい。反応は、上記有機化合物と被験物質とを含む溶液を、例えば約4℃~約60℃程度の温度範囲にて保温しながら、通常約1分~約2日間程度攪拌または静置することによって行うことができる。
上記反応により、上記有機化合物と被験物質との反応性を調べることによって、被験物質の皮膚感作性を測定することができる。上記の反応性を調べるためには、皮膚感作性測定試薬溶液と被験物質溶液との混合液中における上記有機化合物の残存量および/または上記有機化合物と被験物質との反応生成物の生成量を分析すればよい。この分析を経時的に行うことにより、上記有機化合物と被験物質との反応速度定数を求め、異なる被験物質の反応速度定数を比較することや、被験物質の反応速度定数を動物実験により皮膚感作性の有無や強度が確認されている化合物について求めた反応速度定数と比較することにより、被験物質の皮膚感作性を評価することができる。
なお、残存量を分析する場合、皮膚感作性測定試薬は反応液中で何らかの変化を起こす可能性がある場合は、必要に応じて被験物質のみを含まない反応液(コントロール群)を別途用意して分析を行い、この反応液中の残存量の値を元にして補正しても良い。
例えば、皮膚感作性測定試薬がチオール基を有している場合には、容易に酸化されてジスルフィド体(2量体)になることがある。そのため、有機化合物の残存量を定量する際には、必要に応じてジスルフィド体も含めて分析を行い、これらの総計により上記有機化合物の残存量としてもよい。
被験物質と求核試薬との反応性(共有結合能)は、未反応の求核試薬を定量することにより推定することが可能であるが、被験物質と求核試薬との反応の生成物(反応生成物)を検出して定量することが、最も直接的で正しい評価である。混合物の場合、その構成成分が明らかであって、成分と求核試薬との反応生成物が入手可能である場合には、これを用いて、例えば、HPLC-蛍光法により定量することが可能である。
有機化合物または反応の生成物の分析方法としては、特に限定されないが、有機化合物と、2以上の被験物質を含有する混合物とを反応させる工程で得られる反応物を、クロマトグラフィー処理することを含むことが好ましい。例えば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、ガスクロマトグラフィー(GC)、薄層クロマトグラフィー(TLC)などにより、上記反応により生成した化合物、上記有機化合物および被験物質を分離して分析する方法が挙げられる。上記HPLC、GCまたはTLCに用いることのできるクロマトグラフ手法としては、逆相、順相、イオン交換などを挙げることができる。このようなクロマトグラフ手法に使用可能な市販のカラムやTLCとしては、例えば、LCカラムとしてはCAPCELL CORE C18(大阪ソーダ社製)、CAPCELL-PAK(資生堂社製)、L-column ODS(化学品評価研究機構製)、Shodex Asahipak (昭和電工社製)などを挙げることができ、TLCプレートではシリカゲル60F254(メルク社製)、Silica Gel Plate(ナカライテスク社製)などを挙げることができる。
本発明においては、被験物質と求核試薬との反応後の有機化合物の量、または上記反応の生成物の量を、蛍光検出器を用いた光学的測定により検出する。
基底状態の分子は、励起光を吸収して励起状態へ遷移する。吸収した励起エネルギーの一部は、振動エネルギーなどにより失活し、振動準位の低い位置に無輻射遷移した後、基底状態に戻る際に発する光が蛍光である。蛍光検出器を用いた光学的測定は、吸光光度法に比べて一般に10倍以上高感度な分析手法と言われる。さらに蛍光物質を測定対象とするため、選択性に優れ、かつ極微量の分析手段として用いられる。蛍光強度は蛍光物質の濃度に比例するため、検量線を作成することで定量分析が可能である。蛍光検出器としては、市販の検出器を使用することができ、島津製作所社製、ウォーターズ社製、日立製作所社製、アジレント社製、大阪ソーダ社製などが挙げられる。
蛍光検出器を用いた光学的測定においては、励起波長が好ましくは200~350nmであり、より好ましくは230~320nmであり、さらに好ましくは250~300nmであり、さらに一層好ましくは270~300nmであり、特に好ましくは280~290nmである。蛍光波長は、好ましくは200~400nmであり、より好ましくは300~370nmであり、さらに好ましくは300~360nmであり、特に好ましくは320~350nmである。
<減少率の算出>
反応後の未反応の「チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」または「アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」、および標準(被験物質未添加で反応工程を行った後)の「チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」または「アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」のピーク面積の平均値(各々、n=3)から、次式に従って「チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」または「アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」の減少率を計算する。被験物質未添加の状態で反応工程を行うとは、上記有機化合物と上記被験物質とを反応させる工程において、上記被験物質を含まない状態で、反応させる工程を行うことを意味する。
チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率(% depletion)=[1-(反応後の未反応の「チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」のピーク面積の平均値/標準(被験物質未添加で反応工程を行った後)の「チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」のピーク面積の平均値)]×100
アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率(% depletion)=[1-(反応後の未反応の「アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」のピーク面積の平均値/標準(被験物質未添加で反応工程を行った後)の「アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」のピーク面積の平均値)]×100
<皮膚感作性予測の判定基準>
反応後の有機化合物の量を、蛍光検出器を用いた光学的測定により検出する場合には、例えば、反応前後における有機化合物の減少率を算出することにより、皮膚感作性を測定することができる。
「チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」または「アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物」の減少率、あるいは2つの減少率の平均スコアを算出し、下記に従って「感作性物質」および「非感作性物質」を判定することができる。
(1)チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率と、アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率の平均値で評価する場合
平均スコア<4.9%の場合:被験物質は、非感作性物質と判定する。
平均スコア≧4.9%の場合:被験物質は、感作性物質と判定する。
(2)チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率のみで評価する場合
チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率<5.6%の場合:被験物質は、非感作性物質と判定する。
チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率≧5.6%の場合:被験物質は、感作性物質と判定する。
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
実施例における略号は以下の意味を有する。
EDTA:エチレンジアミン四酢酸
NAC:N-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]システイン
NAL:α-N-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]リジン
TFA:トリフルオロ酢酸
図1~図21において、横軸は保持時間(分)を示し、縦軸は、UV(紫外)の場合は吸収単位(Absorbance Unit、mAU)、蛍光の場合は電圧(mV)を示す。
<試験法>
(1)各種溶液調製
(1-1)0.1mmol/L EDTA水溶液
1) 15mL容量のコニカルチューブにEDTA・2Na・2HO(同仁化学製)を37.2mg秤量し、25mLメスピペットを使って10mLの蒸留水(光製薬製、日本薬局方注射用水)を加え、溶解させる(10mmol/L EDTA水溶液)。
2) 100mL容量の容器に蒸留水(光製薬製、日本薬局方注射用水)を50mLメスピペットを使って49.5mL加え、そこに上記1)の10mmol/L EDTA水溶液を0.5ml添加して混合し100倍希釈する (0.1mmol/L EDTA水溶液) 。
(1-2)100mmol/Lリン酸緩衝液(pH8.0)
1) 100mL容量の容器に無水リン酸二水素ナトリウム(富士フイルム和光純薬社製、特級)を0.6g秤量し、50mLメスピペットを使って50mLの蒸留水((光製薬製、日本薬局方注射用水))を加え、溶解させる。
2) 500mL容量の容器に50mL(または100mL)メスピペットを使って300mLの蒸留水(光製薬製、日本薬局方注射用水)を加える。
3) 無水リン酸水素二ナトリウム(富士フイルム和光純薬社製、特級)を4.26g秤量し、2)の蒸留水(光製薬製、日本薬局方注射用水)に添加して溶解させる。
4) 3)の無水リン酸水素二ナトリウム溶液に1)の無水リン酸二水素ナトリウム溶液を25mLメスピペットを使って16mL加える。
5) 25mLメスピペットを使って4)の溶液から17mLを除き、残りの4)に0.1mmol/L EDTA水溶液を1mL添加して300mLにする。この溶液中のEDTAの濃度は0.33μmol/Lであり、反応液中での濃度は0.25μmol/Lとなる。
6) 上記溶液の一部を別の容器に分取し、pHメーターでpH測定して、pH7.9~8.1の範囲内であることを確認する。
(1-3)100mmol/Lリン酸緩衝液(pH10.2)
1) 50mLメスピペットを使って500mL容量の容器に286mLの蒸留水(光製薬製、日本薬局方注射用水)を加える。
2) 無水リン酸水素二ナトリウムを4.26g秤量し、1)の蒸留水(光製薬製、日本薬局方注射用水)に添加して溶解させる。
3) 0.1mol/LのNaOH水溶液(富士フイルム和光純薬製、特級)を25mLメスピペットを使って14mL加える。
4) 上記溶液の一部を別の容器に分取し、pHメーター(ポータブルpH計(HM-20P)、東亜電波工業)でpH測定して、pH10.1~10.3の範囲内であることを確認する。
(1-4)反応停止液(2.5%(v/v)TFA水溶液)
蒸留水(富士フイルム和光純薬社製)100mLにTFA(富士フイルム和光純薬製、特級)を2.5mL添加する。
(1-5)HPLC移動相A:0.1%(v/v)TFA水溶液
蒸留水(富士フイルム和光純薬社製)1LにTFAを1.0mL添加する。
(1-6)HPLC移動相B:0.1%(v/v)TFAアセトニトリル溶液
HPLCグレードのアセトニトリル(富士フイルム和光純薬社製、HPLC用)1LにTFA1.0mLを添加する。
(2)求核試薬ストック液調製
(2-1)NACストック溶液調製
1試験では同一のストック溶液を使用し、1試験毎に使い切れる量に小分けして保存する。具体的な調製例を以下に示す。
1) 50mL容量の容器に11.6mg(±0.1mg)のNACを秤量し、これに25mLメスピペットを使って20mLの100mmol/Lリン酸緩衝液(pH8.0) を添加し、試験管ミキサーで軽く攪拌して溶解させる(2mmol/L)。
2) 500mL容量の容器に同緩衝液を50mLメスピペットを使って149.5mL加え、そこに上記の2mmol/L NAC溶液を0.5mL添加し、転倒混和をして300倍希釈する(6.667μmol/L)。
(2-2)NALストック溶液調製(分子量=314.38)
1試験では同一のストック溶液を使用し、1試験毎に使い切れる量に小分けして保存する。具体的な調製例を以下に示す。
1) 50mL容量の容器に12.6mg(±0.1 mg)のNALを秤量し、そこに25mLメスピペットを使って20mLの100mmol/Lリン酸緩衝液(pH10.2)を添加し、試験管ミキサーで軽く攪拌して溶解させる(2mmol/L NAL溶液)。
2) 500mL容量の容器に同緩衝液を50mLメスピペットを使って149.5mL加え、そこに上記の2mmol/L NAL溶液を0.5mL添加し、転倒混和をして300倍希釈する(6.667μmol/L)。
(3)被験物質(多成分系からなる混合物)溶液調製
(3-1)被験物質が液体の場合
被験物質原液を「無希釈溶液」として、これを用いる。なお、この「無希釈溶液」を適切な溶媒で1/10、1/100、1/1000など、適切に希釈した溶液を用いてもよい。
(3-2)被験物質が固体の場合
最も良く溶解する溶媒に最大可溶濃度まで溶解させる。その後は、最大可溶濃度まで溶解させた溶液を「無希釈溶液」として試験する。なお、この「無希釈溶液」を適切な溶媒で1/10、1/100、1/1000など、適切に希釈した溶液を用いてもよい。
(4)被験物質(単一物質)溶液調製
被験物質を水、アセトニトリル、アセトン、5質量%ジメチルスルホキシド(DMSO)/アセトニトリル溶液のいずれかの溶媒を用いて1mmol/Lに調製したものを被験物質溶液として用いる。また、溶媒は1mmol/Lにて被験物質が溶解するものを使用し、複数の溶媒に溶解する場合は水、アセトニトリル、アセトン、5質量%DMSO/アセトニトリルの優先順位に従って選択する。
(5)反応
(5-1)添加
被験物質溶液は96ウェルプレート(U96 PP-0.5 ML NATURAL、Thermo (NUNC)社)上で主に12連ピペットを用いて調製し、以下の用量に従って試薬を添加する。
求核試薬(NACおよびNAL):150μL
被験物質溶液:50μL
(5-2)反応
プレートシール(レジスタントエンボスシール、島津ジーエルシー社)でしっかり密封し、プレートシェーカー(Titramax 100、Heidolph社)で攪拌する。遠心機でスピンダウンしたのち、25℃、24時間、遮光状態でインキュベートする。
(5-3)反応停止
24時間インキュベートした後、プレートシールを剥がし、各サンプルに反応停止液を50μLずつ添加して反応を停止させる。
(6)HPLC測定
求核試薬のHPLC測定条件を以下に示す。
Figure 0007104793000001
(7)データ解析
(7-1)減少率の算出
反応後の未反応のNAC又はNAL及び標準(被験物質未添加で反応工程を行った後)のNAC又はNALのピーク面積の平均値(各々、n=3)から、次式に従ってNAC又はNALの減少率を計算する。
NAC減少率(% depletion)=[1-(反応後の未反応のNACのピーク面積の平均値/標準(被験物質未添加で反応工程を行った後)のNACピーク面積の平均値)]×100
NAL減少率(% depletion)=[1-(反応後の未反応のNALのピーク面積の平均値/標準(被験物質未添加で反応工程を行った後)のNALピーク面積の平均値)]×100
反応後の未反応のNACのピーク面積の平均値とは、反応後の未反応のNACを3回測定した際の面積平均値であり、標準(被験物質未添加で反応工程を行った後)のNACピーク面積の平均値とは、標準(被験物質未添加で反応工程を行った後)のNACを3回測定した際の面積平均値である。
反応後の未反応のNALのピーク面積の平均値とは、反応後の未反応のNALを3回測定した際の面積平均値であり、標準(被験物質未添加で反応工程を行った後)のNALピーク面積の平均値とは、標準(被験物質未添加で反応工程を行った後)のNACを3回測定した際の面積平均値である。
(7-2)平均スコア
NAC及びNAL減少率の平均値(平均スコア:Average Score)を計算する。値は、小数第2位を四捨五入する。
NAC及びNAL減少率の平均値(平均スコア:Average Score)
=(NAC減少率+NAL減少率)/2
(8)皮膚感作性予測
判定基準:
NACおよびNALの少なくとも1つの減少率または両者の減少率から平均スコアを算出し、下記に従って「感作性物質」および「非感作性物質」を判定する。
(1)NACの減少率とNALの減少率の平均値で評価する場合
平均スコア<4.9%の場合:被験物質は、非感作性物質と判定する。
平均スコア≧4.9%の場合:被験物質は、感作性物質と判定する。
(2)NACの減少率のみで評価する場合
NACの減少率<5.6%の場合:被験物質は、非感作性物質と判定する。
NACの減少率≧5.6%の場合:被験物質は、感作性物質と判定する。
<実施例1> 緑茶抽出液の皮膚感作性予測
市販の緑茶抽出液を入手して、この抽出液をアセトニトリルにより1/10、1/100、1/1000に希釈した。緑茶抽出液原液および希釈液について、それぞれ蛍光法による皮膚感作性予測を行った。
(被験物質を含む混合物)
緑茶抽出液(緑茶リキッド;一丸ファルコス株式会社から入手)を使用した。また、抽出溶媒は、水:エタノール:1,3-ブチレングリコール=2:1:1である。この緑茶リキッドのin vivo皮膚感作性試験結果は、陽性(皮膚感作性物質)である。この抽出液原液と、この抽出液原液をアセトニトリルで1/10、1/100および1/1000に希釈した溶液を実験に使用した。
(実験条件)
上記した緑茶抽出液原液と希釈液と、求核試薬であるNACまたはNALとをそれぞれ25℃で24時間反応させた。反応はすべて96ウェルプレート上で行い、各サンプル数はn=3で調製した。また、比較対照として溶媒のみを添加した反応液も調製した。反応液中のNACおよびNALの濃度は5μmol/Lとなるよう調製した。24時間後の反応液に、終濃度0.5%(v/v)トリフルオロ酢酸(TFA)となるようTFA水溶液を添加したのちに、HPLCを用いて、フォトダイオードアレイ(PDA)検出器による吸光での検出、および蛍光検出器による蛍光での検出の2種類の検出方法により測定し、それぞれにおけるクロマトグラフとNACおよびNALの減少率(Depletion)を比較した。
(測定条件)
上記の表1に記載のHPLC測定条件により、求核試薬(NACおよびNAL)のdepletion(%)を求めた。
(結果)
緑茶抽出液およびその希釈液について、それぞれUV検出および蛍光検出でHPLC測定した。図1~図4に、緑茶抽出液またはその希釈液のみ(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。図5~図8に、緑茶抽出液またはその希釈液と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。
(考察)
緑茶抽出液原液をHPLC測定すると、281nmでのUV検出では、多成分のピークが極めて多いため、求核試薬(NACおよびNAL)は、いずれも検出および定量できないことがわかった。緑茶抽出液の1/10希釈液では、多成分のピーク強度が低下するが、求核試薬のピーク位置は、いずれもベースラインまで下がらないため、正確な定量は困難であった。1/100および1/1000希釈液では、求核試薬の位置では、いずれも定量に影響しない程度までベースラインまで低下したため、求核試薬を定量することができた。
一方、緑茶成分原液を蛍光検出した場合、多成分のほとんどが蛍光を発しないため、ベースラインが極めて低く安定していた。そのため、求核試薬(NACおよびNAL)のピークのみが検出され、多成分に影響されず正しく定量することができた。ただし、NACは、緑茶抽出液成分と反応するため、24時間反応後ではピークは検出されなかった。同様に、緑茶抽出液の1/10、1/100および1/1000希釈液についても、求核試薬を定量することができた。
(皮膚感作性予測)
図1~図8に示すHPLCチャートから、求核試薬の減少率(Depletion)を算出し、平均スコア(Mean Depletion)を求めた。この値から皮膚感作性を予測した結果を以下に示す。実施例の表中のSDは標準偏差を示す。
Figure 0007104793000002
緑茶抽出液原液は、上記HPLCチャートからわかるようにUV検出では評価できなかった。同様に、1/10希釈液も評価できなかった。しかし、1/100および1/1000希釈液では、NACおよびNALのdepletionが算出できたため、平均スコアを求めることが可能となり、いずれも平均スコアが約50%とクライテリアの4.9%を超えたため、皮膚感作性があると判定された。
一方、蛍光検出では、緑茶抽出液原液においても求核試薬の定量が可能であり、平均スコアを算出できた。同様に、1/10、1/100および1/1000希釈液においても求核試薬のdepletionおよび平均スコアが算出できた。いずれも、平均スコアは約60%から50%であったたため、緑茶抽出液原液および1/1000希釈液まで皮膚感作性があると判定された。
(考察)
使用した緑茶抽出液は、原液および1/10希釈液においては、通常のHPLC-UV法では定量ができなかったが、HPLC-蛍光法では、求核試薬を蛍光検出することにより、緑茶成分の妨害を受けることなく正しく定量することができ、いずれも皮膚感作性が懸念されることがわかった。
また、HPLC-UVで定量することができた1/100および1/1000希釈液の平均スコアは、それぞれ54.4%および50.8%となり、皮膚感作性が懸念されることがわかった。同様に、蛍光検出から算出した1/100および1/1000希釈液の平均スコアは、それぞれ54.1%および49.8%となり、UV検出法と同様に皮膚感作性が懸念されることを示した。ここで、UV法と蛍光法の平均スコアを比較すると、上記のように、誤差の範囲内で完全に一致したことから、蛍光検出法はUV検出法と同じ精度で測定できることがわかった。また、これらの結果は、使用した緑茶抽出液がin vivo皮膚感作性試験で皮膚感作性物質と判定された結果と一致した。上記の結果から、本発明による蛍光検出法によれば、2以上の被験物質を含む混合液でも皮膚感作性を評価できることが裏付けられる。
<実施例2>アロエモデル抽出液(20成分の混合液)の皮膚感作性予測
アロエ抽出液における主成分である20成分以上が、文献(D.T. Loots, F.H. van der Westhuizen, and L. Botes, 2007, Aloe ferox leaf gel phytochemical content, antioxidant capacity,and possible health benefits, Journal of Agricultural and Food Chemistry,55:6891-6896)から知られている。これらの各成分および20成分をすべて混合したモデル抽出液を調製し、UV法および蛍光法による皮膚感作性予測を行った。
(被験物質)
アロエ抽出液における主成分20種類の各成分名、濃度、溶媒を下表に示す。これらの各成分および20成分について、以下の方法で溶液を調製した。
(1)個別成分溶液の調製法
各成分とも下記溶媒に溶解してストック溶液を調製し、最終濃度になるように添加して、エタノールで定容した。
溶媒:
本的にエタノール(EtOH)を使用した。ただし、「Solvent」に2種類の溶媒が記載されている箇所では、EtOHの前に記載した溶媒のみで溶解した。例えば、β-シトステロールの溶媒は、3.21%IPA/EtOHと記載しているが、最初に記載しているIPA(イソプロパノール)を溶媒として使用した。
ストック溶液:
基本的に50mg/mL溶液を調製した。ただし、キサンチンは1mg/mL、チミンは100mg/mL溶液を調製した。
添加量:
上記ストック液を適当量分取し、エタノールで定容して最終濃度に示す溶液を調製した。例えば、β-シトステロールでは、イソプロパノールに溶解して50mg/mL溶液を調製し、この内、32.1μLを分取して、エタノールで1000μLに定容した。
(2)混合液の調製法
20成分のストック液を上記に従って、適切な量を分取し、エタノールで定容して、個々の成分が最終濃度に示す混合液を調製した。
Figure 0007104793000003
IPA:イソプロパノール、DMSO:ジメチルスルホキシド、EtOH:エタノール、
(実験条件)
各成分単体または混合液と、求核試薬であるNACまたはNALとをそれぞれ25℃で24時間反応させた。反応はすべて96ウェルプレート上で行い、各サンプル数はn=3で調製した。また、比較対照として溶媒のみを添加した反応液も調製した。反応液中のNACおよびNALの濃度は5μmol/Lとなるよう調製し、植物成分は、上記文献(D.T. Loots他)に記載の抽出液に含まれる濃度を参考に、上記表に記載の濃度と、その1/10希釈液の2濃度について反応液の1/4量添加した(終濃度1/4および1/40)。24時間後の反応液に、終濃度0.5%(v/v)トリフルオロ酢酸(TFA)となるようTFA水溶液を添加したのちに、HPLCを用いてフォトダイオードアレイ(PDA)検出器による吸光での検出、および蛍光検出器による蛍光での検出の2種類の検出方法で測定し、それぞれにおけるクロマトグラフと、NACおよびNALの減少率(Depletion)を比較した。
(測定条件)
上記の表1に記載のHPLC測定条件により、求核試薬(NACおよびNAL)のdepletion(%)を求めた。
(結果)
20成分混合液および各成分単体について、それぞれUV検出および蛍光検出でHPLC測定した。
図9および図10に、20成分の混合液またはその希釈液のみ(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。
図11および図12に、20成分の混合液またはその希釈液と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。
図13および図14に、β-シトステロールまたはその希釈液のみ(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。
図15および図16に、β-シトステロールまたはその希釈液と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。
図17および図18に、プロトカテク酸またはその希釈液のみ(求核試薬を含まない)についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。
図19および図20に、プロトカテク酸またはその希釈液と求核試薬(NACまたはNAL)との反応液についてのUV検出および蛍光検出のHPLCチャートを示す。
アロエ抽出液の20成分の混合液および1/10希釈液をHPLC測定すると、281nmでのUV検出では、各成分のピークが求核試薬(NACおよびNAL)と共溶出して定量できないほどではなかったが、HPLC条件によっては妨害される可能性があると考えられた。一方、これらをHPLC-蛍光検出した場合、多成分のほとんどが蛍光を発しないため、ベースラインが極めて低く安定していた。そのため、求核試薬(NACおよびNAL)のピークのみが検出され、多成分に影響されず正しく定量することができた。
β-シトステロールをHPLC測定すると、281nmで一本のピークを示したが、求核試薬と共溶出しなかったため、HPLC-UV法でも定量できることがわかった。
一方、蛍光検出した場合、β-シトステロールはピークを示さなかったため、求核試薬は一本のピークとして定量できた。
プロトカテク酸をHPLC測定した場合、HPLC-UV法およびHPLC-蛍光法とも、基本的には、上記のβ-シトステロールと同じ挙動を示したが、調製原液はNALとわずかに共溶出した。また、NACのdepletionが大きく、プロトカテク酸は一部NACと反応することがわかった。
(皮膚感作性予測)
図9~図20に示すHPLCチャートから、求核試薬の減少率(depletion)を算出し、平均スコアを求めた。この値から皮膚感作性を予測した結果を以下に示す。
(1)アロエ抽出液の20成分混合液
Figure 0007104793000004
アロエ抽出液の20成分混合液および1/10希釈液は、HPLCチャートからわかるようにUV検出および蛍光法でも求核試薬のdepletionが算出できた。UV法での混合液および1/10希釈液の平均スコアは、それぞれ20.7%および23.1%であったため、いずれも皮膚感作性があると判定された。一方、蛍光法では、それぞれ23.9%および23.3%であったため、上記同様、いずれも皮膚感作性があると判定された。
(考察)
アロエ抽出液の20成分混合液および1/10希釈液における平均スコアは、UV法と蛍光法ともに20%前後となり、誤差の範囲内で一致したことから、蛍光検出法はUV検出法と同じ精度で測定できることがわかった。また、アロエ抽出液の20成分中のプロトカテク酸は、カテコール誘導体であることから、皮膚感作性物質(pro-hapten)であると推測された。実際、後述のようにプロトカテク酸は、皮膚感作性物質と判定されたため、これを含む20成分混合液は、皮膚感作性を示すことは、予測通りであった。
(2)β-シトステロールおよびプロトカテク酸
Figure 0007104793000005
β-シトステロールおよびプロトカテク酸単体溶液および1/10希釈液は、上記HPLCチャートからわかるようにUV検出および蛍光法でも求核試薬のdepletionが算出できた。
β-シトステロール溶液において、UV法での混合液および1/10希釈液の平均スコアは、それぞれ0.0%および1.9%であったため、いずれも皮膚感作性を示さないと判定された。一方、蛍光法においても、それぞれ0.1%および0.3%であったため、上記同様、いずれも皮膚感作性を示さないと判定された。
プロトカテク酸溶液において、UV法での混合液および1/10希釈液の平均スコアは、それぞれ39.7%および21.0%であったため、いずれも皮膚感作性を示すと判定された。一方、蛍光法においても、それぞれ48.2%および19.4%であったため、上記同様、いずれも皮膚感作性を示すと判定された。なお、調製原液におけるNALは、わずかに共溶出が認められたため、平均スコアは39.7%と算出されたが、共溶出のため信頼性(定量精度)は低い。
(考察)
上述のようにプロトカテク酸単体溶液の調製原液は、NALと共溶出したため、NALのdepletionおよび平均スコアの信頼性は低い。これを除いた場合、β-シトステロールおよびプロトカテク酸単体溶液および1/10希釈液における平均スコアは、UV法と蛍光法ともに約2%以下となり、誤差の範囲内で一致したことから、蛍光検出法はUV検出法と同じ精度で測定できることがわかった。
なお、プロトカテク酸は、カテコール誘導体であることから、皮膚感作性物質(pro-hapten)であると推測された。実際、プロトカテク酸は、皮膚感作性物質と判定されたため、20成分混合液が皮膚感作性を示す主な要因は、プロトカテク酸によると考えられる。
<実施例3>
求核試薬(NAC又はNAL)と被験物質との反応性(平均スコアまたはNAC減少率(depletion)から皮膚感作性を予測することができる。このため、感作性と非感作性を区別する基準値(クライテリア)を設定した。既知の感作性53物質(強感作性18物質、中程度感作性20物質および弱感作性15物質)と既知の非感作性29物質の合計82物質(下表参照)について、蛍光法を利用してNACとNALのdepletionおよび平均スコアを算出した。結果を以下に示す。以下の表において、Sは感作性物質を示し、NSは非感作性物質を示す。この内の約2/3にあたる56物質の平均スコアを用いて、解析ソフトであるADMEWORKS(富士通九州システムズ株式会社、)の2クラス分類法により、感作性と非感作性を区別する基準値(クライテリア)を4.9%と算出した。同様に、NACのdepletionのみを用いて、2クラス分類法からクライテリアを5.6%と算出した。
(被験物質(82物質)のリスト)
Figure 0007104793000006
Figure 0007104793000007
Figure 0007104793000008
Figure 0007104793000009
(試験結果)
(1)強感作性物質
Figure 0007104793000010
(2)中程度感作性物質
Figure 0007104793000011
(3)弱感作性物質
Figure 0007104793000012
(4) 非感作性物質
Figure 0007104793000013
(5)予測精度
Figure 0007104793000014
上記結果のように、蛍光法による試験結果および4.9%のクライテリアから算出した皮膚感作性の予測精度は、ともにUV法の結果をほぼ完全に再現できた。この結果から、蛍光法は、UV法と同じように使用できることがわかった。

Claims (5)

  1. チオール基またはアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物と、2以上の被験物質を含有する混合物とを反応させること、および
    前記反応後の有機化合物の量、または前記反応の生成物の量を、蛍光検出器を用いた光学的測定により検出すること、を含む皮膚感作性の測定方法であって、
    前記蛍光検出器を用いた光学的測定において、励起波長が200~350nmであって、蛍光波長が200~400nmであり、
    前記有機化合物が、N-(アリールアルキルカルボニル)システインまたはα-N-(アリールアルキルカルボニル)リジンであり、かつ200~400nmに蛍光を発し、吸収極大波長におけるモル吸光係数が10L/mol・cm以上500000L/mol・cm以下の有機化合物であり、
    前記有機化合物と前記混合物とを反応させる工程で得られる反応物を、前記有機化合物と前記2以上の被験物質が共溶出しないようにクロマトグラフィー処理することを含み、
    蛍光検出器を用いた光学的測定における有機化合物のピーク面積の平均値から、次式に従って有機化合物の減少率を計算する、皮膚感作性の測定方法。
    チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率(% depletion)=[1-(反応後の未反応の、チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物のピーク面積の平均値/標準のチオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物のピーク面積の平均値)]×100;
    アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率(% depletion)=[1-(反応後の未反応の、アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物のピーク面積の平均値/標準のアミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物のピーク面積の平均値)]×100
  2. 前記有機化合物が、N-(2-フェニルアセチル)システインまたはN-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]システインである、請求項1に記載の皮膚感作性の測定方法。
  3. 前記有機化合物が、α-N-(2-フェニルアセチル)リジンまたはα-N-[2-(ナフタレン-1-イル)アセチル]リジンである、請求項1に記載の皮膚感作性の測定方法。
  4. 前記混合物が、香料、精油、高分子化合物、医薬品、農薬、食品、化学製品、および天然物由来成分からなる植物抽出液のうちの少なくとも1種である、請求項1から3のいずれか一項に記載の皮膚感作性の測定方法。
  5. チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率と、アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率の平均値を算出するか、またはチオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率を算出し、下記に従って感作性物質および非感作性物質を判定する、請求項1から4の何れか一項に記載の皮膚感作性の測定方法。
    (1)チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率と、アミノ基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率の平均値で評価する場合
    平均スコア<4.9%の場合:被験物質は、非感作性物質と判定する。
    平均スコア≧4.9%の場合:被験物質は、感作性物質と判定する。
    (2)チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率のみで評価する場合
    チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率<5.6%の場合:被験物質は、非感作性物質と判定する。
    チオール基を1個以上有し、かつ蛍光を発する有機化合物の減少率≧5.6%の場合:被験物質は、感作性物質と判定する。
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