第 3 分野 課題番号ＫＨ３１０３２ 分担研究報告書

放射性医薬品で用いられる放射性核種の HPLC 分析の信頼性保証手法の確立と標準化
所属
研究者

第一ラジオアイソトープ研究所
北島昭人

研究要旨 医薬品の定量や純度試験においては、分析法バリデーションを実施して分析精度を評価する必要がある。放射性医薬品も例外ではないが、半減期の短い放射性核種では，放射能の減衰のため、減衰補正を行ったとしても繰り返し測定から精度を正しく評価することが難しい。そのため、放射能の減衰を無視できる時間内に精度を推定することが必要である。本研究では、FUMI(Function of Mutual Information)理論 1)を用い、125I 及び 123I 標識化合物の HPLC-RI 分析における精度の評価を検討した。FUMI 理論は、ベースラインの揺らぎ(ノイズ)とシグナルの確率論的性質から分析精度を予測する理論であり、繰り返し測定なしで 1 回の測定から精度を推定できる。

位 元 素 が 用 い ら れ 、 PET 検 査 に はＡ．研究目的18放射性医薬品は、臓器や骨、腫瘍等に集積F(T 1/2:110m, 511KeV)等が用いられる。

する性質を持つ化合物を放射性同位元素(RI)医薬品の定量や純度試験においては、分析により標識した医薬品である。放射性医薬品

法バリデーションを実施して分析精度を評価を用いる検査は核医学(RI)検査と呼ばれ、γ線する必要がある。分析精度の評価は、同一試

放 出 核 種 を 利 用 す る SPECT(Single Photon

料をくり返し分析した結果の標準偏差（SD）Emission computed tomography)検査とポジトあるいは相対標準偏差(RSD)に基づいて行わ

ロ ン 核 種 を 利 用 す る PET(Positron emissionれる。分析法バリデーションの必要性は放射tomography)検査の 2 つの方法がある。

性医薬品も例外ではない。だが、SPECT 検査

ここで、γ線とポジトロンについて説明する。

や PET 検査に用いられる多くの放射性同位γ線とは、原子が崩壊してα線、β線を放出し元素は、健康への影響を最小限に押さえるたた後もなお原子核が励起状態にある場合、さめに、半減期が短い核種が使われている。こらに基底状態へ移行するときに原子核から余のため、繰り返し測定間に放射線量が減衰し分なエネルギーとして放出される電磁波のこてしまうことから、くり返し測定による方法とである。γ線は、高い透過力を有する性質をでは、正しい精度の評価が行えない。便宜的持っている。一方、ポジトロンは、陽電子とな方法として、測定データに対して減衰補正呼ばれ正の電荷をもった電子であり、負の電を行い、全ての測定値を設定した基準日時で荷をもつ普通の電子と互いに引き寄せ合う性の放射能に変換して精度を計算している。し質がある。原子核から放出されたポジトロン

かし、この減衰補正する方法では測定誤差自と電子が結合した瞬間にポジトロンも電子も体を変化させるために、分析精度を正しく評消滅し、511KeV の電磁波を互いに 180゜方向価できるとは言い難い。医薬品規格は分析法に放出する性質がある。

バリデーション結果も考慮して定められるた

SPECT 検査では、99mや

123

I(T1/2:13.27h, 159KeV)

Tc(T1/2:6.01h, 141KeV)といった放射性同めに、不正確な精度の推定値は、放射性医薬品の品質規格の設定に影響を与える。

1 回の測定から正しい精度を求めることが試料の放射能濃度：44.5kBq/mL, 89.0kBq/mL,できれば、減衰補正を用いる必要がなくなる。

133.5kBq/mL, 267.0kBq/mL

このようなくり返しに寄らない精度推定方法

RI 検出器の検出エネルギー範囲：13-200keV

として、FUMI(Function of Mutual Information)

各試料につき、それぞれ 6 回の繰り返し測定理論がある。FUMI 理論は、ベースラインのを行った。

揺らぎ(ノイズ)とシグナルの確率論的性質から、分析精度を予測する理論であり、すでに短半減期核種の測定

HPLC-UV2)、GC3)など多くの分析機器におい123てその妥当性が示されている。本研究では、

試料：Na123I

放射性医薬品分析で用いられるラジオアイソ

カラム：関東化学 Mightysil 3.0mmI.D×50mm

トープ HPLC (HPLC-RI)法の精度を正しくか

移動相：水/アセトニトリル混液(1:1)

つ効率よく評価するために、FUMI 理論の応試料の放射能濃度：26.3kBq/mL, 65.7kBq/mL,用可能性を 検討した 。長 半減期核種 である

136.3kBq/mL, 277.7kBq/mL

125

I(T1/2:60.1d) と 放 射 性 医 薬 品 で 用 い ら れ る
123

短半減期核種のI を用い、FUMI 理論から推定した分析の精度と、実際の HPLC-RI 分析

I 標識化合物の分析は、次の条件で行った。

RI 検出器の検出エネルギー範囲：50-200keV各試料につき、それぞれ 6 回の繰り返し測定を行った。のくり返しで求めた精度を比較し、FUMI 理論の評価を行った。

Ｃ．研究結果長半減期核種の測定結果最初に HPLC-RI 分析への FUMI 理論の応用

Ｂ．研究方法実験に用いた HPLC 装置及び検出器は、次可能性を検討するために、長半減期核種の標の通りである。

識化合物を試料として測定を行い、繰り返し

装置：Waters 社製 LC Module I Plus

測 定 か ら 統 計 学 的 に 計 算 し た 精 度 (RSD) と検出器：RAYTEST 社製 NaI(Tl)検出器(GABI)FUMI 理論から推定した精度が一致するかをセル容量：200µL検討した。長半減期核種は核医学検査には用137

試験の実施前には、 Cs によるエネルギーいられないが、通常の HPLC 条件でくり返し校正にて光 電子増倍 管へ の最適な印 加電圧測定を行った場合にも、放射能の減衰が少な(H.V.)を決定し、次に測定放射性核種のスペクく、測定精度への影響が無視できることから、トルスキャンにて測定感度の最適化を行った。

FUMI 理論の応用性を評価するために使用し精度を求め る測定値 には 面積値を用 いた。

た。

FUMI 理 論 の 解 析 に は 、 専 用 ソ フ ト で あ る
MAY2000(ヤザワ)を用いた。

今回の測定条件における RI 検出器のベースラインを図 1 に示す。

長半減期核種の測定
125

I 標識化合物の分析は、次の条件で行った。

試料： 125I-DRM099
カラム：関東化学 Mightysil 3.0mmI.D×50mm
移動相：水/アセトニトリル混液(7:3)

図 1 ベースラインノイズ(125I 測定)

このベースラインノイズには、スパイクノ1回目イズが現れるという特徴があり、このノイズの形状は MS 4)や GC/MS 3) のものと似ている。
2回目

このベースラインノイズをフーリエ変換して得られたパワースペクトルを、図 2 に示す。
3回目

4回目

5回目

6回目

0
図 2 Power Spectrum(1252.5I 測定)

5時間 (分)図3125

I-DRM099 のクロマトグラム(試料の放射能濃度：133.5kBq/mL)

実測パワースペクトル（ギザギザの線）にFUMI 理論のノイズモデルの式（滑らかな線）を最小 2 乗フィッティングしたところ、図にピーク形状が毎回少し異なるのは、ベースラ示すようにフィッティングの度合いは良かっインノイズが主な原因であると考えられる。

た。フィッティングにより計算されたパラメ

ベースラインノイズが測定値のばらつきの主ーターは、ホワイトノイズの SD は 0、マル原因であることが FUMI 理論の前提である

コフ過程の SD は 4.02×10 -2、マルコフ過程のが、この前提は満たされていると考えられる。

自己相関係数は 0.39 であった。

125

ホワイトノイズ成分が 0 となるのは、ＭＳ等結果を表 1 に示す。濃度が高くなるに従って、125のノイズと同様の性質である。

I-DRM099

I-DRM099 の 4 濃度 6 回の繰り返し測定の測定値の RSD は小さくなることが分かる。のクロマトグラム（同じ条件での繰り返し測表 1 125I-DRM099 の測定結果定の結果）を図 3 に示す。このときの試料の放射能濃度は、133.5kBq/mL である。
123456meanSD%RSD

44.5
2.88
3.50
1.75
2.35
1.71
2.11
2.38
0.70
29.4

放射能濃度(kBq/mL)
89.0
133.5
267.0
6.20
13.1
20.7
6.83
10.4
19.9
7.29
10.7
20.1
8.52
13.0
19.2
8.10
11.6
20.1
9.20
10.9
21.0
7.69
11.6
20.2
1.12
1.18
0.62
14.5
10.1
3.06

50

R.S.D (%)

長半減期核種測定条件のベースライン（図401）と同様に、スパイクノイズが現れる特徴的30な形状を示した。このベースラインノイズを20フーリエ変換して得られたパワースペクトルを、図 6 に示す。

1000

100

200300

放射能濃度 (kBq/mL)

図 4 125I-DRM099 を測定したときの FUMI理論による精度予測と繰り返し測定から求めた精度の比較
測定値の RSD の濃度に対するプロットは、精度プロファイルと呼ばれている。図４の曲線は FUMI 理論から推定した RSD を表し、●は繰り返し測定による RSD であり、バーはχ2

図 6 Power Spectrum(123I 測定)

分布から計算した繰り返しによる RSD の95%信頼区間である。

このパワースペクトルにも 125I の測定と同図 4 より、FUMI 理論から推定した精度と様に FUMI 理論のモデルをフィッティングし実測から推定した精度は良好に一致することた。得られたパラメーターは、ホワイトノイが分かる。

ズの SD は 0、マルコフ過程の SD は 3.20×10-2、マルコフ過程の自己相関係数は 0.56 であっ短半減期核種の測定結果
次に、実際に用いられる核種である
123た。ホワイトノイズの SD は、長半減期核種の測定の場合と同様で 0 であった。

I(T1/2:13.27h)の標識化合物の測定を行い、今回の測定で得られた Na123I のクロマトグ長半減期核種の測定と同様の検討を行った。

ラムを図 7 に示す。このときの試料の放射能試料は、逆相の HPLC カラムに保持しない濃度は、136.3kBq/mL である。

Na

123I とした。実際には，このような化合物を HPLC-RI で測定することはないが、減衰の影響が無視できる十分に短い時間内での繰り返し測定を行うためのモデル測定として、この系を設定した。Na123I の測定条件におけるRI 検出器のベースラインは図 5 の通りであった。

図 5 ベースラインノイズ(123I 測定)

50

1回目

R.S.D(%)

40

2回目

3020
10

3回目

00100

200300400

放射能濃度 (kBq/mL)

図 8 Na123I を測定したときの FUMI 理論による精度予測と繰り返し測定から求めた精度の比較

4回目

5回目

繰り返し測定から求めた精度と FUMI 理論から計算された精度とを比較すれば、図 4 の場合と全く同様に、この場合も FUMI 理論の6回目推定精度と実測精度は良好に一致することが0

1
時間 (分)

2

図 7 Na123I のクロマトグラム(試料の放射能濃度：136.3kBq/mL)分かる。

Ｄ．考察
HPLC-RI のベースラインノイズのパワースペクトルは右下がりであり、 FUMI 理論に基

4 濃度 6 回の繰り返し測定の結果は表 2 にづくパラメーター(ホワイトノイズの SD、マ示す通りであった。図 8 は、この結果のプロ

ルコフ過程の SD、マルコフ過程の自己相関ットである。長半減期核種の実験結果と同様係数)でノイズの確率論的性質を記述できるな右下がりの精度プロファイルが得られた。

ことを確認した。本研究に用いた HPLC 分析のベースラインは FUMI 理論では扱っていな

123456meanSD%RSD

123I の測定結果

表2Na26.3
5.36
4.70
2.77
6.93
4.66
2.214.44
1.73
39.0

放射能濃度(kBq/mL)
65.7
136.3
277.7
12.6
28.7
60.1
11.3
27.7
54.9
12.7
29.0
63.8
14.0
28.3
62.4
10.1
29.4
60.4
13.3
30.1
58.4
12.3
28.9
60.0
1.390.83
3.13
11.3
2.88
5.22

いスパイクノイズを含んでいる。しかし、図2 と 6 のモデルでのフィッティングの良さ、
図 4 と 8 の理論と実験の一致から、図中に含まれているスパイクノイズは無視できる程度であり、FUMI 理論で精度推定が可能であると結論できる。
短半減期核種の標識有機化合物の HPLC-RI
分析における精度推定における FUMI 理論の応用可能性を検討するにあたり、実験の都合上，次の試料を用いた。長半減期核種の試料としては 125I の標識有機化合物，短半減期核種の試料としては Na123I である。どちらの場

Soc. Jpn., 48, 248-253 (2000)

合も FUMI 理論の推定精度と実測精度とが一Ｆ．研究発表致したことから、3 段論法により、HPLC-RI

１．論文発表分析での短半減期核種の標識有機化合物の精なし

度は、1 回の測定から推定できることが分か

２．学会発表第 48 回放射化学討論会った。
長半減期核種の実験では、6 回の繰り返し

放射性医薬品分析における FUMI 理論にに必要な測定時間は 30 分（＝6×5 分）であ基づいた分析値の信頼性評価

り、この間の放射能の減衰は約 0.024％であ(第一 RI 研究所、国立衛研)○北島昭人、る。一方、高濃度での試料の測定値の RSD は

田沢周作、初芝清徳、南澤孝夫、松田り

約 3％であったので、この放射能の減衰は測え子、林譲

定値のばらつきにはほとんど影響しないと考えられる。短半減期核種の実験では、6 回のＧ．知的財産権の出願･登録状況

測定時間（12 分＝6×2 分）における放射能の１．特許取得

減衰は約 1％である。高濃度での試料の測定なし

値の RSD は約 5％であり、放射能の減衰は無２．実用新案登録なし

視できる。

３．その他なし

Ｅ．結論
FUMI 理論の利用により、HPLC-RI 分析での正確かつ効率的な精度推定が可能となった。

【参考文献】
1) 林譲，松田りえ子：HPLC 分析の精度－分析の信頼性を知るために－，林純薬工業(1999)
2)

Hayashi,Y.,

Matsuda,R.:

Deductive

Prediction of Measurement Precision from
Signal and Noise in Liquid Chromatography.
Analytical Chemistry, 66, 2874-2881 (1994)
3) 岩木和夫, 大羽宏, 勝峰万里, 小沢さやか,
松田りえ子, 林譲：ダイオキシン類のGC/HRMS 測定による検出下限の推定法の比較, 環境化学, 11, 173-180 (2001)
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Theory for Quantitative Mass Spectrometry
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