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公開番号2025099611
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023216400
出願日2023-12-22
発明の名称同位体分布比率評価プログラム、同位体分布比率評価方法、同位体分布比率評価装置、および代謝フラックス解析装置
出願人株式会社日立ハイテク
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類G01N 27/62 20210101AFI20250626BHJP(測定;試験)
要約【課題】同位体分布比率の信頼性を評価し、信頼性の高い代謝フラックス解析を行う。
【解決手段】本開示は、測定対象の化合物フラグメントに関して、質量数の異なる複数の同位体のマスクロマトグラムの計測値を所定の関数でフィッティングして得られるフィッティング曲線から複数の同位体を定量し、複数の同位体の定量結果を用いて、化合物フラグメントの同位体分布比率と同位体の定量結果の信頼性を示す複数の同位体の定量信頼性指標を算出し、当該複数の同位体の定量信頼性指標を用いて、同位体分布比率の信頼性指標を算出し、それを表示画面上に表示する、同位体分布比率評価方法を提案する。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
コンピュータに同位体分布比率評価方法を実行させるためのプログラムであって、
前記同位体分布比率評価方法は、
測定対象の化合物フラグメントに対して、質量数の異なる複数の同位体のマスクロマトグラムを質量分析により計測することと、
前記マスクロマトグラムを所定の関数でフィッティングして得られるフィッティング曲線から前記複数の同位体を定量することと、
前記複数の同位体の定量結果を用いて、前記化合物フラグメントの同位体分布比率を算出することと、
前記複数の同位体の定量結果の信頼性を示す複数の同位体の定量信頼性指標を算出することと、
前記複数の同位体の定量信頼性指標を用いて、前記同位体分布比率の信頼性指標を算出することと、
前記プログラムの演算結果を出力する出力部に、前記同位体分布比率の信頼性指標を出力することと、
を含む、プログラム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記同位体分布比率評価方法は、さらに、前記同位体分布比率を前記出力部に出力することを含む、プログラム。
【請求項３】
請求項１において、
前記同位体分布比率の信頼性指標を出力することは、前記同位体分布比率の信頼性指標とともに、前記複数の同位体のマスクロマトグラムの測定結果と、前記マスクロマトグラムを所定の関数でフィッティングして得られたフィッティング曲線と、を前記出力部に出力することを含む、プログラム。
【請求項４】
請求項３において、
前記同位体分布比率評価方法は、さらに、前記同位体分布比率の信頼性指標の値が選択されたことに応答して、対応する前記化合物フラグメントの前記マスクロマトグラムの計測値と対応する前記フィッティング曲線とを前記出力部に表示することを含む、プログラム。
【請求項５】
請求項１において、
前記同位体分布比率の信頼性指標を算出することは、４つ以上の同位体の定量信頼性指標を用いて、前記同位体分布比率の信頼性指標を算出することを含む、プログラム。
【請求項６】
請求項１において、
前記所定の関数は、ガウス関数である、プログラム。
【請求項７】
請求項１において、
前記同位体分布比率の信頼性指標は、下記式で算出される、プログラム。
TIFF
2025099611000010.tif
7
34
ここで、Rは同位体分布比率の信頼性指標、w
i
は同位体iの定量信頼性指標の重みであり、d
i
は同位体iの定量信頼性指標である。
【請求項８】
請求項１において、
前記定量信頼性指標は、下記式で算出される、プログラム。
TIFF
2025099611000011.tif
14
49
ここで、d
i
は、同位体iの定量信頼性指標、n
i
は同位体iのマスクロマトグラムのデータ数、Y
Di,j
は同位体iのマスクロマトグラムのj番目の信号強度、Y
Fi,j
はY
Di,j
と同じ溶出時間における同位体iのマスクロマトグラムのフィッティング曲線の信号強度、I
max,F,i
は同位体iのマスクロマトグラムのフィッティング曲線の信号強度の最大値、である。
【請求項９】
請求項１において、
前記定量信頼性指標は、前記マスクロマトグラムを前記所定の関数でフィッティングしたときの決定係数で表される、プログラム。
【請求項１０】
請求項１において、
前記同位体分布比率評価方法は、さらに、前記同位体分布比率の信頼性指標に基づいて、前記マスクロマトグラムの不良の可能性を示す表示を前記出力部に出力することを含む、プログラム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、同位体分布比率評価プログラム、同位体分布比率評価方法、同位体分布比率評価装置、および代謝フラックス解析装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
再生医療や創薬支援では、適正な条件下で培養された品質の良い細胞を用いる必要があり、培養品質の管理が必要である。現在、培地上清の成分分析技術などを用いて培養品質を管理する方法の開発が進められている。培地上清の成分分析では、アミノ酸やグルコースなどの栄養成分や、ピルビン酸や乳酸などの代謝成分の濃度変化をモニタリングして、培養品質を管理する。しかし、幹細胞の分化誘導時などに必要とされる、高度な培養品質の管理に関する知見は十分に得られていない。発明者らはこれまでに、代謝フラックス解析により、細胞培養の品質管理のカギとなる代謝経路を特定し、その代謝経路に関わる代謝成分を特定して、モニタリング対象となる代謝成分を系統的に選定する技術の開発を進めてきた。代謝フラックス解析では、まず、
13
Cで同位体標識された基質を含む培地中で細胞を培養後、細胞から抽出した代謝物を質量分析して、代謝物の同位体分布比率を求める。その後、細胞内の代謝反応のネットワークで定義した代謝モデルに基づき、代謝物中で
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C原子が拡散する様子を計算して、質量分析により評価した代謝物の同位体分布比率を再現する。この結果から各代謝反応における代謝物の反応速度を推定し、細胞培養の品質管理のカギとなる代謝経路を特定する。代謝フラックス解析に関しては、例えば非特許文献１などに技術の詳細が記載されている。
【０００３】
代謝フラックス解析で必要となる同位体分布比率の評価方法に関しては複数の文献が確認されている。例えば、特許文献１は、同位体分布比率を評価するために、濃度が異なる複数の代謝物試料を同条件でガスクロマトグラフィー質量分析してデータを取得し、代謝物のマスクロマトグラム（信号強度を溶出時間に対してプロットしたグラフ）の信号強度、代謝物数、同位体数の観点から、同位体分布比率を算出するデータを選択して、選択したデータから各代謝物を定量し、同位体分布比率を算出する技術を開示している。
【０００４】
また、非特許文献２は、代謝物の定量方法に関しては、マスクロマトグラムを関数でフィッティングして得られるフィッティング曲線から代謝物を定量する方法と当該マスクロマトグラムのフィッティングに適用可能な複数の関数を検討した結果を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開２０２３／００２５４８号
【非特許文献】
【０００６】
L.Quek et al., Microbial Cell Factories, 8, 25 (2009)
M.Phillips et al., Journal of Chromatographic Science, 35, 76 (1997)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、代謝物の濃度が低い試料では、試料中の夾雑物などの影響により、質量分析により評価した同位体分布比率のバラツキが大きく、上述の文献に開示の方法を用いたとしたとしても、算出した同位体分布比率の信頼性が判断できない。同位体分布比率は、評価対象の代謝物の複数の同位体の定量結果を基に算出される。このため、同位体分布比率の信頼性は、個々の同位体定量の信頼性を基に評価する必要がある。
【０００８】
しかしながら、上述の文献は、そのような信頼性の評価技術について何ら言及していない。従って、より信頼性の高い代謝フラックス解析を行うためには、得られる同位体分布比率の信頼性を評価できるようにすることが望ましい。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、同位体分布比率の信頼性を評価する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本開示は、プロセッサが実行する同位体分布比率評価方法であって、
前記プロセッサが、測定対象の化合物フラグメントに関して、質量数の異なる複数の同位体のマスクロマトグラムの計測値を取得することと、
前記プロセッサが、前記マスクロマトグラムを所定の関数でフィッティングして得られるフィッティング曲線から前記複数の同位体を定量することと、
前記プロセッサが、前記複数の同位体の定量結果を用いて、前記化合物フラグメントの同位体分布比率を算出することと、
前記プロセッサが、前記複数の同位体の定量結果の信頼性を示す複数の同位体の定量信頼性指標を算出することと、
前記プロセッサが、前記複数の同位体の定量信頼性指標を用いて、前記同位体分布比率の信頼性指標を算出することと、
演算結果を出力する出力部に、前記同位体分布比率の信頼性指標を出力することと、
を含む、同位体分布比率評価方法を提案する。
【００１０】
本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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