フロンティアを押し広げる: 環境中の化学物質空間の地図をどこまで描けたか

Tokyoアムステルダム大学の助教授であるSaer Samanipour博士とその研究チームは、アメリカ化学会誌（JACS Au）に論文を発表しました。彼らは、環境中のすべての化学物質を追跡することの難しさについて述べています。Samanipour博士は現在の研究を検討した結果、これらの化学物質を事前にすべて管理することは現時点では不可能であると結論付けています。

サマニポール氏とそのチームは、機械学習とAIが非常に重要であると考えています。これらの技術は、私たちが接触するすべての分子を検出し識別する方法を改善するのに役立ちます。科学者たちは、これらの化学物質の総量を「エクスポゾームケミカルスペース」と呼んでいます。

サマニポールによると、

使用されている化学物質についてはほとんど情報がなく、新しく製造されている化学物質についての情報はさらに少ないです。私たちが接触するすべての化学物質のうち、特定されているのは2%未満に過ぎません。

現在の方法は受動的であり、化学物質に曝露された影響を観察した後にのみ行動を起こしています。その後、これらの化学物質が健康や環境にどのように影響を与えるかを研究します。この反応的なアプローチは、多くの危機を引き起こしてきました。PFAS化学物質は最近の例です。他にも、難燃剤、PCB、CFCに関する問題があります。

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規制は主に大量生産された特定の分子構造を持つ化学物質を対象としていますが、人工的なものや自然に存在するものに関わらず、私たちがあまり知らない化学物質が多く存在します。自然に存在する化学物質や人間が作り出した化学物質から変化したものはしばしば無視されます。従来の方法では、これらの化学物質のほんの一部しか記録されておらず、変化したバージョンを見落としたり、結果が不確実であることが多いです。

最近のJACS Auのレビューでは、エクスポゾーム化学空間のマッピングに関する取り組みが取り上げられています。従来の化学分析は、既知あるいは予想された構造に焦点を当てる傾向があり、その結果として多くの「予想外の」化学物質が見逃されることがあります。ノンターゲット分析（NTA）は、そうした見落とされた化学物質を見つける手助けをしますが、限界もあります。過去5年間でNTAによって1600種類の化学物質が特定されましたが、毎年約700種類の新しい化学物質がアメリカ市場に導入されています。

サマニプールは次のように強調しています。

• この問題を解決するために、データに基づいたアプローチが必要です。
• 既存の化学データベースから情報を引き出すために、データマイニングの努力を強化すべきです。
• 利用可能な分析データの過去分析を行い、特定の化学空間を拡大することが求められます。
• AIはエクスポゾームの化学空間の構造と範囲を理解する助けとなります。

サマニポウル氏は、アムステルダム大学の生物多様性と生態系ダイナミクス研究所と協力しています。また、インペリアル・カレッジ・ロンドンの公衆衛生学部およびクイーンズランド大学の環境健康科学アライアンスとも共同で活動しています。この研究は、TKI ChemistryNLとアムステルダム大学データサイエンスセンターの資金提供を受けています。

我々が日常的に接する化学物質すべてを研究することは極めて困難です。サマニプール氏も、この研究をキャリアの間に完了するのは難しいと考えています。しかし、この課題に取り組み、それについて話し合い、理解を深め始めることが重要です。