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환경 독성 위해 평가를 위한 대체시험 모델의 개발 동향
환경 독성 위해 평가를 위한 대체시험 모델의 개발 동향 저자 김연주 (The Babraham Institute)
등록일 2023.04.07
자료번호 BRIC VIEW 2023-T07
조회 1368  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
요약문
우리는 수많은 화학 물질에 둘러싸여 살아간다. 통계적으로, 연간 1,000만 개의 새로운 화합물이 생성된다고 알려지며, 이것은 매시간 1,000개의 새로운 화합물이 합성되고 있다는 것을 의미한다. 이러한 물질의 제조, 사용 및 폐기 등의 전 과정에서 잠재적으로 인간이나 환경에 미칠 수 있는 영향을 평가하는 과정을 환경 독성 위해 평가라고 한다. 역사적으로 수많은 척추동물이 환경 독성 위해 평가에 이용되어 왔으며, 여전히 일부 평가 항목은 전적으로 동물을 이용한 실험에 의존하고 있는 경우도 있다. 오늘날, 동물 복지에 대한 인식이 높아지면서 이러한 과정에서 동물 시험을 대체할 수 있는 모델 및 방안을 마련하고자 하는 노력이 활발하게 이루어지고 있다. 이 문서에서는 동물 시험의 필요성을 줄일 수 있는 가능성이 있다고 제안되고 있는 개념과 실제 개발 및 검증되고 있는 시험법에 대해 논의하고자 한다.
키워드: 환경 독성 위해 평가, 동물 실험, 대체 시험법
분야: Environmental_Biology

목 차

1. 서론
2. 본론
2.1. 환경 독성 위해 평가
2.2. 척추동물을 이용한 생태독성 평가에 대한 대안 개발의 필요성 – 규제 측면
2.3. 비 시험 방식의 화학 물질 위험성 평가
2.4. 대체 시험법
3. 결론
4. 참고문헌


1. 서론

Russell과 Burch에 의해 '3R' 개념(Replacement-대체, Reduction-감소 및 Refinement-개선)이 제안된 지 반세기가 넘었다 [1]. 최근에는 동물실험 자체가 비윤리적이라는 입장보다는 실험동물의 인도적 관리와 사회적 책임의 중요성이 강조되는 경향이 있으며, 이러한 맥락에서 전통적인 3R 이외에 Refusal(연구자는 얻은 지식이 동물에 대한 피해를 정당화하지 못하는 경우 연구 진행을 거부함으로써 동물에 대한 피해를 줄여야 한다)과 같은 개념이 추가적으로 고려되어야 한다는 주장도 있다. 현재 국제 학계와 규제 기관들은 동물 실험의 수행에 앞서서 재현성(Reproducibility), 신뢰성(Reliability), 생태 관련성(ecological Relevance) 및 규제 가능성(Regulatory acceptance) 등을 신중하게 고려할 것을 장려한다. 동물 복지에 대한 사회적 관심이 높아지면서, 지난 20여 년 동안 생태독성시험에 비 포유류를 활용한 대체 접근 방식의 개발은 상당한 진전을 이루었다. 하지만, 독성학적 정보가 비교적 제안되어 있는 화학물질 및 오, 폐수의 위험 평가는 여전히 동물 실험에 크게 의존하고 있으며, 매년 수십만 마리의 동물이 여기에 사용된다 [2, 3].

아래의 그림 1은 2021년 발표된 2018년 기준 유럽연합에서 총 사용된 동물의 수 및 분야를 대략적으로 보여준다. 사용되는 동물의 종을 보면 설치류 외에 어류(26.2%)의 사용이 두 번째로 많은 것을 볼 수가 있으며, 어류는 기초 과학 연구 분야를 비롯하여 화학 물질의 독성을 평가하거나 규제 방안 마련을 위한 목적으로도 많이 사용된다. 평가 및 규제 방안 마련 분야가 전체 동물이 사용되는 분야에서 차지하는 비율은 약 18%에 이르며, 여기에는 발암성, 최기형성, 신경독성, 발달독성 등 화학 물질의 규제를 위해 실시되는 모든 종류의 독성 평가와 환경에 대한 영향을 평가하는 생태 독성 평가가 포함된다.
 


2018년 유럽 연합 기준 총 동물 사용 현황 및 종(왼쪽)과 동물이 주로 사용 분야(오른쪽)
그림 1. 2018년 유럽 연합 기준 총 동물 사용 현황 및 종(왼쪽)과 동물이 주로 사용 분야(오른쪽) [4]


2. 본론

2.1. 환경 독성 위해 평가

환경 독성 위해 평가는 오염 물질의 잠재적 존재 또는 사용으로 인해 환경 및 인간의 건강에 위험을 끼칠 가능성이 있는지 평가하는 것을 의미한다. 일반적인 환경 독성 위해 평가는 1) 환경에 있는 유기체와 해당 유기체가 속한 개체군, 커뮤니티 및 생태계에 대한 화학 물질의 유해성을 식별하고, 2) 화학 물질의 생산, 처리, 사용 및 폐기로 인해 방출되는 화학 물질의 환경 농도를 예측하여 위험과 노출을 특성화하고, 3) 해당 물질의 위해도를 파악하여 문서화하고 규제 방안을 마련하며, 4) 필요한 경우 정기적으로 모니터링하는 것으로 구성된다. 환경에 대한 화학 물질의 위험성을 평가하는 규정 및 내용은 물질의 사용 목적에 따라 다르다. 예를 들어, 의약품, 산업용 화학 물질, 농약 및 사료 첨가제 등의 물질은 해당 국가의 각각 물질에 대한 고유 규정 하에 관리된다. 이로 인해 각 나라마다 요구되는 시험 방법이나 제출해야 하는 데이터가 다를 수 있으므로, 종종 기업들이 상품을 다른 국가에 수출하고자 할 때에, 현지의 규정에 따라 척추동물을 대상으로 시험을 새롭게 수행하거나, 기존의 시험에 추가적으로 다른 종을 대상으로 시험을 수행해야 하는 경우도 있다.

어류를 사용한 생태독성 평가 초반에는 상대적으로 수명 주기가 긴 종의 성어를 일반적으로 사용하였으나, 최근에는 화학 물질의 급성 치사율과 생존, 성장 및 번식력에 영향을 미칠 수 있는 만성적이지만 치명적이지 않은 영향을 평가하기 위해 상대적으로 크기가 작고 수명 주기가 짧은 종의 초기 발달 단계를 사용한 평가의 중요성에 대한 인식이 높아졌다 [5, 6]. 척추동물의 사용을 가능한 줄이기 위해서 폐수의 급성 독성 평가에 성어 대신 배아를 활용하는 방법이나, 만성 및 아만성 시험에서 배아를 이용하는 것의 민감도가 충분한가와 같은 연구가 활발히 진행되고 있다 [7].

현재 화학 물질의 위험성 평가에 쓰이는 어류의 양보다 폐수 독성 평가에 사용되는 어류의 양이 더 많다. 왜냐하면 일반적으로 산업용 폐수는 포함된 화학 성분의 양이 가변적이며, 수량이나 유속에 의해 오염도가 변할 수 있으므로 종종 정해진 빈도로 지속적 모니터링이 요구되는 것이 보통이기 때문이다. 또한, 산업체 및 도시의 폐수 처리 시설이 지속적으로 개선되고 있기 때문에 폐수에 대한 급성 독성 시험이 종종 무의미해질 수 있다는 점을 감안하여 급성 독성 시험보다는 만성 독성 시험에 초점을 맞추는 것이 더 바람직할 것이다. 종합적으로, 어류에서 만성 독성을 일으킬 가능성이 있는 폐수 성분을 가려내는 신속한 분석 방법의 개발이 필요한 시점이다.

2.2. 척추동물을 이용한 생태독성 평가에 대한 대안 개발의 필요성 – 규제 측면

미국의 경우에는 1980년대 이후부터 통상적으로 신규 화학 물질의 등록 및 기타 목적을 위해 QSAR(구조 활성의 정량적 관계, Quantitative Structure Activity Relationship) 접근법을 활용해 왔으며 [8], 특히 시험 시료의 부피가 크거나 예상되는 독성이 높을 경우 이러한 접근법이 광범위하게 적용된다. 또한, 이미 구조적으로 유사한 물질에 대한 실험 데이터가 있는 경우, 생체축적률 등에 대한 추가적인 실험을 생략하기 위한 목적으로 물질그룹화(Read-across) 접근법을 적용하여 잠재적인 독성을 예측하는 방법도 점점 더 많이 활용되고 있다. 미국 환경보호국(EPA)에 의해 제안된 개념인 NAM은 New approach methodologies 즉, 새로운 접근법 방법론으로 동물 시험을 대신하여 화학적 위험 및 위험 평가에 대한 정보를 제공하는 데 사용할 수 있는 모든 기술, 방법론 그리고 접근법 또는 이들을 통칭하는 용어로 세포주를 사용한 시험관 내 시험법 또는 분석법과 컴퓨터 기반 예측 모델을 사용하는 인-실리코 알고리즘 및 QSAR이 모두 포함된다 [9].

유럽 연합의 경우, 화학 물질의 등록, 평가, 승인 및 제한은 화학물질관리제도(Registration, Evaluation, Authorisation & Restriction of Chemicals, REACH)에 의해 관리된다. REACH에 따르면, 척추동물을 대상으로 한 시험은 최후의 수단으로 선택되어야 하며, 척추동물 시험 제안서에는 대체 방안에 대한 충분한 고려가 있었음을 입증해야 한다 [10]. 또한, 이 시험 제안서에는 어류에서 QSAR 모델을 활용한 생물학적 축적 및 장/단기 독성 예측에 대한 내용이 포함되어야 한다 [11]. 이미 화장품의 독성을 평가하기 위해 QSAR모델을 사용하도록 하는 규정 1223/2009을 통해 화장품 독성 평가에서 동물 실험을 금지시킨 바 있으며 [12], 유럽 식품 안전청의 수생 생물에 대한 식물 보호 제품의 위험 평가 지침에서는 농약, 살충제 및 그 대사산물에 대해 비-시험 방법이 고려될 수 있는 방안과 정보 요구 사항을 다루고 있다 [13].

한국, 일본, 중국, 대만, 터키 등의 다른 나라에서도 QSAR과 Read-across 접근법을 활용하려는 논의가 활발하게 이루어지고 있으며, 특히 한국의 경우에는 국립환경과학원에 의해 2020년부터 화학 물질의 유해성 평가에 동물 실험을 대체하기 위한 방안을 마련하고, 검증하기 위한 광범위한 사업이 추진되고 있다. 이러한 예를 통해 동물 실험에 대한 대안적 접근 방식이 서서히 규제화되고 있음을 유추해 볼 수 있지만, 화학 물질의 다양성과 위해성 평가의 복잡성 때문에 여전히 규제 기관에서 이러한 방법을 수용하고 구현하는 영역, 범위 및 속도는 다양하다.

2.3. 비 시험 방식의 화학 물질 위험성 평가

QSAR 모델
QSAR 모델은 화학적 구조가 유사한 물질은 유사한 생물학적 활성을 가질 것이라는 유사성의 원칙을 전제로 하는 대표적인 비-시험 방식이다. 이 모델에서는 물질의 물리적, 화학적 및 생물학적 특성이 분자의 기하학적 또는 전자적 특성(즉, 구조)과 관련이 있다고 가정하고, 옥탄올 물 분배계수(octanol/water partition coefficients, Log Kow) 또는 화학 물질의 2차 또는 3차 구조에 대한 정보를 이용하여 생태 독성 평가변수를 예측하는 데에 활용한다. QSAR 모델은 실험적으로 측정된 화학 물질의 생물학적 활성, 화학 구조에 대한 구조 관련 특성 및 구조와 활성의 관계에 대한 정보를 바탕으로 한 데이터베이스를 바탕으로 구축되는 모델이므로 기본적으로 양질의 데이터 세트와 실험 및 모델 개발에 사용되는 방법의 신뢰성을 확보하는 것이 매우 중요하다 [14, 15].

QSAR 모델은 동물 실험 없이 1) 신속하게 화학 물질을 분류하거나 2) 위험성을 예측하고 평가하여 규제 방안을 마련하거나 3) 새로운 약물 물질 발견에 활용할 수 있다는 등의 여러 가지 장점이 있어 지난 20여 년 동안 제약 및 화학 산업 분야에서 광범위하게 활용되고 있다. 2007년에 OECD는 QSAR 모델을 검증하고 실험적 데이터에 대한 효과적인 대안으로써 활용될 수 있도록 하기 위해 5가지 관리 원칙을 발표한 바 있으며 이 원칙들은 유럽의 신규 화학 물질 관리 제도인 REACH에 통합되었다 [16]. 현재 실험적으로 테스트되고 있는 화학 물질의 구조적 작동 방식을 바르게 이해하고, 고품질의 데이터베이스를 구축한다면 향후 고정밀 QSAR 모델을 활용하여 실제적 연구를 대체할 수 있을 만큼의 결과를 제공할 가능성이 있다.

독성학적역치(Threshold of Toxicological concern, TTC)
사람이 식품을 통해 간접적으로 접촉하는 물질의 안전성을 평가하기 위해 제안된 독성학적 역치라는 개념도 비-시험 방식으로 화학 물질의 위험성을 평가하는 방법이다. 화학 물질에 대해 기존에 이미 확인된 독성값 데이터를 활용하는 이 접근 방식은 특정 물질에 대해 이미 알려진 ‘독성 유발 가능 최소 용량’ 즉 최대 무 작용량(No Observed Effect Level, NOEL)을 기준으로 인간에서 위험이 인지되지 않는 한계 노출 수준을 결정한다. 추가적인 테스트를 요구하기보다는 기존의 정보에 의존하는 이러한 TTC의 개념을 환경으로 확대 적용하기 위하여 "생태적 TTC" 또는 "eco-TTC"라고 하는 개념에 관한 연구가 국제 보건 환경 과학 위원회(HESI)를 중심으로 이루어지고 있다 [17]. 확률을 기반으로 한 통계적 분포의 형태로 다양한 화학 물질에 대해 관찰되지 않은 영향 농도를 예측하여 생태독성 정보를 요약하고, 구조적 또는 분류에 따라 잠재적인 독성을 예측하는 이러한 접근 방식의 확대 적용이 원활하게 이루어진다면, 향후 척추동물 시험의 필요성을 줄일 수 있는 가능성이 있다 [18].

2.4. 대체 시험법

어류 세포주를 이용한 화학물질의 급성 독성 예측을 위한 체외 분석법
화학 물질과 생명체 간의 상호 작용은 세포 수준에서부터 시작되므로 생태독성학 연구에서 세포주 이용 연구는 매우 중요하다. 최근에는 어류 유래 세포주를 활용하여 환경오염 물질을 연구하고, 생체 이물 대사, DNA 손상, 막 수송 및 산화적 스트레스와 같은 과정과 식균 작용 및 특정 단백질 합성과 같은 기능에 대한 화학 물질의 영향을 어류 세포주에서 평가하거나 [19], 독성 시험에 어류 세포주를 활용하여 잠재적으로 환경오염을 유발할 가능성이 있는 화학 물질에 대한 평가를 수행하기도 했다 [20]. 어류의 아가미 세포주를 이용하여 수행된 제지 공장 폐수의 오염 평가에서 무독성인 폐수와 급성 독성을 유발할 수 있는 폐수를 구분할 수 있음을 보였으며 [21], 또 다른 연구에서는 어류 아가미 세포를 이용한 광범위한 유기 화학 물질에 대한 독성 분석이 어류를 통한 독성 데이터와 거의 일치했다는 보고도 있다 [22].

이러한 새로운 접근 방식은 기존의 2D 세포 배양 방식에서 벗어나, 생체 내의 세포 환경과 유사한 환경에서 세포를 배양하는 3D 세포 배양 방식의 발전으로 더욱 탄력을 받고 있는데, 3D로 배양된 세포는 일반적으로 기존 방식으로 배양된 세포에 비해 안정성이 높고, 수명이 길다고 알려져 있다. 실제로, 무지개 송어의 1차 간세포를 3D 배양하여 만든 회전 타원체(spheroids)는 1개월 이상 유지가 가능했으며, 이를 활용하여 어류를 이용한 화학 물질대사에 관한 시험관 내 연구를 수행할 수 있었다 [23]. 또 다른 연구에서는 무지개 송어의 1차 아가미 세포를 이용한 모델을 활용하여 어류의 아가미 상피를 통해 화학 물질의 흡수 및 유출을 평가할 수 있음을 보였으며 [24], 좀 더 최근에는 이 시험관 내 아가미 시스템이 의약품의 물리화학적 특성이나 화합물의 흡수를 예측하기 위한 모델로 활용될 수 있다는 연구 결과도 발표되었다 [23, 25]. 또한 아가미 상피 세포를 이용하여 휴대가 가능하고 신속하게 수질 오염을 신속하게 평가할 수 있도록 하는 유체 바이오칩도 개발되었다 [24, 26].

어류 배아 활용 방안
전 세계적으로 어류 대신 어류의 배아를 대체하여 사용하려는 노력도 활발하게 진행되고 있다. OECD(경제 협력 개발 기구)에서는 실험동물의 사용을 대체하는 데 기여하기 위해 어류와 양서류의 수생 배아 단계에 기반한 두 가지 테스트 지침(OECD 236 – FET 및 OECD 248 – XETA)과 화학물질의 급성 독성 실험을 위한 어류 배아 급성 독성 시험을 실질적으로 검증하고 테스트 지침 (OECD 236)으로 채택한 바 있다 [27]. 실제로, 독일에서는 폐수의 급성 독성 평가를 위한 어류 시험[28]이 어류(Zebrafish, 제브라피시)의 배아에서 수정 후 48시간 노출 시험[29] 하는 방식으로 대체되었다. 특히, 어류의 배아를 활용한 이러한 시험 방법의 민감도가 급성 어류 치사율 시험과 유사한 것으로 나타나 매우 유망한 대안 시험일 수 있다는 결과가 발표된 바 있다 [30]. 또한, 어류 배아의 경우 유전자의 약 90%가 배아 발생 중에 활성화되므로 급성 독성 외에도 어류의 배아를 활용한 독성 시험은 독성발현경로(Adverse Outcome Pathways, AOP)의 파악에 활용할 경우 어류의 만성 생태 독성 효과 예측에 유용하게 활용될 수 있는 가능성이 있다.

하지만, 아직까지 어류 배아를 이용한 시험이 어류 급성 독성 시험을 완전히 대체하고 있지는 못하고 있다. 어류의 배아를 사용한 독성 시험의 한 가지 문제점은 어류의 종에 따라 발생 단계 및 융모막의 두께 및 투과성이 다르며, 이러한 차이가 오염 물질에 대한 민감도에 영향을 미칠 수 있다는 점이다 [31]. 또한, 배아의 융모막의 투과성 때문에 유충이나 치어에서 관찰할 수 있는 생체 내 대사를 대체할 수 없을 것이라는 우려도 제기된다. 실제로, 몇 가지 큰 분자상 물질(예:4차 암모늄)은 융모막을 통과할 수 없다고 알려져 어류 배아를 이용하는 독성 시험의 경우 일반 어류를 대상으로 하는 시험의 48시간에 비해 96시간으로 노출 시간이 연장되기도 했다. 또한, 어류 배아의 대사능의 차이 때문에 알릴 알코올과 같은 특정 물질의 독성이 과소평가되거나 반대로 치어보다 배아에서 더 민감한 특정 물질이 있을 수 있음으로 배아를 이용한 시험이 어류 급성 독성 시험의 대안으로써 적합한 지 여부에 대해서는 좀 더 많은 연구가 필요하다.

어류 생체축적 시험의 대안
수생 생물에서 화학 물질의 생체 축적은 흡수, 분포, 대사 및 배설 과정에 의해 좌우되며, 어류의 경우 이 과정 각각은 어느 정도 정량화될 수 있는데 일반적으로 화학 물질의 물리화학적 특성에 크게 좌우된다고 알려져 있다. 이러한 물리화학적 특성 중 하나가 옥탄올-물 분배계수(log Kow)로, 이는 화학물질이 지질로 분할될 가능성의 정도를 나타내며 화학물질이 생물 축적 가능성을 스크리닝 할 때 사용되어 온 기준이기도 하다. 하지만, 이 방법은 체내에 화학 물질이 유입된 후 거치는 흡수, 분포, 대사 및 배설 과정을 모두 고려하지 않으므로 여기에만 의존할 경우 화학 물질의 축적 가능성이 과대 평가될 수 있다는 문제점이 있다.

최근에는 화학 물질의 생물 축적 가능성을 예측하기 위한 QSAR 모델이 개발되기도 했으며, 고전적인 log know 뿐만 아니라 어류에서의 화학 물질 변형률 추정치를 감안한 모델을 마련하여 보다 생체 내 환경을 반영한 예측 모델을 개발하려는 시도도 계속되고 있다.

만성 생태독성 시험의 대안
현재까지 대체 시험 방법은 급성 독성 시험에 사용되는 총 어류 사용량을 줄이는 데에 중점을 두었다. 하지만, 아만성 폐수 시험에서 전체 수명 주기 분석에 이르는 만성 독성 시험은 급성 독성 시험을 포함한 다른 어떤 수생 시험보다 더 많은 어류를 필요로 하기 때문에 검사 빈도를 줄이거나 만성 검사를 전면 대체하려는 노력이 계속되고 있다.

이런 노력의 초반에는 기존의 분석법을 어류의 배아에서 활용하는 방안이 고려되었다. 어류와 어류 배아를 이용한 시험 결과가 정확히 일치하지 않는 문제가 있었지만, 일부 초기 수명 단계 시험에서 얻어진 신뢰할 수 있는 정보를 바탕으로 급성 무영향농도(NO Observed Effect Concentration, NOEC)를 외삽하여 사용하고자 하는 시도도 있었다 [32]. 하지만, 이러한 테스트 지침 [32]을 통한 분석이 통계적으로 신뢰하기 어렵다는 근본적인 문제가 제기되면서 [33] 이후 OECD 시험 지침 210이 개정되고 절차에 사용되는 어류의 수는 다시 증가되었다.

양서류에서의 생태독성 시험
양서류에 대한 생태독성 시험에서는 일반적으로 제노푸스 라에비스(Xenopus laevis) 종을 사용하며, 표준화된 최초의 양서류 이용 실험 방법은 ‘개구리 배아에서의 최기형성 발생 분석을 위한 제노푸스 테스트이다 [34]. 이 시험은 필요한 화학 물질의 양이 적고, 신속하게 실험을 진행(96시간)할 수 있다는 장점이 있기 때문에 독성 물질의 스크리닝을 위해 매우 적합한 방식이다. 또한, 전체적인 실험 과정이 규제에 의해 제한되지 않는 배아 단계에서 수행되기 때문에 포유류를 이용한 발달 독성 평가에 좋은 대안으로 여겨진다.

이외에도 2009년 발표된 OECD의 테스트 지침 ‘양서류 변태 분석법 [35]’에서는 올챙이를 이용하여 갑상선의 정상적인 기능을 방해할 수 있는 물질을 스크리닝 하는 방법을 제시하고 있으며, 갑상선 항진 기능을 가진 물질은 개구리의 변태를 가속화하고 항갑상샘 화합물은 변태를 늦추고 갑상선 구조를 변경한다는 특성을 이용한다. 이후 2015년에는 양서류를 이용한 성장 및 발달 분석법 [36]이 OECD의 테스트 지침으로 발표되기도 했다. 이 분석은 초기 발달, 변태, 생존, 성장 및 부분 생식 성숙을 평가함은 물론 에스트로겐, 안드로겐 또는 갑상선 매개 생리학적 과정을 표적으로 하는 특정 내분비 독성을 특성화하도록 평가변수를 개발하여 화학 물질의 부작용에 대해 보다 포괄적인 농도 반응 정보의 추적을 가능하게 한다.

형질전환 모델을 활용한 내분비 교란 물질의 생태독성학적 평가
최근에는 어류와 양서류의 형질전환을 통해 내분비 교란 물질을 선별할 수 있는 모델이 개발되었다. 이들 역시 전체적인 실험 과정이 규제에 의해 제한되지 않는 배아 단계에서 수행되는 장점이 있으며, 특히 형광 단백질을 사용하여 화학 물질의 생체 내 에스트로겐 [37]이나 안드로겐 [38] 축에 대한 영향을 시각화할 수 있다는 장점이 있는 바이오센서 시스템이다.

2019년 OECD는 형질전환 제노푸스 배아를 사용하여 ‘제노푸스 배아 갑상선 신호 분석법’ (테스트 번호 248)을 검증하고 통과시켰다. 이 모델에서 GFP (Green fluorescent protein, 녹색형광단백질)의 발현은 TH/bZIP 유전자 즉 직접적인 갑상선 호르몬 반응 유전자 및 양서류 변태 조절에 관여하는 잘 특성화된 전사 인자의 발현 수준과 관련이 있으며 [39], 잠재적인 갑상선 활성 물질을 시각적으로 식별할 수 있다. 또한, 2021년 OECD는 형질전환 모델을 기반으로 하여 에스트로겐 수용체를 통해 작용하는 내분비 활성 물질을 검출하는 EASZY 분석(테스트 번호 250)에 대한 지침을 검증하고 통과시켰다. 이 방법은 형질전환 cyp19a1b-GFP 제브라피시 배아를 사용하여 에스트로겐 수용체를 통해 작용하는 내분비 활성 물질의 검출하며, 화학 물질이 제브라피시의 배아 내에서 직접 또는 대사를 거친 후 에스트로겐 모방체로 작용할 가능성이 있는 지 여부를 식별할 수 있다.

3. 결론

어류 급성 독성 예측을 위해 어류 아가미 세포주를 사용하는 방법과 어류 배아 독성 시험(OECD 236)은 현재 유럽 화학물질청을 비롯한 다양한 규제 당국에서 어류 급성 독성 연구의 대안으로 고려되고 있다. 하지만, 이러한 대체 시험법이 좀 더 광범위하게 채택되어 궁극적으로 동물 실험을 완전히 대체하기 위해서는 해당 접근 방식의 적용 가능성, 제한 사항 및 결과의 신뢰성에 대한 증거가 충분히 확보되어야 한다. 또한, 다양한 화학 물질의 작용 방식에 대한 포괄적이고 깊은 이해 [40]는 올바른 QSAR 모델이 사용되고 있는지 검증을 하기 위해 필수적이다.

세포 배양 기술의 발전과 형질전환 모델 제조 기술이 발달하면서 실험실에서는 기초 및 응용 연구를 활용하여 고안된 동물 실험의 대안적 접근을 위한 유용한 도구들과 다양한 가능성들이 제안되고 있다. 하지만, 새로운 접근 방식들이 규제 기관에 의해 수용되고 현실적으로 적용되기 위해서는 더 많은 시간과 노력이 필요하다. 연구를 통해 제안되는 이러한 환경 독성 위해 평가를 위한 양질의 생태 독성 데이터를 생성하는 데에 동물 실험이 아닌 대체 접근 방식을 이용하는 방안들이 가능성에만 머무르지 않고 미래를 위한 표준이 될 수 있도록 연구실과 관리 및 규제 기관 나아가서 국제적 협력이 요구된다.


4. 참고문헌

==>첨부파일(PDF) 참조

 

 

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저자 김연주

저자 김연주는 독일 Sarrland University에서 Immunology 연구로 박사학위를 받은 후 일본 Osaka University Animal Resource Center for Infectious Diseases and Microbial Diseases에서 유전자 변형 마우스 모델과 CRISPR/Cas9기술 연구를 수행하였다. 현재 영국 The Babraham Institute에서 세포 및 마우스 모델을 사용하여 Morphogen signaling과 관련된 연구를 수행하고 있다.
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김연주(2023). 환경 독성 위해 평가를 위한 대체시험 모델의 개발 동향. BRIC View 2023-T07. Available from https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=4605 (Apr 07, 2023)
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