一般財(cái)団法人化學(xué)物質(zhì)評(píng)価研究機(jī)構(gòu) (CERI) は、中立公正な立場で、化學(xué)物質(zhì)と化學(xué)製品の評(píng)価および管理に関する最良のソリューションを提供し、人と化學(xué)と環(huán)境が調(diào)和した安全?安心な社會(huì)づくりに貢獻(xiàn)することを基本理念とする団體です。お客様からの依頼內(nèi)容に基づき、試験?分析を行い、その結(jié)果を報(bào)告書として提出する、受託分析業(yè)務(wù)などを行っています。例えば、化審法、安衛(wèi)法に係る安全性試験は國內(nèi)トップクラスの実績があります。また、ゴムやプラスチックなど、高分子材料の評(píng)価も得意としています。プラスチックを材料とする製品の劣化の原因を突き止める目的で分析依頼が寄せられることもあります。ゲノミクス解析ではマイクロアレイを使用した受託試験も長年行ってきましたが、近年では核酸醫(yī)薬品のオフターゲット効果の評(píng)価にもマイクロアレイを活用しています。計(jì)量法に基づく國の一次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)の製造?維持管理、二次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)の校正を?qū)g施しています。さらに、醫(yī)薬品、醫(yī)療機(jī)器の試験?評(píng)価、環(huán)境分析、食品分析なども行っています。

一般財(cái)団法人化學(xué)物質(zhì)評(píng)価研究機(jī)構(gòu) (CERI) 東京事業(yè)所外観

CERIの主な事業(yè)

また、液體クロマトグラフ (LC) やガスクロマトグラフ (GC)において、サンプル分離に使われる重要な部品であるカラムの開発、製造、販売も、同機(jī)構(gòu)の事業(yè)の柱となっています。この事業(yè)に関わるCERI クロマト技術(shù)部 坂牧 寛 （さかまき?ひろし） 氏と、中野 裕太 （なかの?ゆうた） 氏に、最近の分析メソッド開発の動(dòng)向について伺いました。

CERI クロマト技術(shù)部 坂牧 寛 氏

CERI クロマト技術(shù)部 中野 裕太 氏

カラム販売と、アプリケーション開発

CERIのクロマト技術(shù)部では、LC及びGC用のカラムの開発、製造、販売を行っています。一般に、カラムは、充填されている粒子の種類や大きさ、カラムの內(nèi)徑や長さなどが異なる様々な製品がラインアップされています。クロマトグラフのユーザーにとって、充填剤、粒子徑、內(nèi)徑、長さだけで、多彩な製品群の中から自分の目的としている分析に最適なカラムを選択するのは容易なことではありません。そこで、CERIでは世の中で分析ニーズの高まりつつあるサンプルなどについて、CERIのLC用カラム「L-column」 と様々な移動(dòng)相を組み合わせた分析メソッドを開発し、學(xué)會(huì)で発表したり、アプリケーションデータとして公表したりしています。分析メソッド開発はクロマト技術(shù)部にとってコアとなる重要な業(yè)務(wù)であり、いかにメソッド開発を効率的、効果的に進(jìn)めていくかについては、常に関心を寄せています。

液體クロマトグラフの分析條件開発を効率化

CERIのクロマト技術(shù)部では、液體クロマトグラフの分析條件開発の効率化に取り組むべく、2020年にChromSword社のAI（人工知能）支援LC自動(dòng)メソッド開発ソフトウェアを?qū)毪筏蓼筏?。「同社のソフトウェアについては以前から知っており?0年ほど前にデモも見たことがありました。最近は、周囲でも使用されている方が増え、バージョンも上がって、できることが増えてきたようだったので、導(dǎo)入してみたいと考えていました?！工?、坂牧氏は導(dǎo)入の経緯を話しています。このソフトウェアとともに新たに導(dǎo)入したLCは、4種のカラム、3種の有機(jī)溶媒、12種の緩衝液の組み合わせで分析できる構(gòu)成となっています。最大144パターンの複雑な分析條件の自動(dòng)検討が可能です。

従來のメソッド開発は、擔(dān)當(dāng)者の経験がベースとなっていました。サンプルや移動(dòng)相を準(zhǔn)備して、分析して、結(jié)果を解析するというプロセスを繰り返していきます。そのため、人間が手作業(yè)で分析條件を探そうとすると、試せる移動(dòng)相は數(shù)種類程度で、その少ない候補(bǔ)のなかで1番良いものを選ばざるを得ませんでした。また、以前、8種類の移動(dòng)相を選択できるLCをメソッド開発に活用しようとしたこともありました。しかし、それぞれの移動(dòng)相用に自分でメソッドを作らなければならず、また、手作業(yè)で移動(dòng)相を切り替えて評(píng)価していく手間が億劫となり、使わなくなってしまったと言います。

ChromSword Autoを使うと、最初に移動(dòng)相やサンプルを準(zhǔn)備すれば、あとはたくさんの分析を自動(dòng)で繰り返し、AIがグラジエント（移動(dòng)相の組成を変化させること）あるいはアイソクラティック（移動(dòng)相の組成を変化させないこと）條件を最適化するので、最後に結(jié)果を見て、一番良いものを選ぶだけで良いということになります。人間では試さないような分析條件を検討することがあるので、思いもよらない新しいメソッドが生まれる可能性があります。また、メソッド開発にかかる工數(shù)も削減できます。新たに導(dǎo)入したシステムについて、坂牧氏はこう話しています?！弗幞渐氓砷_発が本當(dāng)に楽にできるようになり、助かっています。工數(shù)が5分の1程度で済みます?！?/p>

実際、クロマト技術(shù)部では、ある抗がん剤の不純物分析のためのメソッド開発に、このシステムを活用しました。まずは短いカラムを使って、2種類の有機(jī)溶媒と7種類の緩衝液を用い、合計(jì)で14種類の組み合わせについて検討し、ピーク形狀の良い最適な移動(dòng)相を選びました。次に、長いカラムを使って、できる限り不純物を分離できるような分析條件を検討しました。ソフトウェアが提案してきた分析條件は、數(shù)回にわたって移動(dòng)相の比率を変えていくものでした。多段階のグラジエントを含む分析條件は人間ではなかなか思いつくものではありません。思いついたとしても、手間を考慮すると、多様な組み合わせを試してみることは現(xiàn)実的には難しいと言えます。この分析メソッド開発には、移動(dòng)相の検討と、不純物の分離を最大にできる條件の検討、あわせて、わずか1週間程度で済んだと言います。

AIが提示した多段階のグラジエントの分析條件

AIが提示したメソッドで分析したときのクロマトグラム（メインピークの前の小さいピークが出る條件が、他にはあまりなかった）

頑健性確認(rèn)も自動(dòng)で

アプリケーションデータをユーザーに公開するうえでは、分析メソッドの頑健性も重要です。自分たちで使っているLCでよい條件ができたと思っても、ユーザーが使っている別のLCを使って同じ分析條件で結(jié)果を再現(xiàn)できなければ、よい分析條件とは言えません。そこで、流速、カラム溫度、注入量などの若干の違いが、分析結(jié)果に影響を及ぼさないかを検証する頑健性確認(rèn)が重要となります。坂牧氏は「例えば、注入量に関して言えば、従來は5 μLと 10 μLの違いは確認(rèn)しても、5 μLと6 μLの違いまでは確認(rèn)しきれないこともありました。」と言います。ChromSword AutoRobustを?qū)毪筏楷F(xiàn)在では、わずかな注入量の違いや、移動(dòng)相の比率のわずかな違いが分析結(jié)果に及ぼす影響を確認(rèn)できるようになったと言います?！弗辚辘违幞渐氓嗓线xばないというのは重要なことです?！工?、坂牧氏は強(qiáng)調(diào)しています。

自動(dòng)メソッド開発や頑健性確認(rèn)を支えるLCとは

自動(dòng)メソッド開発を行うには、ソフトウェアに加えて、LCのハードウェアが必要です。今回、クロマト技術(shù)部が選んだLCは、「Agilent 1260 Infinity II Prime LCシステム」。汎用的に使われる低圧混合のLCです。このLCが選ばれた大きな理由が、自動(dòng)メソッド開発や頑健性確認(rèn)システムとして定評(píng)のあるChromSword社のソフトウェアとシームレスに連攜できること。ただ、その前提として、基本性能や壊れにくさなど、アジレントのLCに対する信頼も大きかったと言います。「以前、複數(shù)のLCについて、同一サンプル、同一條件で、カラムの理論段數(shù)を測定したところ、當(dāng)時(shí)、最新ではなかったアジレントのLCが高性能を示しました?！工?、坂牧氏は基本性能が高いと感じた理由を話しています。また、中野氏は、「10年ほど、Agilent 1200シリーズを使ってきました。當(dāng)初は製品検査用として、本機(jī)構(gòu)のカラムの性能を評(píng)価していました。當(dāng)時(shí)、粒子徑 2 μｍ、內(nèi)徑 2.1 mm、長さ 150 mmのCERIのLC用カラムの検査に耐えられたのはアジレントのLCだけでした。その頃から、裝置の堅(jiān)牢性が高く、故障が少ないと感じていました?！工仍挙筏皮い蓼?。

基本性能や壊れにくさには高い信頼を置いていた一方で、かつては「ソフトウェアの融通が利かない」（坂牧氏）と感じることが多かったと言います。しかし、新たに導(dǎo)入した「Agilent 1260 Infinity II Prime LCシステム」は、新たな「Agilent OpenLab CDS 2」が標(biāo)準(zhǔn)のクロマトグラフィーデータシステムとなっています?！弗哎楗榨％氓萎嬅妞庖姢浃工い?、新しいソフトウェアは使いやすくなりました」（坂牧氏）と言います。クロマト技術(shù)部で開発したメソッドを、同機(jī)構(gòu)內(nèi)の他部門に移管することも想定できます。「まだ使用する機(jī)會(huì)はないのですが、ISET （インテリジェントシステムエミュレーション技術(shù)）も導(dǎo)入しているので、他のLCを使用している他部門へのメソッド移管にも役立つかもしれません」（坂牧氏）と、導(dǎo)入した LCの新たな活用方法にも期待を寄せています。

自動(dòng)メソッド開発システムとして使用されている「Agilent 1260 Infinity II Prime LCシステム」

將來の分析メソッド開発とは

今後、分析メソッドはAIが開発するようになり、LCの専門家のノウハウは不要になるのでしょうか？　中野氏は「様々な物質(zhì)を並行して分析しなければならない場合、各物質(zhì)の分析條件決定に多くの時(shí)間を割けないこともあります。こういう場合にAIの知恵を借りるということは有効です?！工仍挙挂环?、ご自身の経験も踏まえたうえで、こうも話しています。「AIを活用したメソッド開発は有効ですが、提示されたメソッドが本當(dāng)に有効なのかを判斷するには、最終的にはLCの専門家の知見が必要です?！工妊预い蓼埂￥蓼?、AIが選んだ分析條件に、さらに人間が手を加えて、分離がよくなったという事例もあると言います。

また、AIによる自動(dòng)分析條件開発では、専門家であれば必要がないことが明白な條件も試してみることがあるため、工數(shù)はかからないものの分析時(shí)間がかかってしまうようなこともあると言います。坂牧氏は、「未知サンプルの分析メソッドを開発する場合には、AI活用が有効なケースが多いと思います。しかし、ある程度決まりきった分析で、既存のメソッドを少し改良して最適な條件を探していく場合は、LCの専門家のノウハウを元に開発する方が良いケースが多いでしょう?！工妊预い蓼?。