自然毒および淡水中毒素のモニタリング

質量分析法 (MS) はバイオトキシンを分析するための強力な手法です (1)。これは、その高い選択性と広い定量範囲、そして天然ブルーム、シアノバクテリア株、魚類やその他の生物学的サンプル中のミクロシスチンやノジュラリンをなど多くの強力な肝毒素を1回の分析で定量できる能力を備えている (2-3)ためです。

富栄養化と呼ばれる現象は、淡水および海洋の生態系で有害なシアノバクテリアのブルームの自然発生を促進します (4)。これらのブルームは、構造的および物理化学的性質が多様な有毒代謝産物を生成します。頻繁に検出される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、神経毒などがあり、これらは生態系や人の健康に脅威を与えています (5)。これらの有毒なシアノバクテリアブルームの大量発生はさまざまな表層水源に存在しますが、ほとんどの人にとっての主な曝露経路は飲料水であり、規制当局から摂取勧告が出る可能性があります (6-8)。

たとえば、世界保健機関 (WHO) のミクロシスチン‐ LR (MC-LR) の暫定ガイドラインでは、上限値は 1 μg/L です (9)。米国環境保護庁(EPA)のMC-LRに対する10日間の飲料水健康勧告は、6歳までの乳幼児および子供は0.3μg/L、成人は1.6μg/Lを上限としています (10)。カナダでは、MC-LRの最大許容濃度（MAC）は1.5μg/Lです (11) 。

従来、表層水に含まれるこれらの毒素の分析には、高性能液体クロマトグラフィー (HPLC) と紫外線 (UV) 検出器を使用して分析されてきましたが、ガスクロマトグラフィー (GC) などの他の手法も用いられています。ただし、これらのアプローチには限界があり、特に交差汚染の可能性がある場合、偽陽性のリスクが高くなります。

バイオトキシン検出のための質量分析への移行

環境中の自然毒の化学構造の多様性を考えると、液体クロマトグラフィータンデム質量分析法 (LC-MS/MS) は、ミクロシスチンを含む広範囲の毒素を 1 回の分析で包括的に分析するのに最適なツールです。

LC-MS/MSを使用することで、以下の利点があります：

低濃度の毒素検出に対する感度の向上
サンプル前処理の簡素化により、結果が得られるまでの時間が短縮される
多様なサンプルタイプに対応するための堅牢性の向上
結果の精度と信頼性を向上させるための特異性の向上

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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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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