生態毒性予測システム「KATE2020」インターネット版
操作マニュアル (2024年3月25日版)※ KATE2020は、化学物質の生態毒性に関する

魚類急性毒性試験における半数致死濃度（LC50）



ミジンコ急性遊泳阻害試験における半数影響濃度（EC50）



藻類生長阻害試験における半数影響濃度（EC50）



魚類初期生活段階毒性試験における無影響濃度（NOEC）



ミジンコ繁殖試験における無影響濃度（NOEC）



藻類生長阻害試験における無影響濃度（NOEC）

を予測するシステムです。
※ 本システムで得られた予測結果は、「化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律」に基づく届出に必要な生態毒性試験結果として利用することはできません。
化学物質の生態毒性影響の程度についての参考としてご利用ください。

ご質問等がございましたら、下記までお問い合わせ下さい
国立研究開発法人 国立環境研究所 環境リスク・健康領域

KATE担当Copyright(C) 2019-2024 Ministry of the Environment, Government of Japan.
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1マニュアル改訂履歴
バージョン
第0.1版
第0.8版
第0.9版
第1.0版
第1.0.1版
第1.0.2版
第2.0版
第3.0版
第4.0版
第5.0版

第5.0版

発行日
2018年3月29日
2019年1月30日
2019年3月29日
2019年5月24日
2019年6月4日
2019年7月30日
2020年2月3日
2020年3月19日
2021年1月28日
2021年1月28日
2022年3月30日
2022年3月30日
2023年3月30日
2023年3月30日
2023年8月4日
2024年3月25日
2024年3月25日

改訂履歴KATE2017 on NET β版向けマニュアル
KATE2017 on NET 正式版向け暫定版
KATE2017 on NET 正式版向け暫定版
KATE2017 on NET 正式版対応マニュアル
説明文を一部修正
JSME Editorに関する記述を一部変更
KATE2020 (version 1.0) 公開
KATE2020 (version 1.0) 向け対応マニュアル
KATE2020 (version 2.0) 公開
KATE2020 (version 2.0) 向け対応マニュアル
KATE2020 (version 3.0) 向け対応マニュアル
KATE2020 (version 3.0) 公開
KATE2020 (version 4.0) 向け対応マニュアル
KATE2020 (version 4.0) 公開
KATE2020 (version 4.1) 公開
KATE2020 (version 5.0) 向け対応マニュアル
KATE2020 (version 5.0) 公開

2目次
略語一覧................................................................................................................................................... 5
1. はじめに............................................................................................................................................... 7(1) 生態毒性予測システム「KATE」: KAshinhou Tool for Ecotoxicity とは ........................... 7(2) KATE2020 版とは .................................................................................................................... 7(3) KATE2020 version 4.0 から version 5.0 への主な変更点..................................................... 7(4) KATE2020 version 3.0 から version 4.0 への主な変更点..................................................... 7(5) KATE2020 version 2.0 から version 3.0 への主な変更点..................................................... 8(6) KATE2020 version 1.1 から version 2.0 への主な変更点..................................................... 8(7) KATE2020 version 1.0 から KATE2020 version 1.1 への主な変更点 ................................... 8(8) KATE2017 on NET から KATE2020 version 1.0 への主な変更点 ......................................... 8(9) KATE2017 on NET までの開発経緯 ....................................................................................... 9(10) サポートケミカルについて ............................................................................................... 9(11) log P について ...................................................................................................................... 9(12) 免責事項 ............................................................................................................................. 10(13) 謝辞 ..................................................................................................................................... 10(14) 参考文献 ............................................................................................................................. 10
2. KATE2020 の概要 ............................................................................................................................... 11(1) QSAR 予測手順の概要 ........................................................................................................ 11
3. ログイン方法..................................................................................................................................... 17(1) 予測できない化学物質について....................................................................................... 18(2) 入力方法 1：SMILES の直接入力....................................................................................... 18(3) 入力方法 2：描画した構造式からの SMILES への変換.................................................. 19(4) 入力方法 3：CAS 番号や物質名からの SMILES への変換 .............................................. 20(5) 入力 log P の利用................................................................................................................. 21(6) 入力 CAS 番号および入力物質名の利用 .......................................................................... 21(7) KOWWINTM 計算のスキップ ............................................................................................... 21
5. QSAR 予測結果の表示（Results 画面） ......................................................................................... 22(1) 予測対象物質の基本情報................................................................................................... 23(2) QSAR 予測結果 .................................................................................................................... 24
6. QSAR クラス情報の詳細表示（Verify QSAR 画面） ..................................................................... 27(1) QSAR クラスの基本情報 .................................................................................................... 28(2) グラフ関連部分................................................................................................................... 28
3

(3) 予測対象物質情報............................................................................................................... 31(4) 回帰式情報........................................................................................................................... 31(5) 最後にクリックされた物質............................................................................................... 32(6) 構造式一覧........................................................................................................................... 33(7) 物質データ........................................................................................................................... 34(8) 構造クラス定義................................................................................................................... 35(9) 予測対象物質の部分構造一覧........................................................................................... 35(1) 入力ファイル「SMILES list」について ............................................................................. 37(2) 予測方法手順....................................................................................................................... 38(3) 動作について....................................................................................................................... 40
8. 一括印刷フォーマット表示（Print Format 画面） ....................................................................... 41

4

略語一覧
EC50: 50% Effective Concentration（半数影響濃度）
試験水に溶解した化学物質などによって、半数（50%）の試験生物に対して影響を与えると考えられる濃度
KATE: KAshinho Tool for Ecotoxicity
国立環境研究所 環境リスク・健康研究センターにおいて研究・開発された生態
毒性QSARシステム」の通称。「ケイト」と読む。
KOWWINTM:
US EPAなどが開発しているEPI SuiteTM (Estimation Programs Interface : 化学
物質を迅速にスクリーニングするためのアプリケーションなどで使用されることを目的としたツール) に含まれる化学物質のlog P推定プログラム。
LC50: 50% Lethal Concentration（半数致死濃度）
試験水に溶解した化学物質などによって、半数（50%）の試験生物を死亡させる濃度。
log P: The logarithm of the octanol/water partition coefficient（オクタノール/水分配係数）ある化学物質について、1-オクタノールと水の２つの溶媒中の平衡状態における濃度比を常用対数で表したもの。化学物質の疎水性を表す指標とされている。
http://www.eic.or.jp/ecoterm/?act=view&serial=295（EICネットの用語解説。2024年03月01日アクセス）
NOEC: No Observed Effect Concentration（無影響濃度）
対照区と比較して統計的に有意な（有害） 影響が認められなかった最高濃度であり、LOEC （最小影響濃度）のすぐ下の濃度区である。
http://www.env.go.jp/chemi/report/ierac18/1-ref2.pdf
http://www.env.go.jp/chemi/report/ierac18/index.html(環境省 化学物質の環境リスク評価 第１８巻 第１編 参考２ 用語集等より。2024
年03月01日アクセス)(Q)SAR: (Quantitative) Structure-Activity Relationships（(定量的)構造活性相関）
化学物質の構造上の特徴又は物理化学定数と生物学的活性（毒性等）の相関関係
を構造活性相関（SAR: Structure-Activity Relationship）といい、定量的なもの
を定量的構造活性相関（QSAR: Quantitative Structure-Activity Relationship）という。両者を併せて(Q)SAR と記載することもある。構造活性相関は、例えば、特定の官能基の有無から物質の有害性の多寡を推測することを指し、構造を手掛かりに毒性等を定量的に算出する仕組みをいわゆるQSAR モデルと呼ぶ。
http://www.env.go.jp/chemi/report/ierac18/1-ref2.pdf(環境省 化学物質の環境リスク評価 第１８巻 第１編 参考２ 用語集等より。2024
年03月01日アクセス)5

SMARTS: SMiles ARbitrary Target Specification
SMILESを拡張した部分構造を表現するための識別子。
http://www.daylight.com/dayhtml_tutorials/languages/smarts/(Daylight社詳細解説。2023年03月01日アクセス)
SMILES: Simplified Molecular Input Line Entry System
化合物の分子構造等を印刷可能な文字で線形表記した識別子。
http://www.daylight.com/smiles/index.html(Daylight 社詳細解説。2023 年 03 月 01 日アクセス)
US EPA: United States Environmental Protection Agency（米国環境保護庁）

6

1. はじめに(1) 生態毒性予測システム「KATE」: KAshinhou Tool for Ecotoxicityとは国立研究開発法人 国立環境研究所 環境リスク・健康領域において、環境省の請負業務により研究・開発された生態毒性 QSAR システムです 1)。
現在の最新バージョンである KATE2020 (version 4.0)では、化学物質の構造から以下の毒性値の種類 2)に対する予測結果が得られます。
・魚類急性毒性試験（OECD TG 203）における半数致死濃度（LC50）
・魚類初期生活段階毒性試験（OECD TG 210）における無影響濃度（NOEC）
・ミジンコ急性遊泳阻害試験（OECD TG 202）における半数影響濃度（EC50）
・ミジンコ繁殖試験（OECD TG 211）における無影響濃度（NOEC）
・藻類生長阻害試験（OECD TG 201）における半数影響濃度（EC50）及び無影響濃度（NOEC）
化学物質の CAS 番号検索や構造式エディタを用いた作図等を用いて SMILES 記法による入力を行い、log P を記述子とした QSAR 予測を行います。
KATE2020 の構築に当たっては、環境省が実施した生態毒性試験結果（魚類急性毒性試
験、ミジンコ急性遊泳阻害試験、魚類初期生活段階毒性試験、ミジンコ繁殖試験、藻類生長阻害試験）3)及び US EPA のファットヘッドミノー・データベースの魚類急性毒性試験
結果 4)をトレーニングセットデータとして用いています。試験結果が追加された場合には
QSAR クラスの回帰式の再計算を行っています。
(2) KATE2020版とは2019 年 1 月から正式版として公開していた KATE2017 on NET 版に対して幾つかの修正を行い、2020 年 2 月に KATE2020（version 1.0）として公開し、2024 年 3 月にはversion 5.0 へバージョンアップを行いました。インターネット上のブラウザ画面で操作を行います。（ https://kate.nies.go.jp/onnet2020.html ）(3) KATE2020 version 4.0からversion 5.0への主な変更点
ユーザーインタフェースの改良① 入力画面および複数物質予測結果画面の改良② 複数物質予測結果のダウンロード機能の追加③ 構造クラス定義の表示方法の改良
QSAR モデルの更新① 藻類の急性および慢性に関する生態影響試験結果の見直しを行い、毒性値の再計算が必要なものは最新のテストガイドラインに基づいて再計算を実施し、異性体混合物等はサポートケミカルに変更② 2022 年度に生態影響試験が実施された脂肪族一級アミン２物質とエポキシド１物
質をトレーニングセットデータに追加③ ①②の結果を受けて QSAR クラスの回帰式の再計算を実施(4) KATE2020 version 3.0からversion 4.0への主な変更点
ユーザーインタフェースの改良④ ログイン方法を変更し、ユーザ ID とパスワードを使用せずに KATE2020 にログインできるように変更⑤ 予測結果画面や QSAR クラス詳細画面等の修正
QSAR モデルの更新④ 魚類急性に関する生態影響試験結果の見直しを行い、毒性値の再計算が必要なものは最新のテストガイドラインに基づいて再計算を実施し、トレーニングセット
としての使用が不適切なものはサポートケミカルに変更
7

⑤ 2021 年度に生態影響試験が実施されたチオール２物質（魚類急性、甲殻類急性）とイミド１物質（甲殻類急性）をトレーニングセットデータに追加⑥ ①②の結果を受けて QSAR クラスの回帰式の再計算を実施
QSAR クラス名の更新① すべての QSAR クラスの名称を精査し、一部の QSAR クラスについて名称を変更(5) KATE2020 version 2.0からversion 3.0への主な変更点
QSAR モデルの更新① 甲殻類急性に関する生態影響試験結果の見直しを行い、毒性値の再計算が必要なものは最新のテストガイドラインに基づいて再計算を実施し、トレーニングセッ
トとしての使用が不適切なものはサポートケミカルに変更② ①の結果を受けて QSAR クラスの回帰式の再計算を実施
QSAR クラス名の更新② 統計値基準（R2≧0.7 and Q2≧0.5 and n≧5）を満たすすべての QSAR クラスの名称を精査し、一部の QSAR クラスについて名称を変更(6) KATE2020 version 1.1からversion 2.0への主な変更点
QSAR モデルの更新③ デフォルトで表示する QSAR クラスの基準を「R2≧0.7 and Q2≧0.6 and n≧5」から「 R2≧0.7 and Q2≧0.5 and n≧5」に変更④ 毒性値１つを修正（転記ミスによる）。このことに付随して、藻類慢性の QSAR
クラス「CNOS_X basic aromatic n unreactive」の QSAR 式を変更
表示・操作の改良③ 部分構造に対する構造判定の追加④ 印刷フォーマット表示の追加⑤ 複数化学物質予測でエラーがあった場合に途中で止まる問題の修正(7) KATE2020 version 1.0からKATE2020 version 1.1への主な変更点① 予測毒性値が 106 以上もしくは 10-5[mg/L]未満の場合は指数表記（例：2.3e-7）で表示するように変更② 予測毒性値を有効数字２桁で表示するように変更③ 化学物質入力の際に、正しい情報を入れたときにもエラーになる場合がある問題の修正(8) KATE2017 on NETからKATE2020 version 1.0への主な変更点
QSAR モデルの更新① log P の推定方法を ClogP から KOWWINTM に変更、および変更に伴う一部の
QSAR モデルの修正② 予測対象物質が使用する log P 値の優先順位を 1 ユーザ入力値、2 KOWWINTM 推定値に変更（以前は 1 ユーザ入力値、2 KOWWINTM 実測値、3 KOWWINTM 推定値であった）③ log P>6.0 のデータは全て QSAR モデルから除外④ トレーニングセットと QSAR クラスの追加・削除⑤ QSAR 式構築に使用されない物質（サポートケミカル）を参考情報として表示するように変更8

表示・操作の改良① QSAR クラスに含まれるトレーニングセットおよびサポートケミカルのデータ一
覧表の追加② QSAR クラスに対応する構造クラスの定義一覧の追加③ QSAR 式詳細画面の構造式一覧にソート機能の追加④ QSAR 式詳細画面中グラフにおいて、トレーニングセットの一部を除外して計算される回帰直線と予測区間・信頼区間を連動させた⑤ KOWWINTM 計算をスキップする機能の追加(9) KATE2017 on NETまでの開発経緯
現在もホームページ上で公開している KATE2011 版については、2008 年 1 月に試用版、2009 年 3 月に KATE2009 をインターネットで公開しました 5)。2011 年 3 月には、更新版
KATE2011 を公開し、トレーニングセットデータの追加、部分構造の分類ルールの修正、構造判定の変更と皮膚感作性に関する部分構造の追加等を行いました。
その後、現在の KATE2020 版と同じ系列の新しい生態毒性予測システムの開発を開始
し、2018 年 3 月に KATE2017 on NETβ版、2019 年 1 月に KATE2017 on NET 正式版(version 1.0)を公開しました。KATE2011 から KATE2017 への変更では主に、部分構造検索方式の FITS （KATE2011 で使用される部分構造表記法および検索プログラム）からSMARTS 記法および CDK を利用した検索プログラムへの変更、藻類や慢性の毒性値予測の追加、不等号付き毒性値データの追加、構造クラスの導入、部分構造・QSAR クラスの大幅な変更、log P 計算モジュールの ClogP から KOWWINTM への変更、表示・操作の改良、英語化等を行いました。
(10) サポートケミカルについて
KATE2020 では、以下のデータは、QSAR モデル構築には使用せず、サポートケミカ
ル（参考情報）として表示のみを行うようにしました。
① log P 推定値>6.0 の化学物質データ ②不等号付きデータ ③異性体混合物等
なお、②の不等号付きデータは、log P の適用領域内にある場合、構造判定に使用しています。
(11) log Pについて
本システムは、化学物質の毒性を予測する際に使用する log P として、US EPA が著作権を有する log P 予測モデル KOWWINTM を US EPA の許諾を得て使用しています 6)。
利用者は下記に示す KOWWINTM 使用許諾条件について遵守してください。
KOWWIN v1.69 (April 2015)
c 2000-2015 U.S. Environmental Protection Agency
KOWWIN is owned by the U.S. Environmental Protection Agency and is protectedby copyright throughout the world.
Permission is granted for individuals to download and use the software on theirpersonal and business computers.
Users may not alter, modify, merge, adapt or prepare derivative works from thesoftware. Users may not remove or obscure copyright, tradename, or proprietary
notices on the program or related documentation.
KOWWIN contained therein is a tradename owned by the U.S. Environmental
Protection Agency.
9(12) 免責事項
KATE の予測結果は十分な予測精度を保証できるものではありません。本システムは、
化学物質の生態毒性影響の程度についての参考情報を得るためのツールの一つとしてご利用ください。環境省および国立環境研究所は KATE による毒性予測値を保証するものではなく、また、KATE による毒性予測値の使用により生じた損害については一切の責任を負いません。
また、現時点では KATE による毒性予測結果を「化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律」（化審法）に基づく届出に必要な生態毒性試験結果に代替するものとして利用することはできません。
著作権、リンク等については、KATE ウェブサイト内のサイトポリシーをご覧ください。（https://kate.nies.go.jp/spolicy.html）(13) 謝辞
KATE2020 は下記のソフトウェアまたはライブラリからの結果を使用させていただいております。ここに記して謝意を表します。
□ Open Babel• https://openbabel.org/□ JSME Molecular Editor• https://jsme-editor.github.io/• B Bienfait and P Ertl, JSME: A free molecule editor in JavaScript, J.
Cheminform. 5:24 (2013). doi:10.1186/1758-2946-5-24.
□ CDK (Chemistry Development Kit)
• https://cdk.github.io/• E Willighagen et al., The Chemistry Development Kit (CDK) v2.0: Atomtyping, depiction, molecular formulas, and substructure searching, J.
Cheminform. 9:33 (2017). doi:10.1186/s13321-017-0220-4.
• JW May and C Steinbeck, Efficient ring perception for the Chemistry
Development Kit, J. Cheminform. 6:3 (2014). doi:10.1186/1758-2946-6-3.
• C Steinbeck et al., Recent developments of the Chemistry Development Kit(CDK) - an open-source Java library for chemo- and bioinformatics, Curr. Pharm.
Des 12:2111-2120 (2006). doi:10.2174/138161206777585274.
• C Steinbeck et al., The Chemistry Development Kit (CDK): An open-source Javalibrary for chemo- and bioinformatics, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 43:493-500(2003). doi:10.1021/ci025584y.
□

KOWWINTM (included in EPI SuiteTM)• https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/epi-suitetm-estimation-programinterface（上記 URL は全て、2024 年 03 月 01 日アクセス)(14) 参考文献
1) https://kate.nies.go.jp（2023年03月01日アクセス）2) http://www.env.go.jp/chemi/sesaku/01.html（2024年03月01日アクセス）3) http://www.env.go.jp/chemi/sesaku/seitai.html（2024年03月01日アクセス）4) https://archive.epa.gov/med/med_archive_03/web/html/fathead_minnow.html（2024年03月01日アクセス）
5) A Furuhama, T Toida, N Nishikawa, Y Aoki, Y Yoshioka, and H Shiraishi:
Development of an ecotoxicity QSAR model for the KAshinhou Tool for Ecotoxicity(KATE) system, March 2009 version, SAR QSAR Environ. Res., 21 (5), 403 (2010).
6) https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/epi-suitetm-estimation-program-interface（2024年03月01日アクセス）10

2. KATE2020の概要(1) QSAR予測手順の概要
KATE2020 は、化学物質の毒性予測を下記の流れで行います（図２－１）。

図２－１ KATE2020 の QSAR 予測フロー
Ⅰ．利用者による化学物質の構造（SMILES記法による）の入力
Ⅱ．QSAR式、毒性予測値の決定、及び適用領域判定に関する処理① 予測対象物質（入力された化学物質）の部分構造を抽出② 複数の部分構造の組み合わせによる構造クラス*1を抽出③ 予測毒性のタイプごとに、構造クラスに対応するQSARクラス*2を割当（複数のクラスに割当てられることもあります。）④ 割り当てられたQSARクラスごとに、QSAR式*3 を用いて毒性値を計算⑤ 適用領域の判定（構造判定とlog P判定）
*1 各部分構造の個数条件のAND/ORによる組み合わせにより定義した分類（35ページ の「構造クラス定義」参照）*2 各予測毒性のタイプでの物質の構造に基づいて定義した分類*3 QSARクラスに含まれるトレーニングセットで形成されたモデル。ここではlogPを記述子とする単回帰式

11

Ⅲ．予測結果の出力① 予測対象物質が何らかの予測毒性のタイプでどのQSARクラスにも分類されなかった場合、Unclassifiedクラス*4に割当てられます。
② デフォルトではUnclassifiedクラス、及び統計値 R2≧0.7 and Q2≧0.5 and n≧5を満たさないQSARクラス*5は非表示にしています。
*4 どのQSARクラスにも分類されなかった場合に割当てられるQSARクラス*5 R2, Q2, nはそれぞれ決定係数、内部バリデーションの指標（Leave-one-out
法）、トレーニングセット数であり、各QSARクラスに対してあらかじめ計算されています。
具体的な例として、化学物質 1-pyridin-3-ylethanone を予測したときの予測フローを図２－２に示します。

図２－２ KATE2020 の QSAR 予測フロー（1-pyridin-3-ylethanone の予測例）※

図２－２中のケトン、芳香族ケトン、芳香族窒素、低反応性物質のKATE2020における実際の名称は以下のようになっています。
ケトン：COS_X ketone unreactive

芳香族ケトン：COS_X ketone unreactive aromatic

芳香族窒素：CNOS_X basic aromatic n unreactive

低反応性物質：CNO_X unreactive (Fish chronic), excl. (CnosX w/o n+)
12

QSAR式の割当、毒性予測値の計算、及び適用領域判定に関する詳細
KATE2020 では、利用者が入力した化学物質の構造（SMILES 記法で作成）に基づき、以下の処理を行い QSAR 式及び毒性値を予測します。以下に、簡単な説明を行います。
① 部分構造の抽出
KATEが定義した部分構造一覧（SMARTS記法で作成）をもとに、予測対象物質に含まれる各部分構造の個数を計算します。SMARTSを利用した部分構造個数計算には
CDKライブラリを利用しています。
② 構造クラスの抽出
構造クラス定義一覧をもとに、予測対象物質の構造に合致する全ての構造クラスを抽出します。
③ QSARクラスの割当
各予測毒性のタイプについて、QSARクラス定義一覧をもとに予測対象物質の構造
クラスに対応するQSARクラスを割り当てます。KATE2020では、同じ予測毒性タイ
プに対して複数のQSARクラスが割り当てられる場合があります。また、どのQSARク
ラスにも分類されなかった場合は、Unclassified クラスに割り当てられます。
④ QSAR式による毒性予測値の計算
各QSARクラスにはQSAR式が割り当てられており、予測対象物質のlog Pの値を
QSAR式に代入することにより、log(1/毒性値[mmol/L])を計算します。次に、予測対
象物質の分子量を用いて毒性予測値[mg/L]に単位変換します。
⑤ 適用領域の判定
KATE2020では、予測対象物質の毒性予測値が、予測結果として適用できる範囲内にあるかどうかを判定します。A) 構造による判定とB) log Pによる判定の２つを行
い、両方とも適用領域内の場合に、KATE2020での毒性予測値が予測結果として適用可能と判定されます。
A) 構造判定
KATE2020では、「構造判定用部分構造」*1の比較により、予測対象物質の構造が当該QSARクラスの適用領域内であるかどうかについて判定します（図２－３）。判定には下記の３つの場合があり、「in」又は「 in (conditionally)」の場合に当該QSAR
クラスを、構造に関して適用領域内と判定しています。
in：適用領域内
予測対象物質に含まれる「構造判定用部分構造」の全てが、当該 QSAR クラスの「構造判定用部分構造リスト*2」に含まれる場合（図 2-3 におけるピンクとオレンジの範囲）、または予測対象物質が持つ部分構造に「構造判定用部分構
造」が１つも含まれていなかった場合。
in (conditionally)：条件付き適用領域内「in」の条件には合致しないが、予測対象物質の「構造判定用部分構造」全て
が、当該 QSAR クラスの「構造判定用部分構造リスト」、あるいは Narcotic
Group*3 クラスの「構造判定用部分構造リスト」に含まれる場合（図 2-3 におけるピンクとオレンジとイエローの部分）。
out of：適用領域外「in」と「in (conditionally)」の何れの条件にも合致しない場合。すなわち、予測対象物質の「構造判定用部分構造」に、当該 QSAR クラスの「構造判定用
部分構造リスト」と Narcotic Group クラスの「構造判定用部分構造リスト」の何れにも含まれない部分構造がある場合。（図 2-3 においてグレー部分の構造が含まれる場合）13

*1 KATE が定義した部分構造一覧の中で、構造判定にも使用されるもの。KATE2020
では 175 個の部分構造が該当する（詳細は KATE2020 技術文書参照）。
*2 当該 QSAR クラスに含まれる、トレーニングセットおよび log P 判定が ”in”（適用領域内）である不等号付きデータの物質が持つ、部分構造のリスト。
*3 特異的な生理活性作用に基づかないベースライン毒性（麻酔作用）。KATE2020 では、脂肪族炭化水素、スルホキシド、脂肪族・芳香族エーテル、脂肪族・芳香族ケトン、アルコールといった単純な麻酔作用のみで毒性が説明できると考えられる
QSAR クラスが予測毒性のタイプ毎に用意されており、これらをまとめた QSAR ク
ラスを Narcotic Group として各予測毒性のタイプで再定義しています。

※

緑枠は「予測対象物質の例」の一番左の物質で予測して緑枠の部分構造が抽出されることにより構造判定が緑枠の”in”となることを示しています。紫枠と赤枠も同様です。

※ “etc.”が付くものは、同じIDでも複数の部分構造があり、１つの例のみ示しています。

図２－３ 構造判定の例

14B) log P判定
KATE2020では、予測対象物質のlog P値が当該QSARクラスのトレーニングセットのlog Pの最小値と最大値の間にあるかどうかで適用領域内にあるかどうかを判定します。なお、KATE2020では、高疎水性で予測精度が低い log P>6 の物質は全て適用領域外としています（KATE2020版における変更点）。
in：適用領域内（図２－４）
out of：適用領域外。ただし、下記の out of+になる場合は除く（図２－５）。
out of+：適用領域外。ただし、予測対象物質の log P 値は当該 QSAR クラスの参考情報であるトレーニングセットとサポートケミカルを併せた全物質のlog P の最小値と最大値の内側に存在します（図２－６）。

図２－４ log P 判定の例（in）

図２－５ log P 判定の例（out of）
15

図２－６ log P 判定の例（out of+）16

3. ログイン方法
2023年3月にリリースされたKATE2020 ver. 4.0より、ログインするためのユーザIDとパ ス ワ ー ド は 不 要 に な り ま し た 。 ユ ー ザ は 図 ３ に 示 す KATE2020 の ロ グ イ ン 画 面（https://kate2.nies.go.jp/nies/index.php）にアクセスし、①免責事項に同意するチェックボックスにチェックを入れ、② ”Start the session” ボタンをクリックするとログインすることができます。SMILES等のユーザが入力したデータおよび出力結果（予測毒性値やQSARクラス等）はKATE2020サーバではなくセッションにのみ保持され、セッションが切れると自動的にそれらは削除されます。セッションはウ ェブブラウザを閉じたり
KATE2020の操作を一時間停止したりすると自動的に切れます。また、予測を行う度に過去の情報は上書きされ、削除されます。

図３ ログイン画面
17

4. 化学物質情報の入力（Input画面）
KATE2020にログインすると以下の画面（Input画面）が表示されます（図４－１）。

図４－１ 化学物質情報の入力画面
KATE2020における予測は、SMILESに基づいて行います。化学物質のSMILESを入力するには以下の方法があります。
入力方法１：SMILES を直接入力する方法
入力方法２：描画した構造式を SMILES に変換して入力する方法
入力方法３：CAS 番号や物質名から SMILES を取得して入力する方法(1) 予測できない化学物質について
KATE において予測対象となる化学物質は、基本的には有機化合物です。
例外として一部の無機窒素化合物（ヒドラジン等）も含みます。
KATE2020 では、以下 i)～v)に該当する化学物質は予測できません。
i)

C、N の何れの元素も含まない SMILES

ii)

C, N, O, F, Si, P, S, Cl, As, Br, Sn, I 以外の元素を含む SMILESiii) イオンを含む SMILES（ただし、ammonium [N+] と[n+] は入力可能）iv) 混合物を表す（記号「.」を含む）SMILESv)[Na], [K], [Li], [Na+], [K+], [Li+]等を含む SMILES の場合、プロトン化した形式に置き換える必要があります。例えば、"c1ccccc1O[Na]"は"c1ccccc1O"に置き換える必要があります。

入力 SMILES が上記 i)～v)に該当する場合、エラーメッセージ画面が表示されます。

(2) 入力方法1：SMILESの直接入力
ログイン後、前ページ図4-1の画面が表示されるので、赤枠で囲んだ入力ボックスに、
毒性予測を行いたい化学物質のSMILESを入力します。
18

SMILESを入力したら、予測（Predict）ボタンをクリックします（図４－２）。この操作を行うと QSAR予測結果画面 に 進みます。ここでは 予 測対象物質の例とし て 、NCc1ccccc1を入力します。

図４－２ SMILES 入力ボックス横の予測（Predict）ボタン(3) 入力方法2：描画した構造式からのSMILESへの変換
JSME Molecular Editor（構造式エディタ、以下、及びウェブ上ではJSME Editorと表記します）を利用して、毒性予測を行いたい化学物質の構造式を描画し、それをSMILESに変換することができます。
手順 1：図４－３の赤枠の「Generate SMILES using JSME Editor」をクリックします。

図４－３ 「JSME Editor」のを起動するボタン
手順 2：JSME Editor（図 4-4）が起動するので、構造式（ここではフェノールの例を示します）を描画し、「Submit smiles to KATE」ボタンをクリックします。JSME
Editor については、JSME Editor のウェブページを参照ください。(https://jsmeeditor.github.io/, 2024 年 03 月 01 日アクセス)

図 4-4 JSME Editor の画面
クリックすると、描画した構造式が SMILES に変換され、化学物質の入力画面のSMILES 入力ボックスに入力されます（図４－５）。 この後、予測（Predict）ボタ
ンをクリックすると予測結果画面に進みます。

図４－５ 構造式から SMILES に変換した結果
19

(4) 入力方法3：CAS番号や物質名からのSMILESへの変換「Get information using Chemical Identifier Resolver」ボタンを使用して、CAS番号や物質名からSMILESを取得することが出来ます。以下の手順ではCAS番号からSMILESを取得する例を示します。Chemical Identifier Resolverについては、Chemical Identifier
Resolverのウェブページを参照ください。(https://cactus.nci.nih.gov/chemical/structure,
2024年03月01日アクセス)
手順 1：毒性予測を行いたい化学物質の CAS 番号を CAS 入力ボックスに入力
し、「Get information using Chemical Identifier Resolver」ボタンをクリックします（図４－６）。

図４－６ CAS 番号入力ボックスと「Get information using Chemical Identifier
Resolver」ボタン
その後、CAS 番号から SMILES が取得され、SMILES 入力ボックスに入力されます（対応する構造式も出力され、取得された物質名（IUPAC 名）も Name ボックスに入力されます。図４－７）。この後”Predict”ボタンをクリックすると予測結
果画面に進みます。
図４－７ CAS 番号から SMILES と構造式に変換した結果

図４－７ CAS 番号から SMILES と構造式に変換した結果

20

(5) 入力log Pの利用
予測対象物質のlog P値として、入力値を指定することが出来ます（図４－８）。入力
は任意です。入力したlog P値が毒性予測の際に優先的に利用されます。予測対象物質のlog P値が明らかな場合などにご利用ください。

図４－８ log P の入力(6) 入力CAS番号および入力物質名の利用
CAS番号や物質名も、ユーザが任意で指定することができます（図４－９）。入力は必須ではありません。入力した場合は、結果画面には入力した情報がそのまま表示されます。

図４－９ CAS 番号と物質名の入力(7) KOWWINTM計算のスキップ
KOWWINTMに対応していないSMILESが入力されることにより、KOWWINTMによる
log P 計 算 中 に エ ラ ー に な る こ と が あ り ま す 。 こ の 場 合 に は 、 ”Skip KOWWIN
Calculation”のチェックボックスにチェックをしてPredictボタンをクリックすることで、
KOWWINTMによるlog P計算をスキップすることが出来ます（図４－１０）。
log P計算をスキップした場合、予測毒性値を計算するにはlog Pのユーザ入力値が必要となります。log Pを入力しない場合でもQSARクラスの分類は行われますが、予測毒性値は計算されません。スキップ後に、予測結果画面の中でlog P入力値を入れて予測毒性値を計算することも可能です。

図４－１０ KOWWINTM 計算のスキップ
21

5. QSAR予測結果の表示（Results画面）
予測（Predict）ボタンをクリックした後、計算が終了すると、予測結果画面が表示されます（図５－１）。予測結果画面では、予測対象物質の基本的な情報（CAS番号、物質
名、SMILES、分子量、log P、構造式等）、予測対象物質に割り当てられたQSARクラス、
各QSARクラスによる予測結果（予測毒性値、95%予測区間、適用領域の判定）、各
QSARクラスの統計値等を得ることができます。

図５－１ QSAR 予測結果画面

22

(1) 予測対象物質の基本情報
結果画面の上部には入力した SMILESと補足情報 が表示されます（図５－２）。
f

b
c
d
e

a

g
h
i
図５－２ 予測対象物質の基本情報表示a

予測対象物質の構造式

b CAS 番号（ユーザが入力した場合のみ表示）
CAS 番号チェック（チェックディジット*が正しいかどうかの確認のみ）が行わ
れ、チェックディジットが正しくない CAS 番号はその後ろに”(incorrect)”と表示されます。
* CAS 番号が正しいかどうかをチェックするための一番右側の一桁の数字のこと。入力ミスがないかを検算するのみで、SMILES と CAS 番号が一致しているかを確認するわけではありません。
c

物質名（ユーザが入力した場合のみ表示）

d 予測対象物質の SMILES
e 予測対象物質の分子量の計算値（Open Babel プログラムを使用）
f

予測対象物質の log P のユーザ入力値（ユーザが入力した場合のみ表示されます）

g 予測対象物質の log P の KOWWINTM による推定値
h 予測対象物質の log P の実測値（KOWWINTM データベースにある場合のみ表示）
注）KOWWINTM データベースに予測対象物質の log P 実測値が複数ある場合は、データベース上の全ての値が表示されます。
i「Re-calculate」ボタン：クリックすると、f 欄に入力されている log P 値を用いて
QSAR 予測結果を更新します。

23

(2) QSAR予測結果
結果画面の中段には、QSARクラス名、予測毒性タイプ、毒性予測結果（緑字）、予測
毒性値の95%予測区間、予測対象物質に対して使用したlog P、適用領域の判定、統計値が表示されます（図５－３）。以下で表示内容の説明をします。
a
c

b

d

e

f

g

h

i

j

k

l

m

n

o

p q

r s

図５－３ QSAR 予測結果表示
チェックボックスaInclude チェックボックス：チェックされている予測毒性タイプの QSAR クラスのみが表示されます。チェックを外すことにより、表示する予測毒性タイプを絞ることが出来ます。デフォルトでは全てにチェックが入っています。

b Exclude チェックボックス：統計値 R2 （決定係数）, Q2（内部バリデーション指標）及び n（トレーニングセット数）の条件をいずれか一つでも満たす QSAR ク
ラスは表示されません。チェックを外したり、値を変更したりすることにより、表示される QSAR クラスを調整することが出来ます。デフォルトでは全てにチェックが入っており、R2<0.7、Q2<0.5、n<5 の条件に 1 つでも当てはまる QSAR クラス（および Unclassified クラス）は非表示となっています。
※一番左のチェックボックスにチェックを入れると、右側三つの全てのチェックボッ
クスにチェックが入ります。例えば、”Exclude”の右の括弧内のチェックボックスにチェックを入れると、R2,Q2 および n のチェックボックスに同時にチェックが入ります。
全ての予測毒性タイプに対してQSARクラスが表示されない場合、「No applicable
results.」と表示されます（図５－４）。

図５－４ QSAR 予測結果表示（QSAR クラスが１つも表示されない場合）c「Update」ボタン：クリックすることにより、変更したチェック状態に対する
QSAR 結果に更新します。

一括印刷フォーマット用d

一括印刷フォーマット用チェックボックス。デフォルトでは、QSAR クラスが R2≧0.7 and Q2≧0.5 and n≧5 を満たし、適用領域内（log P 判定が in 且つ、構造24

判定が in または in (conditionally)）であるものにチェックが入っています。
e

一括印刷フォーマット画面表示用ボタン。クリックすると予測結果画面および d
でチェックが入った QSAR クラスの詳細情報画面を一括印刷するためのフォーマット画面が表示されます。

QSAR クラスの名称とリンク
f

QSAR クラスの名称。クリックすると、Verify QSAR 画面に移動します。

予測毒性タイプg

生物群（魚類、ミジンコ類、藻類）

h

急性／慢性

e, f で示される予測毒性タイプには、以下のものがあります。
予測毒性タイプ
生物群
急性／慢性
魚類

急性

ミジンコ類

急性

藻類

急性

魚類

慢性

ミジンコ類

慢性

藻類

慢性

試験法
魚類急性毒性試験（OECD TG 203）
ミジンコ急性遊泳阻害試験（OECD TG 202）
藻類生長阻害試験（OECD TG 201）
魚類初期生活段階毒性試験（OECD TG 210）
ミジンコ繁殖試験（OECD TG 211）
藻類生長阻害試験（OECD TG 201）

試験期間

毒性指標

96 h

LC50

48 h

EC50

72 h

EC50

胚期および
ふ化後 30 日間*

NOEC

21 d

NOEC

72 h

NOEC

* 魚類初期生活段階試験は魚種やふ化日数によって試験期間が異なりますが、環境省が実施した生態毒性試験で用いられているメダカでは「胚期およびふ化後 30 日間」となっています。

予測値
i

予測毒性値

j

予測毒性値の 95%予測区間

log P

k

予測対象物質のlog P値l

予測対象物質に使用されるlog Pの種類。以下の優先順位で決定されます。
1. User Input：log P のユーザ入力値
2. Estimated：log P の推定値（KOWWINTM 利用）

適用領域の判定mlog P 判定結果
この欄の表示項目は、「2．(2)⑤ B) log P 判定」参照。

n[Range]
当該 QSAR クラスのトレーニングセットの記述子 log P の[最小値, 最大値]（logP の適用領域）。

o

構造判定結果
この欄の表示項目は、「2．(2)⑤ A) 構造判定」参照。
25

統計値
p

QSAR 式の R2（決定係数）q

QSAR 式の Q2（Leave-one-out による内部バリデーションの指標。詳細はKATE2020 技術文書※参照）r

QSAR 式の RMSE（平方平均二乗誤差）s

QSAR 式のトレーニングセット数（サポートケミカルを含まない）。かっこ内はサポートケミカルの数※https://kate2.nies.go.jp/nies/doc/KATE_TechnicalDocument.pdf

26

6. QSARクラス情報の詳細表示（Verify QSAR画面）
QSAR予測結果でQSARクラス名をクリックすると、そのQSARクラスの詳細情報の画面（Verify QSAR画面）が表示されます（図６－１～６－３）。そのQSARクラスに関する回帰式のグラフ、トレーニングセットやサポートケミカルの詳細情報、構造クラスの定義、および予測対象物質の部分構造情報等が得られます。

(1)

(3)
(2)

(4)

(5)

図６－１ Verify QSAR 画面（上段）(6)

図６－２ Verify QSAR 画面（中段）

27

(7)
(8)

(9)

図６－３ Verify QSAR 画面（下段）(1) QSARクラスの基本情報
上部に表示される紺色の帯の各項目は以下のようになっています（図６－４）。
a
b
c

図６－４

QSARクラスの基本情報a

当該 QSAR クラスに対する予測毒性タイプb

当該 QSAR クラスに対する構造クラス ID

c

QSAR クラスの名称(2) グラフ関連部分
グラフ関連部分は、以下のようになっています（図６－５）。
a

b

c
d
図６－５

グラフ関連（毒性値と log P の関係）
28

a

横軸の選択
デフォルトの「log P」から「Predicted Variable」に変更し、「Update」ボタンをクリックすることにより、log(1/ {LC50 または EC50 または NOEC}[mmol/L]) （{ }部分は、以下 EC50 等と記す）の「実測毒性値 vs. 予測毒性値」のグラフに切り替えることができます。「Default」ボタンをクリックするとデフォルトに戻ります。

b

グラフと凡例の説明
左側はグラフ（デフォルトでは毒性値 log(1/EC50 等 [mmol/L])と log P の関係）、右側は（主にデフォルトの際の）グラフの凡例となっています。
×：予測対象物質＋：トレーニングセットデータ
黒色の直線 ：回帰直線
橙色の双曲線：回帰式の 95%信頼区間
緑色の双曲線：log(1/EC50 等[mmol/L])の 95%予測区間--------サポートケミカルデータ-------＊：log P>6.0 の物質に対する毒性試験データ（不等号付きデータは含まない）▽△：不等号付きデータ◇：外れ値--------「+」（トレーニングセットデータ）をクリックして削除した場合-------□：削除されたデータ
赤色の直線 ：「□：削除されたデータ」を除外した回帰直線--------グラフ内左下の表示-------1 行目 回帰式
2 行目 R2：回帰式の決定係数
N：トレーニングセット数（サポートケミカルは含めない）

c

予測対象物質情報
１行目 予測毒性値 [mg/L]
２行目 予測毒性値 [mg/L]の 95%予測区間
３行目 log P 判定と構造判定の結果

d

グラフの移動・縮小・拡大ボタン
１行目 Shift

L：左に移動Dn：下に移動

R：右に移動
Up：上に移動、

２行目 Zoom－：全体の縮小＋：全体の拡大X－：X 軸のみの縮小＋：X 軸のみの拡大

Y－：Y 軸のみの縮小＋：Y 軸のみの拡大

物質の選択「 グ ラ フ 上 の ポ イ ン ト（ ＋ ） 」 （ 図 6-6 の赤枠 ） ま た は 「 Chemical List 」 のReference Chemicals 内の構造式（図 6-7 の赤枠）をクリックして選択すると、その物質が回帰式の計算から除外され、その物質を省いた回帰直線（赤色）を追加で表示させることが出来ます。その際、予測区間（緑色の曲線）と信頼区間（橙色の曲線）については、その物質を省いて再計算されます。複数の物質を削除することも可能です。
グラフの左上に、選択（削除）した物質数についてのメッセージが表示されます29

（図６－６の青枠）。また、グラフ内の左下（図 6-6 の緑枠）には物質を削除する前の
QSAR 式に加えて、「－＞」印の後に削除後の QSAR 式が表示されます。R2, N の更新
情報も表示されます。
グラフ上では選択（削除）した物質は で表示されます（図６－６の赤枠）。構造
式一覧上では選択（削除）された物質は紫の枠に囲まれて表示されます（図６－７の赤枠）。もう一度そのポイントをクリックすると選択が解除されます。

図６－６ 物質の選択（グラフ）

図６－７ 物質の選択（構造式一覧）

30

(3) 予測対象物質情報
グラフの凡例の右側に、予測対象物質の構造式および基本的な情報が表示されます（図6-8）。

図６－８ 予測対象物質情報
表内の各行は以下のようになっています。
SMILES：予測対象物質の SMILES
Chemical Name (User Input)：予測対象物質に対するユーザが入力した物質名
CAS RN (User Input)：予測対象物質に対するユーザが入力した CAS 番号
Molecular Weight：予測対象物質の分子量

log P：予測対象物質の log P 値。値の後ろには、ユーザ入力値の場合”(User Input)”、
KOWWIN による推定値の場合”(Estimated)”が表示される。

(4) 回帰式情報
グラフ関連部分の下に回帰式（QSAR式）情報が表示されます（図６－９）。

図６－９ 回帰式情報
各列は以下のようになっています。
Equation：回帰式（QSAR 式）
Number of Chemicals used for Regression：トレーニングセット数
Number of Support Chemicals：サポートケミカル数
Applicable Range of log P：トレーニングセット中の log P 範囲（最小値と最大値）

R2：決定係数
Q2：Leave-one-out による内部バリデーションの指標
RMSE：二乗平均平方根誤差31

(5) 最後にクリックされた物質「Chemical Clicked Last」の下に「最後にクリックされた物質」の情報が表示されます（図６－１０、図６－１１）。
本ページ（Verify QSAR画面）が表示されてから、まだ構造式一覧（33ページ (6)参照）
またはグラフ上の物質がクリックされてない間は、「Chemical Clicked Last」の下に「Not Clicked」と表示されています（図６－１０）。

図６－１０ 最後にクリックした物質の情報（物質のクリック前）物質をクリックすると「Chemical Clicked Last 」の下に「最後にクリックされた物質」
に関する下記の情報が表示されます（図６－１１）。
・構造式
・SMILES・CAS 番号
・物質名
・グラフ上の座標・残差の二乗・分子量・実測毒性値、生物種、出典
・補足情報（試験に関する情報等がある場合のみ）

図６－１１ 最後にクリックした物質の情報（物質のクリック後）32

(6) 構造式一覧「－ Chemicals list」の下には、このQSARクラスのトレーニングセットおよびサポー
トケミカルの構造式一覧が表示されます（図６－１２）。

a
b

c
d

e
図６－１２ 物質データの構造式一覧「－ Chemical list」の下（図６－１２の a）はソート機能で、CAS 番号、X 座標（logP）、Y 座標（log(1/EC50 [mmol/L]）、残差の二乗 (Square of Residual)、予測対象物質との類似度 (Similarity)、に対して昇順と降順でソートすることが出来ます。デフォルト
では X 座標（log P）の昇順でソートされています。
構造式の下に表示されている数値（図６ － １２ の c）は、予測対象物質との類似度（PubChem fingerprint を用いた Tanimoto 係数）を示しています（詳細は KATE2020 技術文書参照）。数値は 0 と 1 の範囲を取り、予測対象物質との類似性が高いものほど 1 に近い値を取ります。
構造式の下の２段目に表示されている数値（図６－１２の d）は、以下のようになります。
()内の左側： 当該物質の X 座標（log P）()内の右側： 当該物質の Y 座標（log(1/EC50 等[mmol/L])）「－ Reference Chemicals」（図６－１２の b）の下にトレーニングセットの構造式一覧が表示されており、その下の「＋ Support Chemicals」（図６－１２の e）をクリックすると、以下の行が表示され（図６－１３）、それらをクリックすると、対応するサポートケミカルの構造式一覧が表示されます。

図６－１３ “Support Chemicals” ドロップダウン
33

(7) 物質データ「＋ Chemical Data」をクリックすると、「－ Reference Chemicals」の下に当該
QSARクラスに属するトレーニングセットの詳細情報一覧が表示されます（図６－１４）。
さらに、「＋ Support Chemicals」をクリックすると、当該クラスに属するサポートケミ
カルの詳細情報一覧が表示されます。

a

b

c

d
e
図６－１４ 物質データ

f

g

h

i

j

k

a

CAS No.: CAS 番号b

Chemical Name: 物質名c

SMILES: KATE2020 で使用されている SMILESdStructure Formula: 構造式

eSimilarity: 当該物質と予測対象物質との類似度

fMolecular Weight: KATE2020 で使用されている分子量g

Estimated log P: KOWWINTM による log P 推定値

hEC50※ : 生物影響試験結果に基づく毒性値 [mg/L]ilog(1/EC50※[mmol/L]):※ h と i については、当該 QSAR クラスの予測毒性のタイプにより、LC50,
EC50, NOEC のいずれかが表示されるようになっています。

jReference: 元データの出典（「MOE 試験実施年度」（例: MOE 2007）または「USEPA」）。ここで MOE のデータの出典は以下の URL となっています。
https://www.env.go.jp/content/000124659.pdf（化学物質の環境リスク評価 第18巻 第2編「（II-1」環境省の生態影響試験（藻類、甲殻類、魚類）結果一覧（令和6年3月版）」。2024年03月01日アクセス)「USEPA」のデータの出典は、米国環境保護庁（US EPA）のファットヘッ
ドミノー・データベースの魚類急性毒性試験結果となっています（下記URL参照。2024年03月01日アクセス）。
https://archive.epa.gov/med/med_archive_03/web/html/fathead_minnow.html

k Note: 物質に関するその他の情報（生態影響試験に関する情報等）
なお、物質データの並び順はソート機能と連動しています。
34

(8) 構造クラス定義「+ Definition of Structure Class」をクリックすると、当該QSARクラスに対応する構造クラスの定義情報が表示されます（図６－１５）。
割り当てられた構造クラスが黄色でハイライトされており、”Structure ID”列に構造クラスID、、”Description”列に構造クラスもしくは部分構造の名称、 ”Decision Tree”列に構造クラスもしくは部分構造の定義が記載されています。

図６－１５ 構造クラス定義情報(9) 予測対象物質の部分構造一覧「Substructures of the Query Chemical」の下の「－ Substructures used for the
Judgement and the Classification」の下には「構造分類と構造判定の両方に使用される部分構造一覧」が表示されます（図６－１６）。

f

a

b

c

d

e

図６－１６ 予測対象物質の部分構造一覧（構造分類と構造判定の両方に使用）
aJudgement: 構造に対する適用領域の判定結果 (KATE2020 version 2.0 からの新機能) の詳細情報であり、QSAR クラスの構造判定が”out of”や”in (conditionally)”
であった場合に、予測対象物質に含まれる部分構造のうちどれがその判定結果の原因であるかがわかります。判定には以下があります。
in：適用領域内
当該部分構造が、当該 QSAR クラスの「構造判定用部分構造リスト」に含まれる場合。
in (conditionally)：条件付き適用領域内「in」の条件には合致しないが、当該部分構造が、当該 QSAR クラスの「構造判定用部分構造リスト」、あるいは Narcotic Group クラスの「構造判定用部分
構造リスト」に含まれる場合。
35

out of：適用領域外「in」と「in (conditionally)」の何れの条件にも合致しない場合。すなわち当該部分構造に、当該 QSAR クラスの「構造判定用部分構造リスト」と Narcotic
Group クラスの「構造判定用部分構造リスト」の何れにも含まれない部分構造がある場合。
b

FragID: 部分構造 ID。KATE 用に設定した 4 桁の番号であり、番号は開発の便
宜上、任意に設定したものです。先頭が 5 で始まります（詳細は KATE2020 技術文書参照）。

c

Substructure Name: 部分構造の名称。

dCount: 予測対象物質に対する SMARTS 合致数（当該部分構造の個数）。

eSMARTS: 部分構造の定義。

f

SMARTS の表示／非表示の切り替えボタン: デフォルトでは”Hide SMARTS で、
クリックすると”SMARTS 列が非表示となり、ボタン名が”Display SMARTS”に変わります。もう一度クリックすると、再び SMARTS 列が表示され、ボタン名
が”Hide SMARTS”に切り替わります。

また、「+ Substructures used only for Structural Classification」をクリックすると、「構造分類のみに使用される部分構造一覧」が表示されます（図６－１７）。

g

h

i

j

図６－１７ 予測対象物質の部分構造一覧（構造分類のみに使用）
g

FragID: 部分構造 ID。KATE 用に設定した 4 桁の番号であり、番号は開発の便宜上、任意に設定したものです。先頭が 3,4,6,7 のものが存在します（詳細はKATE2020 技術文書参照）。

h

Substructure Name: 部分構造の名称。

i

Count: 予測対象物質に含まれる当該部分構造の個数）。

j

SMARTS: 部分構造の定義。
36

7. 複数の化学物質の予測
複数のSMILESが書かれたファイルを入力することにより、複数の化学物質に対するQSAR予測を行うことが出来ます。
(1) 入力ファイル「SMILES list」について
KATEでは、複数のSMILESを連続して処理するために、各行に１物質のデータの連続からなる入力ファイル「SMILES list」（ファイル名は任意）を使用します。KATE2020の「SMILES list」はKATE2017から仕様を変更しております。
入力ファイルはテキスト形式で、1行目にヘッダ（大文字・小文字を区別しません）を記入、2行目からそれぞれの予測対象物質の情報を記入してください。
ヘッダとしては 必須の“SMILES”の他に、任意で”ID”（ユーザ定義のID）、”LogP”（入力log P値）、”NAME” (物質名)、”CAS” (CAS番号) も入力可能です。各項目の区切
りは「タブ」により区切ってください。
 SMILES list の例 1
SMILES
CCCCOC(=O)CS
CC(=C)CSCC1(CC2(C)CC3(Br)C1)CC(Br)(C2)C3
CCCCCCCCCBr
CCCCCCCCC(Br)CBr※ 上記では、1 行目に列名「SMILES」が指定されており、2 行目以降の各行で、予測対象物質の「SMILES」が指定されています。
 SMILES list の例 2
NAME
name1
name2
name3

LogP
-0.8
1.3

SMILES
CCCCOC(=O)
CC(=C)CS
NCc1cccnc1

CAS

id
A10
A50
3731-52-0 F20※

列は順不同です。

※

ヘッダおよび各値はタブにより区切ってください（例２では、はタブを表しています）。全ての行でタブの数をそろえる必要があります。

※

SMILES 列以外は省略可能です。

SMILES listについては、「Select」ボタンの上の「SMILES list」のリンクからも説明を見ることができます（図７－１）。

図７－１ 「SMILES list」説明画面へのリンク
37

(2) 予測方法手順
手順１．化学物質の入力画面で「Select」ボタンをクリックする（図７－２）。

図７－２ 「複数の化学物質予測」用の Select ボタン
手順２．毒性予測を行いたい化学物質の SMILES が書かれている入力ファイル「SMILES list」を選択して「開く」をクリックする（図７－３）。

図７－３ SMILES list の選択
手順３．予測（Predict）ボタンが現れるので、クリックすると予測が開始します（図７－４）。

図７－４ 「複数の化学物質予測」用の予測（Predict）ボタン38

計算終了後、予測結果が表示されます（図７－５）。

図７－５ 「複数の化学物質予測」の予測結果
チェックボックスと表の内容は１つの化学物質予測の場合とほぼ同じ項目となっています。QSAR Class Name列のQSARクラス名をクリックすると、Verify QSAR画面に移動します。また、画面右上の”Download results as tsv”をクリックすると、予測結果をタブ区切り形式のファイルでダウンロードすることができます。ファイルの中身は図７－６のようになっています。

ID CAS RN

Chemical

SMILES

Molecular

QSAR Class Name

Organism

Predicted 95% Prediction

Chronic

ToxicityQ2
0.68

0.36 21(4)1.81 Estimated in[-0.63, 5.88] in

0.87

0.87

0.43 154(31)1.81 Estimated in[1.08, 5.88]

in

0.71

0.7

0.43 83(22)1.81 Estimated in[1.08, 5.26]

in

0.76

0.74

0.43 52(46)1.1 [0.077, 14]

1.81 Estimated in[1.52, 5.52]

in

0.78

0.68

0.43 11(0)Chronic

0.99 [0.073, 13]

1.81 Estimated in[1.52, 5.52]

in

0.76

0.68

0.43 12(0)Chronic

1.1 [0.093, 13]

1.81 Estimated in[1.52, 5.81]

in

0.82

0.75

0.41 12(0)Daphnid

Chronic

1 [0.084, 12]

1.81 Estimated in[-1.20, 5.88] in

0.7

0.68

0.53 74(13)45.08 12200841 amine primary unreactive NH2=1 aliphatic

Fish

Acute

240 [17, 3500]-0.15 Estimated in[-1.61, 5.25] in

0.84

0.81

0.54 26(2)46.07 10600041 CO_X primary alcohol

Fish

Acute

3700 [390, 34000]-0.14 Estimated in[-1.75, 5.26] in

0.92

0.9

0.44 22(15)CCO

46.07 12102041 CO_X alcohol unreactive w/o EO Fish

Fish

Acute

6200 [690, 54000]-0.14 Estimated in[-0.63, 5.81] in

0.89

0.88

0.45 46(13)CCO

46.07 12899941 narcotic group Fish Acute

Fish

Acute

3600 [490, 27000]-0.14 Estimated in[-0.63, 5.88] in

0.87

0.87

0.43 154(31)3CCO

46.07 20600041 CO_X primary alcohol

DaphnidAcute1300 [150, 12000]-0.14 Estimated out of+[2.31, 5.26]

in

0.95

0.76

0.17 6(17)3CCO

46.07 22102241 CO_X alcohol unreactive w/o EO Daphnid

DaphnidAcute

750 [25, 22000]-0.14 Estimated out of+[0.78, 5.81]

in

0.78

0.72

0.55 14(13)3CCO

46.07 22899941 narcotic group Daphnid Acute

DaphnidAcute

260 [30, 2200]-0.14 Estimated out of+[1.08, 5.88]

in

0.71

0.7

0.43 83(22)3CCO

46.07 30600041 CO_X primary alcohol

Alga

Acute

28000 [260, 2.9e+6]-0.14 Estimated out of+[2.31, 5.26]

in

0.91

0.79

0.36 6(16)3CCO

46.07 32102041 CO_X alcohol unreactive w/o halogen, acid, EO

Alga

Acute

12000 [380, 360000]-0.14 Estimated out of+[1.08, 5.26]

in

0.95

0.9

0.35 6(14)3CCO

46.07 32899941 narcotic group Alga Acute

Alga

Acute

5100 [480, 55000]-0.14 Estimated out of+[1.08, 5.26]

in

0.76

0.74

0.43 52(46)3CCO

46.07 12899851 narcotic group Fish Chronic

Fish

Chronic

30 [1.4, 630]

-0.14 Estimated out of[1.52, 5.81]

in

0.82

0.75

0.41 12(0)3CCO

46.07 22102251 CO_X alcohol unreactive w/o EO Daphnid

Daphnid

Chronic

24 [1.4, 410]

-0.14 Estimated in[-1.20, 5.81] in

0.82

0.75

0.52 14(8)3CCO

46.07 22899851 narcotic group Daphnid Chronic

Daphnid

Chronic

16 [1.2, 210]-0.14 Estimated in[-1.20, 5.88] in

0.7

0.68

0.53 74(13)3CCO

46.07 32102051 CO_X alcohol unreactive w/o halogen, acid, EO

Alga

Chronic

1100 [24, 54000]-0.14 Estimated out of+[0.69, 5.26]

0.87

0.81

0.59 10(9)1CCC44.1 12120341 C_X hydrocarbon unreactive aliphatic w/o XFish

36 [4.7, 280]1

CCC

44.1 12899941 narcotic group Fish Acute

Fish

Acute

66 [9.2, 470]1

CCC

44.1 22899941 narcotic group Daphnid Acute

DaphnidAcute

11 [1.5, 87]1

CCC

44.1 32899941 narcotic group Alga Acute

Alga

Acute

62 [7.7, 510]1

CCC

44.1 12100151 C_X hydrocarbon unreactive

Fish

Chronic

1

CCC

44.1 12500151 Cnos_X unreactive Fish Chronic

Fish

1

CCC

44.1 12899851 narcotic group Fish Chronic

Fish

1

CCC

44.1 22899851 narcotic group Daphnid Chronic

2

CCN

3

CCO

3
3

Judgement

1.81 Estimated out oflog P Range

Structure

0.73

Acute

Intervallog P Value log P Type

log P

R2

WeightQSAR ID

Acute orin

Name

[2.58, 4.98]

図７－６ 「複数の化学物質予測」結果タブ区切り形式ファイルの中身

39

Judgement

in

RMSE

n

(3) 動作について•

SMILES list 中、エラーがあった行については、計算をスキップして予測結果の当該行にエラーメッセージが表示されます。

•

一度に予測できる物質数は、現時点では 100 に制限しています。

•

予測時間は、SMILES list 中の化学物質の構造によって変化します。通常では最大 10 分程度で計算が終了します。10 分以上かかる場合は、入力したSMILES 等が原因で計算に不具合を生じている可能性があります。その場合は、入力する化学物質（SMILES）数を減らす、あるいは単独物質での予測を行うなどの工夫をして、正常に動作するかご確認ください。なお、計算に不具合がある SMILES 等を見つけた場合は、KATE 担当 (KATE@nies.go.jp) までご一報頂けますと幸いです。

40

8. 一括印刷フォーマット表示（Print Format画面）
予測結果で、ボタンをクリックすると、Results画面および「Print
Detail」列でチェックが入ったQSARクラスのVerify QSAR画面を一括して印刷するためのフォーマット画面が表示されます（図８）。

(1)
(2)

(3)

図８ Print Format 画面(1) KATE2020のバージョンおよび予測結果が出力された日時（日本標準時）(2) Results画面（チェックは変更できない）(3) チェックが入ったQSARクラスに対するVerify QSAR画面の主な部分（log(1/EC50等[mmol/L]) vs log Pグラフ、予測対象物質の当該QSARクラスでの予測結果（予測毒性値、95%予測区間、適用領域の判定等）、QSARクラスの回帰式と統計値、物質デー
タ、構造判定用部分構造一覧等）
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