(57)【要約】【課題】医薬品に適しているかを評価するためにラマン分光法を利用して蛋白質溶液を分析する分析方法及び分析装置を提供する。【解決手段】複数濃度の蛋白質溶液のラマンスペクトルを取得し、ラマンスペクトルに含まれる所定のピークに基づいて、蛋白質分子同士の相互作用に応じて変化する指標を計算し、濃度変化に対する指標の変化に基づいて、蛋白質が変性し得る濃度の閾値を特定する。特定した閾値と抗体医薬品等の医薬品として必要な蛋白質溶液の濃度とを比較し、蛋白質溶液が医薬品として適しているか否かを判定する。例えば、医薬品として必要な濃度が特定した閾値以上である場合に、蛋白質溶液は医薬品として適していないと判定する。蛋白質溶液が医薬品として適していない場合は、蛋白質溶液の条件を変更して、分析を繰り返すこともできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラマン分光法を利用して蛋白質溶液を分析する方法において、
ラマン分光法により、特定の蛋白質を溶解させた複数濃度の蛋白質溶液の夫々のラマンスペクトルを取得し、
夫々の濃度について、ラマンスペクトルに含まれる一又は複数の所定のピークに基づいて、蛋白質溶液中の蛋白質分子同士の相互作用に応じて増減する指標を計算し、
夫々の濃度に関して計算した前記指標から、濃度の増大に対する前記指標の変化量が所定範囲内に収まる濃度範囲を特定し、
特定した濃度範囲に基づいて、前記特定の蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を特定し、
特定した閾値を前記特定の蛋白質について定められた特定の濃度値と比較すること
を特徴とする分析方法。
【請求項２】
ラマン分光法を利用して蛋白質溶液を分析する方法において、
ラマン分光法により、特定の蛋白質を溶解させた複数濃度の蛋白質溶液の夫々のラマンスペクトルを取得し、
夫々の濃度について、ラマンスペクトルに含まれる一又は複数の所定のピークに基づいて、蛋白質溶液中の蛋白質分子同士の相互作用に応じて増減する指標を計算し、
濃度変化に対する前記指標の変化に基づいて、前記特定の蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を特定すること
を特徴とする分析方法。
【請求項３】
前記指標は、蛋白質中のチロシンのＯＨ基が水素ドナーとして働きながら水素アクセプターとしても働く度合を示す、ラマンスペクトル中の所定の二つのピークの強度比であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の分析方法。
【請求項４】
前記指標は、蛋白質中のトリプトファンに含まれるインドール環のＮ−Ｈサイトが水素ドナーとして働きながら水素アクセプターとしても働く度合を示す、ラマンスペクトル中の所定の二つのピークの強度比であること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の分析方法。
【請求項５】
前記指標は、蛋白質中のトリプトファンの構造上の所定の角度の幅を示す、ラマンスペクトル中の所定のピークの幅であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の分析方法。
【請求項６】
前記指標は、蛋白質中のフェニルアラニンに起因する所定のピークとアミド基に起因する所定のピークとの強度比であること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の分析方法。
【請求項７】
複数濃度に関するラマンスペクトル間で、蛋白質中のアミド基に起因する所定のピークのピーク形状を比較し、低濃度でのピーク形状に比べて高濃度のピーク形状が変化しているか否かを判定し、
低濃度でのピーク形状に比べて高濃度のピーク形状が変化している場合に、ピーク形状が変化した濃度以上の濃度では前記蛋白質溶液が医薬品に適していないと判定すること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の分析方法。
【請求項８】
前記閾値及び前記特定の濃度値の比較結果に基づいて、前記蛋白質溶液が医薬品に適しているか否かを判定し、
前記蛋白質溶液が医薬品に適していない場合に、前記特定の蛋白質以外の成分を調整した蛋白質溶液について分析を繰り返すこと
を特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の分析方法。
【請求項９】
ラマンスペクトルに基づいて蛋白質溶液を分析する装置において、
特定の蛋白質について定められた特定の濃度値、及び前記特定の蛋白質を溶解させた複数濃度の蛋白質溶液の夫々について取得されたラマンスペクトルを記憶する記憶部と、
夫々の濃度について、ラマンスペクトルに含まれる一又は複数の所定のピークに基づいて、蛋白質溶液中の蛋白質分子同士の相互作用に応じて増減する指標を計算する計算部と、
夫々の濃度に関して計算した前記指標から、濃度の増大に対する前記指標の変化量が所定範囲内に収まる濃度範囲を特定する第１特定部と、
特定した濃度範囲に基づいて、前記特定の蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を特定する第２特定部と、
特定した閾値を前記特定の濃度値と比較する比較部と
を備えることを特徴とする分析装置。
【請求項１０】
ラマンスペクトルに基づいて蛋白質溶液を分析する装置において、
特定の蛋白質について定められた特定の濃度値、及び前記特定の蛋白質を溶解させた複数濃度の蛋白質溶液の夫々について取得されたラマンスペクトルを記憶する記憶部と、
夫々の濃度について、ラマンスペクトルに含まれる一又は複数の所定のピークに基づいて、蛋白質溶液中の蛋白質分子同士の相互作用に応じて増減する指標を計算する計算部と、
濃度変化に対する前記指標の変化に基づいて、前記特定の蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を特定する特定部と
を備えることを特徴とする分析装置。
【請求項１１】
蛋白質溶液を分析する装置において、
特定の蛋白質を溶解させた蛋白質溶液についてラマン分光法を利用して予め特定された、前記特定の蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を記憶する記憶部と、
前記特定の蛋白質について定められた特定の濃度値を前記閾値と比較する比較部と
を備えることを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラマン分光法を利用して高濃度の蛋白質溶液を分析する方法、及び分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、核酸又は蛋白質等の生体物質を用いた医薬品が開発されている。例えば、抗体を用いた抗体医薬品がある。抗体は蛋白質の一種であり、抗体医薬品等の蛋白質を用いた医薬品は、蛋白質溶液の形になっている。医薬品として用いられる蛋白質溶液は、患者の体内で効果を発揮させるために高濃度の溶液になっている。蛋白質溶液が高濃度になった場合は、蛋白質の分子同士の相互作用によって蛋白質の構造が変化する又は蛋白質が凝集する等、蛋白質が変性することがある。蛋白質が変性した場合は医薬品としての効果も変化するので、抗体医薬品の製造及び品質管理のためには、蛋白質構造が変化しているか否か等、高濃度の蛋白質溶液の状態を測定することが必要となる。
【０００３】
高濃度の蛋白質溶液の状態を測定することは困難であり、従来は、希釈した蛋白質溶液を測定し、測定結果を外挿することで高濃度の蛋白質溶液の状態を推測していた。しかしながら、この方法では、高濃度の蛋白質溶液の状態を正確に測定することはできない。高濃度の蛋白質溶液の状態を直接に測定する方法には、Ｘ線小角散乱法及び中性子散乱法がある。また、特許文献１には、抗体の精製のためにラマン分光法を使用することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１３−５３７２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｘ線小角散乱法及び中性子散乱法は、装置が大掛かりになって測定のコストが大きく、また、蛋白質の構造に関する情報が得られないという問題がある。これに対し、ラマン分光法は、測定コストが比較的小さく、高濃度の蛋白質溶液の状態を直接に測定して蛋白質の構造に関する情報を得ることができる。しかしながら、ラマン分光法を用いて高濃度の蛋白質溶液の状態を分析し、蛋白質溶液が医薬品に適しているかを評価する手法は確立していない。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、医薬品に適しているかを評価するためにラマン分光法を利用して蛋白質溶液を分析する分析方法及び分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る分析方法は、ラマン分光法を利用して蛋白質溶液を分析する方法において、ラマン分光法により、特定の蛋白質を溶解させた複数濃度の蛋白質溶液の夫々のラマンスペクトルを取得し、夫々の濃度について、ラマンスペクトルに含まれる一又は複数の所定のピークに基づいて、蛋白質溶液中の蛋白質分子同士の相互作用に応じて増減する指標を計算し、夫々の濃度に関して計算した前記指標から、濃度の増大に対する前記指標の変化量が所定範囲内に収まる濃度範囲を特定し、特定した濃度範囲に基づいて、前記特定の蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を特定し、特定した閾値を前記特定の蛋白質について定められた特定の濃度値と比較することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る分析方法は、ラマン分光法を利用して蛋白質溶液を分析する方法において、ラマン分光法により、特定の蛋白質を溶解させた複数濃度の蛋白質溶液の夫々のラマンスペクトルを取得し、夫々の濃度について、ラマンスペクトルに含まれる一又は複数の所定のピークに基づいて、蛋白質溶液中の蛋白質分子同士の相互作用に応じて増減する指標を計算し、濃度変化に対する前記指標の変化に基づいて、前記特定の蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を特定することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る分析方法は、前記指標は、蛋白質中のチロシンのＯＨ基が水素ドナーとして働きながら水素アクセプターとしても働く度合を示す、ラマンスペクトル中の所定の二つのピークの強度比であることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る分析方法は、前記指標は、蛋白質中のトリプトファンに含まれるインドール環のＮ−Ｈサイトが水素ドナーとして働きながら水素アクセプターとしても働く度合を示す、ラマンスペクトル中の所定の二つのピークの強度比であることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る分析方法は、前記指標は、蛋白質中のトリプトファンの構造上の所定の角度の幅を示す、ラマンスペクトル中の所定のピークの幅であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る分析方法は、前記指標は、蛋白質中のフェニルアラニンに起因する所定のピークとアミド基に起因する所定のピークとの強度比であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る分析方法は、複数濃度に関するラマンスペクトル間で、蛋白質中のアミド基に起因する所定のピークのピーク形状を比較し、低濃度でのピーク形状に比べて高濃度のピーク形状が変化しているか否かを判定し、低濃度でのピーク形状に比べて高濃度のピーク形状が変化している場合に、ピーク形状が変化した濃度以上の濃度では前記蛋白質溶液が医薬品に適していないと判定することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る分析方法は、前記閾値及び前記特定の濃度値の比較結果に基づいて、前記蛋白質溶液が医薬品に適しているか否かを判定し、前記蛋白質溶液が医薬品に適していない場合に、前記特定の蛋白質以外の成分を調整した蛋白質溶液について分析を繰り返すことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る分析装置は、ラマンスペクトルに基づいて蛋白質溶液を分析する装置において、特定の蛋白質について定められた特定の濃度値、及び前記特定の蛋白質を溶解させた複数濃度の蛋白質溶液の夫々について取得されたラマンスペクトルを記憶する記憶部と、夫々の濃度について、ラマンスペクトルに含まれる一又は複数の所定のピークに基づいて、蛋白質溶液中の蛋白質分子同士の相互作用に応じて増減する指標を計算する計算部と、夫々の濃度に関して計算した前記指標から、濃度の増大に対する前記指標の変化量が所定範囲内に収まる濃度範囲を特定する第１特定部と、特定した濃度範囲に基づいて、前記特定の蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を特定する第２特定部と、特定した閾値を前記特定の濃度値と比較する比較部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る分析装置は、ラマンスペクトルに基づいて蛋白質溶液を分析する装置において、特定の蛋白質について定められた特定の濃度値、及び前記特定の蛋白質を溶解させた複数濃度の蛋白質溶液の夫々について取得されたラマンスペクトルを記憶する記憶部と、夫々の濃度について、ラマンスペクトルに含まれる一又は複数の所定のピークに基づいて、蛋白質溶液中の蛋白質分子同士の相互作用に応じて増減する指標を計算する計算部と、濃度変化に対する前記指標の変化に基づいて、前記特定の蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を特定する特定部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る分析装置は、蛋白質溶液を分析する装置において、特定の蛋白質を溶解させた蛋白質溶液についてラマン分光法を利用して予め特定された、前記特定の蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を記憶する記憶部と、前記特定の蛋白質について定められた特定の濃度値を前記閾値と比較する比較部とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、複数濃度の蛋白質溶液のラマンスペクトルを取得し、ラマンスペクトルに基づいて、蛋白質分子同士の相互作用に応じた指標が濃度の変化に対してほぼ変化しない濃度範囲を特定し、蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を特定し、医薬品として必要な蛋白質溶液の濃度と比較する。指標が濃度の変化に対してほぼ変化しない濃度範囲では、蛋白質分子同士の相互作用が飽和して蛋白質が変性している可能性があり、この濃度範囲に基づいて、蛋白質が変性し得る濃度の閾値を特定することができる。特定した閾値と医薬品として必要な蛋白質溶液の濃度とを比較することで、医薬品として必要な濃度での蛋白質溶液の状態を評価することができる。
【００１９】
本発明においては、複数濃度の蛋白質溶液のラマンスペクトルを取得し、ラマンスペクトルに基づいて、蛋白質分子同士の相互作用に応じた指標を計算し、濃度変化に応じた指標の変化に基づいて、蛋白質が変性するか否かの判定基準となる濃度の閾値を特定する。蛋白質分子同士の相互作用が飽和する場合にほぼ一定になる指標等、ラマンスペクトルから得られる指標の濃度変化に対する変化に基づいて、蛋白質が変性し得る濃度の閾値を特定することができる。
【００２０】
また、本発明においては、チロシンのＯＨ基が水素ドナーとして働きながら水素アクセプターとしても働く度合を示す指標を用いる。蛋白質分子同士が相互作用をした場合、チロシンのＯＨ基は水素ドナー及び水素アクセプターの両方として働く。この指標が濃度の変化に対してほぼ変化しない場合は、蛋白質分子同士の相互作用が飽和している。このため、この指標を用いることで、蛋白質分子同士の相互作用が飽和する濃度範囲を特定することができる。
【００２１】
また、本発明においては、トリプトファンに含まれるインドール環のＮ−Ｈサイトが水素ドナーとして働きながら水素アクセプターとしても働く度合を示す指標を用いる。蛋白質分子同士が相互作用をした場合、Ｎ−Ｈサイトは水素ドナー及び水素アクセプターの両方として働く。この指標が濃度の変化に対してほぼ変化しない場合は、蛋白質分子同士の相互作用が飽和している。このため、この指標を用いることで、蛋白質分子同士の相互作用が飽和する濃度範囲を特定することができる。
【００２２】
また、本発明においては、トリプトファンの構造上の所定の角度の幅を示す指標を用いる。蛋白質分子同士の相互作用が大きい場合は、相互作用によって角度が変化し、角度のばらつきが大きくなり、角度の分布の幅が大きくなる。この指標が濃度の変化に対してほぼ変化しない場合は、蛋白質分子同士の相互作用が飽和している。このため、この指標を用いることで、蛋白質分子同士の相互作用が飽和する濃度範囲を特定することができる。
【００２３】
また、本発明においては、蛋白質中のフェニルアラニンに起因する所定のピークとアミド基に起因する所定のピークとの強度比を指標として用いる。比較的低濃度ではこの指標はほぼ一定であり、蛋白質が凝集する濃度でこの指標は変化する。この指標が濃度の変化に対して変化する場合は、蛋白質が凝集している。このため、この指標を用いることで、蛋白質が凝集する濃度範囲を特定することができる。
【００２４】
また、本発明においては、アミド基に起因するピークのピーク形状が高濃度で変化している場合に、ピーク形状が変化した濃度以上の濃度では蛋白質溶液が医薬品に適していないと判定する。ピーク形状が変化していることは、蛋白質溶液の中で蛋白質の全体構造が保たれていないことを示す。ピーク形状が変化した濃度以上の濃度では、蛋白質の全体構造が保たれていないことになり、蛋白質の及ぼす効果が変化してしまうので、医薬品として必要な濃度では蛋白質溶液は医薬品として適していないと判定される。
【００２５】
また、本発明においては、特定した閾値と医薬品として必要な蛋白質溶液の濃度との比較結果に基づいて、蛋白質溶液が医薬品に適しているか否かを判定する。蛋白質溶液が医薬品に適していないと判定した場合に、蛋白質以外の成分を調整した蛋白質溶液について分析を繰り返す。蛋白質以外の成分を調整することで、ｐＨ等の蛋白質溶液の条件を変更することができる。蛋白質溶液の条件を変更することで、蛋白質が変性する濃度が変化することがある。蛋白質溶液の条件を変更する都度分析を行うことで、医薬品として適している蛋白質溶液の条件を求めることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明にあっては、医薬品として必要な濃度が蛋白質の変性し得る濃度の閾値以上である場合に蛋白質溶液が医薬品として適していないと判定する等、特定の蛋白質溶液が医薬品に適しているかを評価することが可能である。従って、抗体等の蛋白質を溶解させた蛋白質溶液が医薬品に適しているかを簡便に評価することができるようになる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１に係る蛋白質溶液の分析方法の手順を示す概念図である。
【図２】実施形態１で利用するラマン分光装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ラマンスペクトルの例を示す特性図である。
【図４】実施形態１に係る分析装置の内部構成を示すブロック図である。
【図５】蛋白質溶液のラマンスペクトルを拡大した特性図である。
【図６】トリプトファンの化学構造式を示した図である。
【図７】実施形態１に係る分析装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】チロシンのラマンバンドに含まれる８５６ｃｍ-1及び８３７ｃｍ-1のピークの強度比（８５６／８３７ｃｍ-1）の濃度に対する変化の例（黒丸）、並びにトリプトファンのラマンバンドに含まれる８７０ｃｍ-1及び８７７ｃｍ-1のピークの強度比（８７０／８７７ｃｍ-1）の濃度に対する変化の例（白丸）を示す特性図である。
【図９】トリプトファンのラマンバンドに含まれる１５５５ｃｍ-1のピーク幅の濃度に対する変化の例を示す特性図である。
【図１０】実施形態２に係る分析装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】実施形態２に係る分析装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】実施形態３に係る分析装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】ＩｇＧの水溶液のアミドＩのラマンスペクトルの例を示す特性図である。
【図１４】ＩｇＧの水溶液のチロシンのラマンスペクトルから得られた８５６／８３０ｃｍ-1の強度比の濃度に対する変化の例を示す特性図である。
【図１５】ＩｇＧの水溶液のトリプトファンのラマンスペクトルから得られた１５５０ｃｍ-1のピーク幅の濃度に対する変化の例を示す特性図である。
【図１６】ＩｇＧの水溶液のラマンスペクトルから得られた１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比の濃度に対する変化の例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施形態１）
抗体医薬品等の医薬品として用いられる蛋白質溶液は、患者の体内で効果を発揮させるために必要な濃度が予め定まっている。本発明では、ラマン分光法を利用して、蛋白質溶液中の蛋白質が変性し得る濃度の閾値を特定し、特定した閾値と医薬品として必要な濃度とを比較することによって、蛋白質溶液が医薬品に適しているかを評価する。本発明で分析対象とする蛋白質は、ペプチドを含む。蛋白質溶液がある程度以上の高濃度になった場合は、蛋白質分子同士の相互作用によって蛋白質の構造が変化する又は蛋白質が凝集する等、蛋白質が変性することがある。蛋白質が変性し得る濃度の閾値は、各濃度で蛋白質が変性しているか否かを判定するための基準となる濃度の閾値である。蛋白質溶液の濃度がこの閾値以上である場合には蛋白質溶液中の蛋白質が変性していると推測され得る。図１は、実施形態１に係る蛋白質溶液の分析方法の手順を示す概念図である。蛋白質溶液の分析を行う分析者は、まず、特定の蛋白質を溶解させた複数濃度の蛋白質溶液を作成する。蛋白質溶液は水溶液であり、特定の蛋白質以外の成分が含まれていてもよい。例えば、蛋白質溶液は、緩衝液に蛋白質が溶解されている。なお、分析者は、蛋白質溶液の作成を行わず、他者が作成した蛋白質溶液の分析を行ってもよい。
【００２９】
分析者は、次に、ラマン分光法により夫々の濃度の蛋白質溶液のラマンスペクトルを取得する。ラマンスペクトルを取得するためには、後述するラマン分光装置を利用する。次に、各濃度のラマンスペクトルに基づいて、蛋白質が変性し得る濃度の閾値を特定する。ラマンスペクトルに含まれる多数のピークの内、蛋白質分子同士の相互作用に応じて変化するピークは、濃度がある程度増加して相互作用が飽和した場合に、濃度の増大に対してほぼ変化しなくなる。蛋白質分子同士の相互作用が飽和した状態では、相互作用によって蛋白質が変性している可能性が高い。このため、各濃度のラマンスペクトルを比較することで、蛋白質が変性し得る濃度の閾値を特定することが可能である。例えば、濃度が増大してもラマンスペクトルが変化しなくなった濃度範囲に含まれる濃度の最小値を、蛋白質が変性し得る濃度の閾値とする。次に、蛋白質が変性し得る濃度の閾値と医薬品として必要な蛋白質溶液の濃度とを比較する。閾値の特定及び比較には、後述する分析装置を用いることができる。次に、比較結果に基づいて、分析対象の蛋白質溶液が医薬品として適しているか否かを判定する。例えば、医薬品として必要な濃度が、蛋白質が変性し得る濃度の閾値以上である場合、医薬品として必要な濃度では蛋白質が変性すると判定される。蛋白質が変性した蛋白質溶液は医薬品としての効果が変化してしまうので、分析者は、分析対象の蛋白質溶液は医薬品として適していないと判定する。逆に、医薬品として必要な濃度が、蛋白質が変性し得る濃度の閾値未満である場合、医薬品として必要な濃度では蛋白質は変質しないと判定される。医薬品としての効果は変化していないので、分析者は、分析対象の蛋白質溶液は医薬品として適していると判定する。
【００３０】
蛋白質溶液が医薬品として適しているか否かを判定した後は、分析を終了する。なお、分析を続行することも可能である。分析者は、蛋白質溶液が医薬品として適していないと判定した場合に、条件を変更した複数濃度の蛋白質溶液を作成し、再度、ラマンスペクトルの取得から分析を繰り返す。蛋白質溶液の条件を変更するためには、蛋白質溶液中の特定の蛋白質以外の成分を調整する。例えば、蛋白質溶液には、特定の蛋白質以外に、ｐＨを調整するための各種の酸、アルカリ若しくは塩、又は安定剤としての糖類が含まれており、これらの成分の量又は種類を変更する。条件を変更することで、蛋白質溶液中の蛋白質が変性する濃度が変化することがある。従って、蛋白質溶液の条件を変更する都度分析を行い、医薬品として適している蛋白質溶液の条件を求めることができる。例えば、分析者は、蛋白質が変性し得る濃度の閾値が医薬品として必要な濃度を超過するような蛋白質溶液の条件を求める。
【００３１】
図２は、実施形態１で利用するラマン分光装置の構成を示すブロック図である。ラマン分光装置は、蛋白質溶液へ単色光を照射し、発生するラマン散乱光を検出する。ラマン分光装置は、単色光を発光する光源２１を備えている。光源２１は例えばレーザ光源である。光源２１は、試料セル１０に保持された蛋白質溶液１へ単色光を照射する。図２では、光源２１が照射する単色光を実線矢印で示している。ラマン分光装置は、分光器２２及び検出器２３を備えている。単色光を照射された蛋白質溶液１でラマン散乱光が発生し、発生したラマン散乱光が分光器２２へ入射する。図２では、ラマン散乱光を破線矢印で示している。分光器２２は、入射されたラマン散乱光を分光する。検出器２３は、分光器２２が分光した夫々の波長の光を検出し、夫々の波長の光の検出強度に応じた信号を出力する。例えば、検出器２３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）光センサ又は光電子増倍管を用いて構成されている。
【００３２】
また、ラマン分光装置は、各部の動作を制御する制御部２４を備えている。光源２１、分光器２２及び検出器２３は、制御部２４に接続されている。光源２１は、オンとオフとを制御部２４に制御される。分光器２２は、分光して検出器２３に検出させる光の波長を制御部２４に制御される。検出器２３は、光の検出強度に応じた信号を制御部２４へ出力する。制御部２４は、検出器２３が出力した信号を入力され、分光器２２に分光させた光の波長と入力された信号が示す光の検出強度とに基づいてラマンスペクトルを生成する。分析者は、複数濃度の蛋白質溶液１を保持する試料セル１０を用意しておき、各濃度の蛋白質溶液１を保持する試料セル１０を交換する都度、ラマン分光装置でラマンスペクトルを生成することにより、各濃度の蛋白質溶液１のラマンスペクトルを取得する。
【００３３】
図３は、ラマンスペクトルの例を示す特性図である。図中の横軸は波数（ｃｍ-1）の単位でラマンシフトを示し、縦軸はラマン散乱光の強度をカウント数の単位で示している。蛋白質の例として鶏卵白から抽出したリゾチームを用い、ｐＨ８．０のトリス塩酸緩衝溶液にリゾチームを溶解させてリゾチーム溶液（蛋白質溶液）を作成した。図３に示したラマンスペクトルは、下から順に２．５、５、１０、２０、５０、１００、１５０、２００、３００（ｍｇ／ｍｌ）の濃度のリゾチーム溶液のラマンスペクトルである。図３中では、２．５及び５（ｍｇ／ｍｌ）の濃度のラマンスペクトルはほぼ重なっている。
【００３４】
ラマン分光装置は、更に、蛋白質溶液の分析を行う分析装置３を備えている。制御部２４には、分析装置３が接続されている。図４は、実施形態１に係る分析装置３の内部構成を示すブロック図である。分析装置３は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いて構成されている。分析装置３は、演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit ）３１と、演算に伴って発生する一時的なデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）３２と、光ディスク等の記録媒体４から情報を読み取るドライブ部３３と、ハードディスク等の不揮発性の記憶部３４とを備えている。また分析装置３は、使用者の操作を受け付けるキーボード又はマウス等の操作部３５と、液晶ディスプレイ等の表示部３６と、インタフェース部３７とを備えている。インタフェース部３７には、制御部２４が接続されている。ＣＰＵ３１は、記録媒体４に記録されたコンピュータプログラム４０をドライブ部３３に読み取らせ、読み取ったコンピュータプログラム４０を記憶部３４に記憶させる。ＣＰＵ３１は、必要に応じてコンピュータプログラム４０を記憶部３４からＲＡＭ３２へロードし、ロードしたコンピュータプログラム４０に従って、分析装置３に必要な処理を実行する。なお、コンピュータプログラム４０は、分析装置３の外部からダウンロードされてもよい。
【００３５】
制御部２４は、生成したラマンスペクトルを表すラマンスペクトルデータを分析装置３へ出力する。分析装置３は、ラマンスペクトルデータをインタフェース部３７で受け付け、ＣＰＵ３１は、ラマンスペクトルデータを記憶部３４に記憶させる。記憶部３４は、各濃度についてラマンスペクトルデータを記憶する。分析者は、操作部３５を操作して、蛋白質溶液１の濃度を示す濃度データを入力し、ＣＰＵ３１は、濃度データを記憶部３４に記憶させる。各濃度のラマンスペクトルを表すラマンスペクトルデータと濃度データが示す各濃度とは、互いに関連付けられている。ラマンスペクトルと濃度との関連付けは、分析者が操作部３５を操作することによって行われる。また、記憶部３４は、医薬品として必要な蛋白質溶液の濃度を示す特定の濃度値が記憶されている。濃度値は、分析者が操作部３５を操作することによって入力される。
【００３６】
分析装置３は、ラマンスペクトルに含まれる特定のピークの濃度の増加に対する変化に基づいて、蛋白質溶液を分析する処理を行う。図５は、蛋白質溶液のラマンスペクトルを拡大した特性図である。図中の横軸はラマンシフトを示し、縦軸はラマン散乱光の強度を示している。ラマンスペクトルに含まれるピークの内、１６５０ｃｍ-1のピークは、蛋白質中のアミド基に起因するピークである。アミド基は、蛋白質中のアミノ酸の主鎖を構成している。蛋白質の全体構造が保たれている場合に、このピークが現れる。
【００３７】
ラマンスペクトルに含まれるピークの内、８５６ｃｍ-1及び８３７ｃｍ-1のピークはチロシンに起因する。チロシンは蛋白質を構成するアミノ酸の一つである。８５６ｃｍ-1のピーク強度を８３７ｃｍ-1のピーク強度で除した強度比（以下、８５６／８３７ｃｍ-1と記載する）は、チロシンの水和状態を示す。８５６／８３７ｃｍ-1の強度比がある程度小さい場合は、チロシンに含まれるＯＨ基が水素ドナーになっていることを示し、強度比が大きくなるのに従って、ＯＨ基が水素ドナー及びアクセプターの両方として働いていることを示している。ここで、Ｏは炭素、Ｈは水素である。蛋白質溶液の濃度が高くなると、蛋白質分子同士の距離が近くなるので、蛋白質分子同士が相互作用し、チロシンのＯＨ基がアクセプターとして働き始め、８５６／８３７ｃｍ-1の強度比が大きくなる。即ち、８５６／８３７ｃｍ-1の強度比は、蛋白質分子が他の蛋白質分子と相互作用している割合を示す。ある程度以上の高濃度では、蛋白質分子同士の相互作用が飽和し、８５６／８３７ｃｍ-1の強度比はほぼ一定となる。
【００３８】
ラマンスペクトルに含まれるピークの内、１５５５ｃｍ-1のピークはトリプトファンに起因する。トリプトファンは蛋白質を構成するアミノ酸の一つである。より詳しくは、１５５５ｃｍ-1のピークは、トリプトファン中のインドール環のＣ＝Ｃ伸縮振動に起因する。ここで、Ｃは炭素である。図６は、トリプトファンの化学構造式を示した図である。１５５５ｃｍ-1のピークは、図６中に２を付して示したＣ2 と３を付して示したＣ3 との間のＣ＝Ｃ伸縮振動に起因する。１５５５ｃｍ-1のピーク幅は、図６中にαを付して示したＣαとβを付して示したＣβとを含むＣ2 ＝Ｃ3 −Ｃα−Ｃβの構造に関する情報を示す。より詳しくは、Ｃ2 ＝Ｃ3 とＣα−Ｃβとの間のねじれ角の状態を示す。ピーク幅が狭い場合は、ねじれ角のばらつきが小さいことを示し、ピーク幅が広い場合は、ねじれ角のばらつきが大きいことを示す。蛋白質溶液の濃度が高くなると、蛋白質分子同士の相互作用によってねじれ角が変化し、ねじれ角のばらつきが大きくなってねじれ角の分布の幅が大きくなり、１５５５ｃｍ-1のピークのピーク幅が広くなる。即ち、１５５５ｃｍ-1のピーク幅も、蛋白質分子が他の蛋白質分子と相互作用している割合を示す。ある程度以上の高濃度では、蛋白質分子同士の相互作用が飽和し、ピーク幅はほぼ一定となる。
【００３９】
ラマンスペクトルに含まれるピークの内、８７７ｃｍ-1のピークはトリプトファン中のインドール環のＮ−Ｈサイトに起因する。ここで、Ｎは窒素である。インドール環のＮ−Ｈサイトは図６中に示してある。８７７ｃｍ-1のピークはインドール環のＮ−Ｈサイトの状態を示し、強い水素結合をしている場合にピーク幅が低波数側へ広がる。８７０ｃｍ-1のピーク強度を８７７ｃｍ-1のピーク強度で除した強度比（以下、８７０／８７７ｃｍ-1と記載する）は、トリプトファンの水素結合の状態を示す。８７０／８７７ｃｍ-1の強度比がある程度小さい場合は、Ｎ−Ｈサイトが水素ドナーになっていることを示し、強度比が大きくなるのに従って、Ｎ−Ｈサイトが水素ドナー及びアクセプターの両方として働くことを示している。蛋白質溶液が低濃度である場合は、Ｎ−Ｈサイトは主に水に囲まれており、水と水素結合をして水素ドナーとして働く。蛋白質溶液が高濃度である場合は、Ｎ−Ｈサイトの周囲に他の蛋白質分子が位置するようになり、蛋白質分子と水との水素結合が蛋白質分子同士の相互作用へ替わり、水素結合がより強くなってＮ−Ｈサイトは水素ドナー及びアクセプターの両方として働く。即ち、８７０／８７７ｃｍ-1の強度比も、蛋白質分子が他の蛋白質分子と相互作用している割合を示す。ある程度以上の高濃度では、蛋白質分子同士の相互作用が飽和し、８７０／８７７ｃｍ-1の強度比はほぼ一定となる。
【００４０】
図７は、実施形態１に係る分析装置３が実行する処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ３１は、コンピュータプログラム４０に従って以下の処理を実行する。ＣＰＵ３１は、複数濃度のラマンスペクトルデータを記憶部３４からＲＡＭ３２へ読み出し、複数濃度のラマンスペクトルに含まれる１６５０ｃｍ-1のピーク形状を比較する（Ｓ１）。ＣＰＵ３１は、次に、比較結果に基づいて、低濃度でのピーク形状に比べて高濃度でのピーク形状が変化しているか否かを判定する（Ｓ２）。例えば、Ｓ１では、ＣＰＵ３１は、複数濃度のラマンスペクトルに対して、１６５０ｃｍ-1のピーク強度が同一になるように１６５０ｃｍ-1を含む所定の波数範囲のラマン散乱光強度を正規化し、複数濃度のラマンスペクトルの間で所定の波数範囲の各波数でのラマン散乱光強度の差分を二乗して足し合わせた差分二乗和を計算する。ＣＰＵ３１は、最小濃度と他の濃度との間で差分二乗和を計算する。Ｓ２では、ＣＰＵ３１は、Ｓ１で計算した差分二乗和を所定の許容量と比較し、差分二乗和が許容量を超過している場合は、ピーク形状が変化していると判定する。１６５０ｃｍ-1のピーク形状が低濃度に比べて高濃度で変化していることは、高濃度の蛋白質溶液の中で蛋白質の全体構造が保たれていないことを示す。高濃度では、蛋白質分子の相互作用のため、蛋白質の全体構造が保たれないと推測される。蛋白質の全体構造が保たれていない場合は、蛋白質の及ぼす効果が変化する。リゾチーム溶液では、１６５０ｃｍ-1のピーク形状に変化は見られなかった。
【００４１】
１６５０ｃｍ-1のピーク形状が変化している場合に（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、１６５０ｃｍ-1のピーク形状が低濃度の場合に比べて変化した濃度が、医薬品として必要な蛋白質溶液の濃度を示す特定の濃度値以下であるか否かを判定する（Ｓ３）。Ｓ３では、ＣＰＵ３１は、ピーク形状が変化した濃度を特定し、特定の濃度値を記憶部３４からＲＡＭ３２へ読み出し、特定した濃度と濃度値とを比較する。ピーク形状が変化した濃度が特定の濃度値以下である場合は（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、分析対象の蛋白質溶液は医薬品として適していないと判定する（Ｓ４）。ピーク形状が変化した濃度が特定の濃度値以下である場合は、医薬品として必要な濃度では蛋白質の全体構造が保たれていないことになり、蛋白質溶液は医薬品として適していない。ＣＰＵ３１は、次に、判定結果を表示部３６に表示させ（Ｓ５）、処理を終了する。
【００４２】
１６５０ｃｍ-1のピーク形状が変化していない場合（Ｓ２：ＮＯ）、又はピーク形状が変化した濃度が特定の濃度値を超過している場合は（Ｓ３：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、複数濃度のラマンスペクトルに含まれる８５６ｃｍ-1及び８３７ｃｍ-1のピークの強度比（８５６／８３７ｃｍ-1）を計算する（Ｓ６）。ＣＰＵ３１は、次に、濃度の変化に対して８５６／８３７ｃｍ-1の強度比がほぼ一定になる濃度範囲を特定する（Ｓ７）。Ｓ７では、ＣＰＵ３１は、濃度の変化に対する８５６／８３７ｃｍ-1の強度比の変化量を計算し、予め定められている微小な所定範囲内に変化量が収まる濃度範囲を、強度比がほぼ一定になる濃度範囲として特定する。この濃度範囲では、蛋白質溶液内の蛋白質分子同士の相互作用がほぼ飽和していることが明らかであり、蛋白質が変性している可能性がある。
【００４３】
図８は、チロシンのラマンバンドに含まれる８５６ｃｍ-1及び８３７ｃｍ-1のピークの強度比（８５６／８３７ｃｍ-1）の濃度に対する変化の例（黒丸）、並びにトリプトファンのラマンバンドに含まれる８７０ｃｍ-1及び８７７ｃｍ-1のピークの強度比（８７０／８７７ｃｍ-1）の濃度に対する変化の例（白丸）を示す特性図である。横軸は濃度を示し、縦軸はピークの強度比を示している。図８には、リゾチーム溶液のラマンスペクトルから計算したピークの強度比を示している。図中には、８５６／８３７ｃｍ-1の強度比を黒丸で示し、８７０／８７７ｃｍ-1の強度比を白丸で示している。図８に示した例では、８５６／８３７ｃｍ-1の強度比は、１００ｍｇ／ｍｌ以上の濃度範囲でほぼ一定となっている。
【００４４】
ＣＰＵ３１は、次に、複数濃度のラマンスペクトルに含まれる１５５５ｃｍ-1のピーク幅を特定し（Ｓ８）、濃度の変化に対してピーク幅がほぼ一定になる濃度範囲を特定する（Ｓ９）。Ｓ９では、ＣＰＵ３１は、濃度の変化に対する１５５５ｃｍ-1のピーク幅の変化量を計算し、予め定められている微小な所定範囲内に変化量が収まる濃度範囲を、ピーク幅がほぼ一定になる濃度範囲として特定する。Ｓ６、Ｓ８及びＳ１０の処理は、本発明における計算部に相当し、Ｓ７、Ｓ９及びＳ１１の処理は、本発明における第１特定部に相当する。
【００４５】
図９は、トリプトファンのラマンバンドに含まれる１５５５ｃｍ-1のピーク幅の濃度に対する変化の例を示す特性図である。横軸は濃度を示し、縦軸はピーク幅を示している。図９には、リゾチーム溶液のラマンスペクトルから計算したピーク幅を示している。図９に示した例では、１５５５ｃｍ-1のピーク幅は、１００ｍｇ／ｍｌ以上の濃度範囲でほぼ一定となっている。この濃度範囲では、蛋白質溶液内の蛋白質分子同士の相互作用がほぼ飽和していることが明らかであり、蛋白質が変性している可能性がある。
【００４６】
ＣＰＵ３１は、次に、複数濃度のラマンスペクトルに含まれる８７０ｃｍ-1及び８７７ｃｍ-1のピークの強度比（８７０／８７７ｃｍ-1）を計算し（Ｓ１０）、濃度の変化に対して８７０／８７７ｃｍ-1の強度比がほぼ一定になる濃度範囲を特定する（Ｓ１１）。Ｓ１１では、ＣＰＵ３１は、濃度の変化に対する８７０／８７７ｃｍ-1の強度比の変化量を計算し、予め定められている微小な所定範囲内に変化量が収まる濃度範囲を、強度比がほぼ一定になる濃度範囲として特定する。図８に示した例では、８７０／８７７ｃｍ-1の強度比は、１５０ｍｇ／ｍｌ以上の濃度範囲でほぼ一定となっている。この濃度範囲では、蛋白質溶液内の蛋白質分子同士の相互作用がほぼ飽和していることが明らかであり、蛋白質が変性している可能性がある。
【００４７】
ＣＰＵ３１は、次に、分析対象の蛋白質溶液に含まれる蛋白質が変性し得る濃度の閾値を特定する（Ｓ１２）。例えば、ＣＰＵ３１は、ラマンスペクトルを取得した複数濃度の内、Ｓ７、Ｓ９及びＳ１１で特定した濃度範囲の少なくとも一つに含まれる濃度の最小値を、閾値として特定する。リゾチーム溶液の例では、閾値は１００ｍｇ／ｍｌとなる。特定した閾値以上の濃度は、Ｓ７、Ｓ９又はＳ１１で特定した濃度範囲に含まれている。このため、閾値以上の濃度では、蛋白質溶液内の蛋白質分子同士の相互作用がほぼ飽和し、蛋白質が変性する可能性が高い。
【００４８】
なお、ＣＰＵ３１は、Ｓ７、Ｓ９及びＳ１１で特定した濃度範囲の少なくとも一つに含まれる濃度の最小値よりも小さい値を閾値として特定する処理を行ってもよい。蛋白質分子同士の相互作用に応じて変化する指標が一定になるような、Ｓ７、Ｓ９又はＳ１１で特定した濃度範囲では、蛋白質が変性していることは明らかであるものの、現実にはより低い濃度から蛋白質の変性が始まっている可能性が高い。高濃度で蛋白質が変性した蛋白質溶液をより確実に排除するためには、蛋白質が変性するか否かの判定基準をより低めに設定することが望ましい。そこで、Ｓ１２では、指標が一定になる濃度範囲の最小値から、所定のルールに従って、この最小値よりも小さい値を閾値として特定する。例えば、ＣＰＵ３１は、Ｓ７、Ｓ９及びＳ１１で特定した濃度範囲の少なくとも一つに含まれる濃度の最小値から正の所定値を減じた値を閾値として特定する。また、例えば、ＣＰＵ３１は、Ｓ７、Ｓ９及びＳ１１で特定した濃度範囲の少なくとも一つに含まれる濃度の最小値に０より大きく１未満の所定値を乗じた値を閾値として特定してもよい。Ｓ１２の処理は、本発明における第２特定部に相当する。
【００４９】
ＣＰＵ３１は、次に、特定した濃度値と、医薬品として必要な蛋白質溶液の濃度を示す特定の濃度値とを比較する（Ｓ１３）。Ｓ１３では、ＣＰＵ３１は、記憶部３４から読み出した濃度値と閾値とを比較する。Ｓ１３の処理は、本発明における比較部に相当する。ＣＰＵ３１は、比較結果を表示部３６に表示させ（Ｓ１４）、処理を終了する。分析者は、表示部３６に表示された比較結果に基づいて、前述したように、分析対象の蛋白質溶液が医薬品として適しているか否かを判定する。例えば、特定の濃度値が閾値以上である場合は、分析者は、医薬品として必要な濃度では蛋白質が変性して医薬品としての効果が変化してしまうので、分析対象の蛋白質溶液は医薬品として適していないと判定する。なお、分析装置３は、Ｓ１〜Ｓ１４の処理の内、Ｓ６〜Ｓ７の処理と、Ｓ８〜Ｓ９の処理と、Ｓ１０〜Ｓ１１の処理とを、他の順番で実行してもよく、並行に実行してもよい。また、分析装置３は、Ｓ６〜Ｓ７の処理と、Ｓ８〜Ｓ９の処理と、Ｓ１０〜Ｓ１１の処理との内、いずれか一つ又は二つを省略した処理を実行してもよい。
【００５０】
以上詳述した如く、本実施形態においては、複数濃度の蛋白質溶液のラマンスペクトルを取得し、ラマンスペクトルに基づいて、蛋白質溶液中の蛋白質が変性し得る濃度の閾値を特定し、医薬品として必要な蛋白質溶液の濃度と比較する。８５６／８３７ｃｍ-1の強度比、１５５５ｃｍ-1のピーク幅又は８７０／８７７ｃｍ-1の強度比を、蛋白質分子が他の蛋白質分子と相互作用している割合を示す指標として用いることで、蛋白質分子同士の相互作用が飽和して蛋白質が変性し得る濃度の閾値を特定することができる。特定した閾値と医薬品として必要な蛋白質溶液の濃度とを比較することで、医薬品として必要な濃度が閾値以上である場合は蛋白質溶液が医薬品として適していない等、特定の蛋白質溶液が医薬品に適しているかを評価することが可能である。従って、本実施形態によって、抗体等の蛋白質を溶解させた蛋白質溶液が医薬品に適しているかを簡便に評価することができるようになった。
【００５１】
なお、本発明では、８５６／８３７ｃｍ-1の強度比又は８７０／８７７ｃｍ-1の強度比の逆数を指標として利用してもよい。また、本実施形態では、ラマンスペクトル中の８５６ｃｍ-1、８３７ｃｍ-1、８７０ｃｍ-1、８７７ｃｍ-1、１５５５ｃｍ-1及び１６５０ｃｍ-1のピークを利用する形態を示したが、蛋白質溶液の条件によっては、これらのピークのラマンシフトの値がずれることがある。これらのピークのラマンシフトの値がずれた場合でも、同様に蛋白質溶液の分析方法を実行することができる。また、本実施形態では、制御部２４と分析装置３とが分離した形態を示したが、ラマン分光装置は、制御部２４及び分析装置３が一体になった形態であってもよい。また、本実施形態では、ラマン分光装置に分析装置３が含まれている形態を示したが、分析装置３はラマン分光装置から分離した形態であってもよい。この形態に係る分析装置３は、ラマン分光装置で生成したラマンスペクトルデータを入力され、記憶する。また、本発明では、分析装置３を用いずに蛋白質溶液を分析することも可能である。
【００５２】
（実施形態２）
本実施形態においては、分析者は、医薬品として使用したい特定の濃度の蛋白質溶液があった場合に、この蛋白質溶液が医薬品に適しているかを評価する。図１０は、実施形態２に係る分析装置５の内部構成を示すブロック図である。分析装置５は、ＣＰＵ５１と、ＲＡＭ５２と、ドライブ部５３と、記憶部５４と、操作部５５と、表示部５６とを備えている。ＣＰＵ５１は、図示しない記録媒体に記録されたコンピュータプログラム５７をドライブ部５３に読み取らせ、読み取ったコンピュータプログラム５７を記憶部５４に記憶させる。コンピュータプログラム５７は、分析装置５の外部からダウンロードされてもよい。ＣＰＵ５１は、必要に応じてコンピュータプログラム５７を記憶部５４からＲＡＭ５２へロードし、ロードしたコンピュータプログラム５７に従って、分析装置５に必要な処理を実行する。実施形態１と同様の分析方法により、医薬品として使用される候補の蛋白質溶液について、蛋白質が変性し得る濃度の閾値が予め特定されており、特定された閾値が予め記憶部５４に記憶されている。例えば、複数の蛋白質の種類の夫々に関連付けて、閾値が記憶されている。
【００５３】
図１１は、実施形態２に係る分析装置５が実行する処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ５１は、コンピュータプログラム５７に従って以下の処理を実行する。分析対象の蛋白質溶液の濃度は予め測定されている。分析者は、操作部５５を操作して、蛋白質溶液の濃度値を入力する。ＣＰＵ５１は、操作部５５で濃度値を受け付け、受け付けた濃度値をＲＡＭ５２に記憶させる（Ｓ２１）。このとき、分析装置５は、濃度値と共に、蛋白質の種類を受け付けてもよく、更に蛋白質溶液の条件を受け付けてもよい。ＣＰＵ５１は、次に、受け付けた濃度値と、蛋白質が変性し得る濃度の閾値とを比較する（Ｓ２２）。Ｓ２２では、ＣＰＵ５１は、記憶部５４から閾値を読み出し、読み出した閾値と濃度値とを比較する。例えば、ＣＰＵ５１は、受け付けた蛋白質の種類に関連付けて記憶部５４に記憶されている閾値を読み出す。Ｓ２２の処理は、本発明における比較部に相当する。ＣＰＵ５１は、比較結果を表示部５６に表示させ（Ｓ２３）、処理を終了する。分析者は、表示部５６に表示された比較結果に基づいて、実施形態１と同様に、分析対象の蛋白質溶液が医薬品として適しているか否かを判定する。以上のように、本実施形態によっても、抗体等の蛋白質を溶解させた蛋白質溶液が医薬品に適しているかを簡便に評価することができる。
【００５４】
（実施形態３）
本実施形態においては、分析対象の蛋白質溶液をＩｇＧ（免疫グロブリンＧ）溶液とした形態を示す。本実施形態では、主に、ＩｇＧの水溶液を分析対象とした例を示す。ＩｇＧは、抗体の一種であり、抗体医薬品に利用されることがある。ＩｇＧ溶液の分析方法は、図１に示した実施形態１の場合と同様である。ＩｇＧ溶液の分析に用いるラマン分光装置及び分析装置３の構成は、図２及び図４に示した実施形態１の場合と同様である。分析者は、複数濃度のＩｇＧ溶液を作成し、ラマン分光装置を用いてＩｇＧ溶液のラマンスペクトルを取得する。ラマン分光装置は、各濃度のＩｇＧ溶液のラマンスペクトルを生成する。分析装置３は、各濃度のラマンスペクトルを表すラマンスペクトルデータを記憶部３４で記憶する。分析者は、ＩｇＧ溶液の濃度を示す濃度データを入力し、ＣＰＵ３１は、濃度データを記憶部３４に記憶させる。各濃度のラマンスペクトルを表すラマンスペクトルデータと濃度データが示す各濃度とは、互いに関連付けられている。ラマンスペクトルと濃度との関連付けは、分析者が操作部３５を操作することによって行われる。また、記憶部３４は、医薬品として必要なＩｇＧ溶液の濃度を示す特定の濃度値が記憶されている。
【００５５】
分析装置３は、ラマンスペクトルに含まれる所定のピークの濃度の増加に対する変化に基づいて、ＩｇＧ溶液を分析する処理を行う。図１２は、実施形態３に係る分析装置３が実行する処理の手順を示すフローチャートである。分析装置３のＣＰＵ３１は、コンピュータプログラム４０に従って以下の処理を実行する。ＣＰＵ３１は、複数濃度のラマンスペクトルデータを記憶部３４からＲＡＭ３２へ読み出し、複数濃度のラマンスペクトルに含まれる１５００〜１８００ｃｍ-1のピーク形状を比較する（Ｓ３１）。
【００５６】
図１３は、ＩｇＧの水溶液のアミドＩのラマンスペクトルの例を示す特性図である。図中の横軸は波数（ｃｍ-1）の単位でラマンシフトを示し、縦軸は正規化された強度を示す。図１３には、１０、５０、１００、２００（ｍｇ／ｍｌ）の各濃度のＩｇＧの水溶液のラマンスペクトルに含まれる１５００〜１８００ｃｍ-1のバンドを示している。各濃度のラマンスペクトルは互いにベースラインを異ならせて示されている。ＩｇＧ溶液のラマンスペクトルに含まれる１５００〜１８００ｃｍ-1のバンドに現れるピークは、ＩｇＧ中のアミド基に起因するアミドＩバンドのピークである。ＩｇＧの全体構造が保たれている場合に、このバンドのピークが現れる。
【００５７】
ＣＰＵ３１は、次に、比較結果に基づいて、低濃度でのスペクトル形状に比べて高濃度でのスペクトル形状が変化しているか否かを判定する（Ｓ３２）。例えば、ＣＰＵ３１は、Ｓ３１で、正規化された複数濃度のラマンスペクトルの間の差分二乗和を計算し、Ｓ３２で、差分二乗和を所定の許容量と比較し、差分二乗和が許容量を超過している場合は、スペクトル形状が変化していると判定する。１５００〜１８００ｃｍ-1のピーク形状が低濃度に比べて高濃度で変化している場合は、高濃度のＩｇＧ溶液の中でＩｇＧの全体構造が保たれていないことを示す。図１３に示したＩｇＧの水溶液の例では、１０、５０、１００及び２００（ｍｇ／ｍｌ）のいずれの濃度においても、１５００〜１８００ｃｍ-1のピーク形状に変化は見られなかった。即ち、図１３に示した例では、いずれの濃度においても、ＩｇＧの水溶液中でＩｇＧの全体構造が保たれている。
【００５８】
１５００〜１８００ｃｍ-1のピーク形状が変化している場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、１５００〜１８００ｃｍ-1のピーク形状が低濃度の場合に比べて変化した濃度が、医薬品として必要なＩｇＧ溶液の濃度を示す特定の濃度値以下であるか否かを判定する（Ｓ３３）。Ｓ３３では、ＣＰＵ３１は、スペクトル形状が変化した濃度を特定し、特定の濃度値を記憶部３４からＲＡＭ３２へ読み出し、特定した濃度と濃度値とを比較する。スぺクトル形状が変化した濃度が特定の濃度値以下である場合は（Ｓ３３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、分析対象のＩｇＧ溶液は医薬品として適していないと判定する（Ｓ３４）。この場合、医薬品として必要な濃度ではＩｇＧの全体構造が保たれていないことになり、ＩｇＧ溶液は医薬品として適していない。ＣＰＵ３１は、次に、判定結果を表示部３６に表示させ（Ｓ３５）、処理を終了する。
【００５９】
１５００〜１８００ｃｍ-1のピーク形状が変化していない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、又はスペクトル形状が変化した濃度が特定の濃度値を超過している場合は（Ｓ３３：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、複数濃度のラマンスペクトルに含まれる８５６ｃｍ-1及び８３０ｃｍ-1のピークの強度比（８５６／８３０ｃｍ-1）を計算する（Ｓ３６）。
【００６０】
ＩｇＧ溶液のラマンスペクトルに含まれる８５６ｃｍ-1及び８３０ｃｍ-1のピークはチロシンに起因する。実施形態１に示したリゾチームの場合とピーク位置が若干異なっている。８５６ｃｍ-1のピーク強度を８３０ｃｍ-1のピーク強度で除した強度比（８５６／８３０ｃｍ-1）は、ＩｇＧ中のチロシンのＯＨ基が水素ドナーとして働きながら水素アクセプターとしても働く度合を示す。ＩｇＧ溶液の濃度が比較的低い場合は、チロシンのＯＨ基が水素ドナーとして働き、８５６／８３０ｃｍ-1の強度比は比較的小さい。ＩｇＧ溶液の濃度が高くなると、ＩｇＧ分子同士が相互作用し、チロシンのＯＨ基がアクセプターとして働き始め、８５６／８３０ｃｍ-1の強度比が大きくなる。即ち、８５６／８３０ｃｍ-1の強度比は、ＩｇＧ分子が他のＩｇＧ分子と相互作用している割合を示す。ある程度以上の高濃度では、ＩｇＧ分子同士の相互作用が飽和し、８５６／８３０ｃｍ-1の強度比はほぼ一定となる。
【００６１】
ＣＰＵ３１は、次に、濃度の変化に対して８５６／８３０ｃｍ-1の強度比がほぼ一定になる濃度範囲を特定する（Ｓ３７）。Ｓ３７では、ＣＰＵ３１は、濃度の変化に対する８５６／８３０ｃｍ-1の強度比の変化量を計算し、予め定められている微小な所定範囲内に変化量が収まる濃度範囲を、強度比がほぼ一定になる濃度範囲として特定する。この濃度範囲では、ＩｇＧ分子同士の相互作用がほぼ飽和していることが明らかであり、ＩｇＧが変性している可能性がある。
【００６２】
図１４は、ＩｇＧの水溶液のチロシンのラマンスペクトルから得られた８５６／８３０ｃｍ-1の強度比の濃度に対する変化の例を示す特性図である。横軸は濃度を示し、縦軸はピークの強度比を示している。図１４に示した例では、８５６／８３０ｃｍ-1の強度比は、１００ｍｇ／ｍｌ以上の濃度範囲でほぼ一定となっている。
【００６３】
ＣＰＵ３１は、次に、複数濃度のラマンスペクトルに含まれる１５５０ｃｍ-1のピーク幅を特定する（Ｓ３８）。ＩｇＧ溶液のラマンスペクトルに含まれる１５５０ｃｍ-1のピークはトリプトファン中のインドール環のＣ＝Ｃ伸縮振動に起因する。実施形態１に示したリゾチームの場合とピーク位置が若干異なっている。１５５０ｃｍ-1のピークの幅は、図６に示すＣ2 ＝Ｃ3 とＣα−Ｃβとの間のねじれ角の分布の幅を示す。ＩｇＧ溶液の濃度が高くなると、ＩｇＧ分子同士の相互作用によってねじれ角が変化し、ねじれ角のばらつきが大きくなって１５５０ｃｍ-1のピーク幅が広くなる。即ち、１５５０ｃｍ-1のピーク幅も、ＩｇＧ分子が他のＩｇＧ分子と相互作用している割合を示す。ある程度以上の高濃度では、ＩｇＧ分子同士の相互作用が飽和し、ピーク幅はほぼ一定となる。
【００６４】
ＣＰＵ３１は、次に、濃度の変化に対して１５５０ｃｍ-1のピーク幅がほぼ一定になる濃度範囲を特定する（Ｓ３９）。Ｓ３９では、ＣＰＵ３１は、濃度の変化に対する１５５０ｃｍ-1のピーク幅の変化量を計算し、予め定められている微小な所定範囲内に変化量が収まる濃度範囲を、ピーク幅がほぼ一定になる濃度範囲として特定する。
【００６５】
図１５は、ＩｇＧの水溶液のトリプトファンのラマンスペクトルから得られた１５５０ｃｍ-1のピーク幅の濃度に対する変化の例を示す特性図である。横軸は濃度を示し、縦軸は波数（ｃｍ-1）の単位でピーク幅を示している。図１５に示した例では、１５５０ｃｍ-1のピーク幅は、１００ｍｇ／ｍｌ以上の濃度範囲でほぼ一定となっている。１５５０ｃｍ-1のピーク幅がほぼ一定になった濃度範囲では、ＩｇＧ溶液内のＩｇＧ分子同士の相互作用がほぼ飽和していることが明らかであり、ＩｇＧが変性している可能性がある。
【００６６】
ＣＰＵ３１は、次に、複数濃度のラマンスペクトルに含まれる１００４ｃｍ-1及び１２４０ｃｍ-1のピークの強度比（１００４／１２４０ｃｍ-1）を計算する（Ｓ４０）。ＩｇＧ溶液のラマンスペクトルに含まれる１００４ｃｍ-1のピークは、フェニルアラニンに起因する。フェニルアラニンはＩｇＧを構成するアミノ酸の一つである。また、１２４０ｃｍ-1のピークは、ＩｇＧ中のアミド基に起因するアミドＩＩＩのピークである。１００４ｃｍ-1のピーク強度は、フェニルアラニンの周りの環境が変化した場合に変化する。具体的には、ＩｇＧが不可逆的に凝集した場合に、フェニルアラニンに対する相互作用が大きくなり、１００４ｃｍ-1のピーク強度が増大する。１２４０ｃｍ-1のピーク強度は、１００４ｃｍ-1のピーク強度に対する基準として用いられる。１００４ｃｍ-1のピーク強度を１２４０ｃｍ-1のピーク強度で除した強度比（１００４／１２４０ｃｍ-1）は、ＩｇＧ中のフェニルアラニンに対する相互作用の強さを示す。ＩｇＧ溶液の濃度が比較的低い場合は、フェニルアラニンに対する相互作用は弱く、１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比はほぼ一定である。ＩｇＧ溶液の濃度が高くなると、ＩｇＧが不可逆的に凝集し、フェニルアラニンに対する相互作用が強くなり、１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比は濃度に応じて増大する。即ち、１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比は、ＩｇＧの不可逆的な凝集の度合いを示す。
【００６７】
ＣＰＵ３１は、次に、濃度の増大に応じて１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比が増大する濃度範囲を特定する（Ｓ４１）。Ｓ４１では、ＣＰＵ３１は、濃度の変化に対する１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比の変化量を計算し、予め定められている微小な所定範囲を変化量が超過する濃度範囲を、濃度の増大に応じて強度比が増大する濃度範囲として特定する。
【００６８】
図１６は、ＩｇＧの水溶液のラマンスペクトルから得られた１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比の濃度に対する変化の例を示す特性図である。横軸は濃度を示し、縦軸はピークの強度比を示している。図１６に示した例では、１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比は、９０ｍｇ／ｍｌ以下の濃度範囲でほぼ一定となっており、１００ｍｇ／ｍｌ以上の濃度範囲では濃度に応じて増大している。１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比が濃度に応じて増大している濃度範囲では、ＩｇＧ溶液内でＩｇＧが不可逆的に凝集していることが明らかであり、ＩｇＧが変性している可能性がある。１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比を、ＩｇＧ分子同士の相互作用に応じて増減する指標として用いることで、ＩｇＧが不可逆的に凝集してＩｇＧが変性し得る濃度の閾値を特定することが可能となる。
【００６９】
ＣＰＵ３１は、次に、分析対象のＩｇＧ溶液に含まれるＩｇＧが変性し得る濃度の閾値を特定する（Ｓ４２）。例えば、ＣＰＵ３１は、ラマンスペクトルを取得した複数濃度の内、Ｓ３７、Ｓ３９及びＳ４１で特定した濃度範囲の少なくとも一つに含まれる濃度の最小値を、閾値として特定する。ＩｇＧの水溶液の例では、閾値は１００ｍｇ／ｍｌとなる。閾値以上の濃度では、ＩｇＧ溶液内のＩｇＧ分子同士の相互作用がほぼ飽和し、ＩｇＧが変性する可能性が高い。
【００７０】
なお、ＣＰＵ３１は、Ｓ３７、Ｓ３９及びＳ４１で特定した濃度範囲の少なくとも一つに含まれる濃度の最小値よりも小さい値を閾値として特定する処理を行ってもよい。例えば、ＣＰＵ３１は、Ｓ３７、Ｓ３９及びＳ４１で特定した濃度範囲の少なくとも一つに含まれる濃度の最小値から正の所定値を減じた値を閾値として特定する。また、例えば、ＣＰＵ３１は、Ｓ３７、Ｓ３９及びＳ４１で特定した濃度範囲の少なくとも一つに含まれる濃度の最小値に１未満の正の所定値を乗じた値を閾値として特定してもよい。Ｓ３６、Ｓ３８及びＳ４０の処理は、計算部に相当し、Ｓ３７、Ｓ３９、Ｓ４１及びＳ４２の処理は、本発明における第１特定部に相当する。
【００７１】
ＣＰＵ３１は、次に、特定した濃度値と、医薬品として必要なＩｇＧ溶液の濃度を示す特定の濃度値とを比較する（Ｓ４３）。Ｓ４３では、ＣＰＵ３１は、記憶部３４から読み出した濃度値と閾値とを比較する。Ｓ４３の処理は比較部に相当する。ＣＰＵ３１は、比較結果を表示部３６に表示させ（Ｓ４４）、処理を終了する。分析者は、表示部３６に表示された比較結果に基づいて、前述したように、分析対象のＩｇＧ溶液が医薬品として適しているか否かを判定する。例えば、特定の濃度値が閾値以上である場合は、分析者は、医薬品として必要な濃度ではＩｇＧが変性して医薬品としての効果が変化してしまうので、分析対象のＩｇＧ溶液は医薬品として適していないと判定する。なお、分析装置３は、Ｓ３１〜Ｓ４４の処理の内、Ｓ３６〜Ｓ３７の処理と、Ｓ３８〜Ｓ３９の処理と、Ｓ４０〜Ｓ４１の処理とを、他の順番で実行してもよく、並行に実行してもよい。また、分析装置３は、Ｓ３６〜Ｓ３７の処理と、Ｓ３８〜Ｓ３９の処理と、Ｓ４０〜Ｓ４１の処理との内、いずれか一つ又は二つを省略した処理を実行してもよい。
【００７２】
なお、以上の処理では、Ｓ４１で濃度の増大に応じて１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比が増大する濃度範囲を特定する形態を示したが、分析装置３は、Ｓ４１の代わりに、濃度の変化に対して１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比がほぼ一定になる濃度範囲を特定する処理を行ってもよい。この場合、分析装置３は、Ｓ４２で、Ｓ３７及びＳ３９で特定した濃度範囲の下限並びにＳ４１の代わりの処理で特定した濃度範囲の上限の中での最小値を、閾値として特定する。また、最小値よりも小さい値を閾値としてもよい。
【００７３】
以上詳述した如く、本実施形態においては、複数濃度のＩｇＧ溶液のラマンスペクトルを取得し、ラマンスペクトルに基づいて、ＩｇＧが変性し得る濃度の閾値を特定する。特定した閾値と医薬品として必要な濃度とを比較することで、医薬品として必要な濃度が閾値以上である場合はＩｇＧ溶液が医薬品として適していない等、特定のＩｇＧ溶液が医薬品に適しているかを評価することが可能である。従って、本実施形態によって、ＩｇＧ等の抗体を含む溶液が医薬品に適しているかを簡便に評価することができるようになった。
【００７４】
なお、ＩｇＧ溶液等の蛋白質溶液の分析方法では、８５６／８３０ｃｍ-1の強度比又は１００４／１２４０ｃｍ-1の強度比の逆数を指標として利用してもよい。また、１００４ｃｍ-1のピークの基準として、１２４０ｃｍ-1以外のピークを用いてもよい。また、ラマン分光装置は、制御部２４及び分析装置３が一体になった形態であってもよい。また、分析装置３は、ラマン分光装置から分離した形態であってもよい。また、分析方法では、分析装置３を用いずにＩｇＧ溶液を分析することも可能である。また、本実施形態ではＩｇＧの水溶液を分析対象としたが、分析方法は、ＩｇＧを緩衝溶液に溶解させた溶液等、水溶液以外のＩｇＧ溶液を分析対象としてもよい。また、分析方法は、ＩｇＧ以外の抗体の溶液を分析対象としてもよい。また、本実施形態では、ラマンスペクトル中の８５６ｃｍ-1、８３０ｃｍ-1、１００４ｃｍ-1、１２４０ｃｍ-1及び１５５０ｃｍ-1のピークを利用する形態を示したが、抗体の種類又は抗体の溶液の条件によっては、これらのピークのラマンシフトの値がずれることがある。これらのピークのラマンシフトの値がずれた場合でも、同様に分析方法を実行することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  蛋白質溶液
２１  光源
２２  分光器
２３  検出器
２４  制御部
３  分析装置
３１、５１  ＣＰＵ
３２、５２  ＲＡＭ
３４、５４  記憶部
３５、５５  操作部
３６、５６  表示部
４  記録媒体
４０、５７  コンピュータプログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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