質量分析（MS）は高い選択性と高いダイナミックリニアレンジで生体毒素¹を解析できるパワフルな技術であり、藻類ブルーム、シアノバクテリア、魚類およびその他の生体試料中のミクロシスチンやノジュラリンを含む多くの種類の強力な肝臓毒素を1回の分析で定量することができます^2-3。

富栄養化と称される現象により、淡水および海水生態系中での有害なシアノバクテリアのブルーム形成が促進されます⁴。このブルームから、構造および物理化学的特性が異なるさまざまな毒性代謝物が産生されます。検出頻度の高いシアノトキシンには、ミクロシスチン、ノジュラリン、シリンドロスパーモプシンおよび神経毒素などがあり、生態系やヒトの健康への脅威となっています⁵。これら有毒シアノバクテリア種のブルームはさまざまな表流水中に形成されますが、ヒトへの主な曝露経路は飲料水を介する経路であるため、規制当局から水の摂取に関する勧告が発せられる場合もあります^6-8。

例えば、世界保健機関（WHO）はミクロシスチン-LR（MC-LR）の暫定的なガイドライン値を1 μg/Lに設定しています⁹。米国環境保護庁（EPA）は10日間の曝露に基づいた飲料水中のMC-LRの保健勧告値を、幼児および6歳以下の小児に関しては0.3 μg/L、成人に関しては1.6 μg/Lに設定しています¹⁰。カナダではMC-LRの最大許容濃度（MAC）を1.5 μg/Lに設定しています¹¹。

従来、地表水中のこれらの毒素の解析には、紫外線（UV）検出を用いる高速液体クロマトグラフィー（HPLC）、またはガスクロマトグラフィー（GC）などの方法が使用されていました。しかし、これらの方法には特にクロスコンタミネーションの可能性という制約があり、偽陽性の結果が生じる可能性がありました。

生体毒素検出への質量分析の使用

環境中の自然毒素の化学構造は多様であり、ミクロシスチンを含む幅広い種類の毒素の1回のランでの包括的な解析には液体クロマトグラフィータンデム質量分析（LC-MS/MS）が理想的なツールとなります。

LC-MS/MSが以下のことを可能にします。

• 向上した感度による低濃度の毒素の検出
• 容易なサンプル調製および迅速な結果入手によるパフォーマンスの向上
• 向上した頑健性による多様なサンプルタイプの解析
• 高い特異性による結果の精度と信頼性の向上

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1. Flores, C.; Caixach, J. An integrated strategy for rapid and accurate determination of free and cell-bound microcystins and related peptides in natural blooms by liquid chromatography–electrospray-high resolution mass spectrometry and matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight/time-of-flight mass     spectrometry using both positive and negative ionization modes. Journal of Chromatography A 2015, 1407, 76–89. doi: 10.1016/j.chroma.2015.06.022
2. Cameán, A.; Moreno, I. M.; Ruiz, M. J.; Picó, Y. Determination of microcystins in natural blooms and cyanobacterial strain cultures by matrix solid-phase dispersion and liquid chromatography-mass spectrometry. Analytical and Bioanalytical Chemistry 2004, 380(3), 537–544. doi:  10.1007/s00216-004-2755-2  
3. Moreno, I. M.; Molina, R.; Jos, A.; Picó, Y.; Cameán, A. M. Determination of microcystins in fish by solvent extraction and liquid chromatography. Journal of Chromatography A 2005, 1080(2), 199–203. doi: 10.1016/j.chroma.2005.05.029
4. Corbel, S.; Mougin, C.; Bouaïcha, N. Cyanobacterial toxins: Modes of actions, fate in aquatic and soil ecosystems, phytotoxicity and bioaccumulation in agricultural crops. Chemosphere 2014, 96, 1–15. doi: 10.1016/j.chemosphere.2013.07.056
5. Sanseverino, I.; Conduto, D.; Pozzoli, L.; Dobricic, S.; Lettieri, T. Algal bloom and its economic impact; EUR 27905; European Commission, Joint Research Centre: Ispra VA, Italy, 2016. http://www.matrixenvironment.com/2016_algae_bloom_and_economic_impact.pdf
6. Buratti, F. M.; Manganelli, M.; Vichi, S.; Stefanelli, M.; Scardala, S.; Testai, E.; Funari, E. Cyanotoxins: Producing organisms, occurrence, toxicity, mechanism of action and human health toxicological risk evaluation. Archives of Toxicology 2017, 91(3), 1049–1130. doi: 10.1007/s00204-016-1913-6
7. United States Environmental Protection Agency. Ground Water and Drinking Water: Drinking Water Health Advisory Documents for Cyanobacterial Toxins. https://www.epa.gov/ground-water-and-drinking-water/drinking-water-health-advisory-documents-cyanobacterial-toxins
   
8. Makarewicz, J. C.; Boyer, G. L.; Lewis, T. W.; Guenther, W.; Atkindson, J.; Arnold, M. Spatial and temporal distribution of the cyanotoxin microcystin-LR in the Lake Ontario ecosystem: Coastal embayments, rivers, nearshore and offshore, and upland lakes. J. Great Lakes Res. 2009, 35, 83–89. doi: 10.1016/j.jglr.2008.11.010
9. World Health Organization. Cyanobacterial toxins: Microcystin-LR in drinking-water. Background document for preparation of WHO Guidelines for drinking-water quality. World Health Organization, 2003.  https://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/cyanobactoxins.pdf
10. United States Environmental Protection Agency. Drinking Water Health for the Cyanobacterial Microcystin Toxins; EPA Document Number 820R15100; United States Environmental Protection Agency, Office of Water, Health and Ecological Criteria Division: Washington, DC, 2015. https://www.epa.gov/sites/production/files/2017-06/documents/microcystins-report-2015.pdf
11. Government of Canada, Health Canada. Guidelines for Canadian Drinking Water Quality: Guideline Technical Document – Cyanobacterial Toxins. 
    https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/guidelines-canadian-drinking-water-quality-guideline-technical-document-cyanobacterial-toxins-document.html