바이오아세이

Bioassay
바이오아세이 설정
Planktonic crustaceans exposed to different experimental conditions
생물학적 테스트 시스템(여기서는 Daphnia magna)은 다양한 실험 조건(여기서는 몇 가지 미세 플라스틱 제제)에 노출되어 반응한다.
A microplate with liquids in a range of red colors
이러한 반응에 대한 일부 지표(예: 색상 변화)는 일반적으로 이와 같은 마이크로 플레이트를 통해 고도로 자동화된 방식으로 평가된다.

바이오아세이(bio assay)는 살아있는 동물이나 식물(in vivo) 또는 살아있는 세포나 조직(in vitro)[1][2]에 대한 영향을 통해 물질의 농도 또는 효력을 결정하는 분석 방법이다.생물검사는 정량적 또는 정량적, 직접적 또는 [3]간접적으로 이루어질 수 있다.측정된 반응이 이진수이면 검사가 정량적이고, 그렇지 않으면 [3]정량적인 것입니다.

생물학적 위험을 감지하거나 [4]혼합물의 품질을 평가하기 위해 바이오아세이를 사용할 수 있다.바이오아세이는 수질뿐만 아니라 폐수 방류량 및 주변 [5]환경에서의 영향을 모니터링하는 데 자주 사용됩니다.또한 새로운 기술과 [citation needed]시설의 환경 영향과 안전성을 평가하는 데도 사용됩니다.

원칙

바이오아세이는 샘플 화합물의 효력을 추정하기 위한 생화학 테스트입니다.일반적으로 이 효능은 표준 [3][1]화합물에 대해서만 측정할 수 있습니다.전형적인 바이오 어세이에는 대상(동물, 조직, 식물 등)에 적용되는 자극(예: 약물)이 포함된다.따라서 피험자의 해당 반응(예: 사망)이 트리거되고 [6]측정됩니다.

역사

바이오아세이의 최초 사용은 독일의 의사 폴 에를리히에 [7]의해 바이오아세이의 기초가 확립된 19세기 후반으로 거슬러 올라간다.그는 [7][6]생물의 반응에 의한 표준화 개념을 도입했다.디프테리아 항독소에 대한 그의 생체측정법은 인정을 [8]받은 최초의 생체측정법이었다.그의 바이오아세이 사용은 동물에서 디프테리아를 점차적으로 증가시키는 투여가 항혈청 [9]생산을 자극한다는 것을 발견할 수 있었다.

바이오아세이의 잘 알려진 예는 "탄광 속의 카나리"[10] 실험이다.광부들은 대기 중 메탄가스의 위험 수준에 대한 사전 경고를 제공하기 위해 메탄에 민감한 카나리아를 탄광으로 가지고 들어갈 것이다.만약 카나리아가 메탄의 축적 때문에 죽는다면, 광부들은 가능한 한 빨리 그 지역을 떠날 것이다.

바이오 어세스의 많은 초기 사례들은 화학 [11]물질의 발암성을 테스트하기 위해 동물을 이용했다.1915년 야마가와 카츠사부로와 이치카와 고이치는 토끼 [11]귀의 내면을 이용해 콜타르의 발암성을 시험했다.

1940년대부터 1960년대까지, 동물 생물 평가는 주로 약물, 식품 첨가물, 살충제의 [11]독성과 안전성을 테스트하는데 사용되었다.

1960년대 후반과 1970년대 이후, 직업적 및 환경적 위험에 대한 대중의 우려가 [11]높아짐에 따라 생물 평가에 대한 의존도가 증가했다.

분류

직접 분석

직접측정에서는 피험자에게 가해지는 자극이 특이하고 직접 측정 가능하며, 그 자극에 대한 반응이 기록된다.관심 변수는 관심 반응을 생성하는 데 필요한 특정 자극이다(예: [6][12]피험자의 죽음).

간접 분석

간접측정에서는 미리 자극을 고정하고 피험자를 대상으로 반응을 측정한다.실험의 관심 변수는 [6][12]관심의 고정된 자극에 대한 반응이다.

  • 정량적 대응:자극에 대한 반응의 측정은 연속적인 척도(예: 혈당 함량)[12]이다.
  • 수량 응답:응답은 이진수이며, 이벤트 발생 여부(예: [12]대상 사망)의 결정입니다.

예

ELISA(효소연계면역흡수제 어세이)

다양한 코르티솔 수치를 가진 ELISA 플레이트

ELISA는 항원-항체 반응에서 색변화의 흡광도를 측정하는 정량적 분석법이다(예:직접, 간접, 샌드위치, 경쟁력).[13]ELISA는 스트레스의 코르티솔 수치부터 당뇨병의 포도당 수치까지 인체의 다양한 물질을 측정하는데 사용된다.

재택 임신 검사

가정 임신 검사는 ELISA를 사용하여 임신 [14]중 인간 융모막 성선 호르몬(hCG)의 증가를 감지합니다.

HIV 검사

HIV 테스트는 또한 간접 ELISA를 사용하여 [14]감염으로 인한 HIV 항체를 검출합니다.

환경 바이오 어세스

환경 생물 평가는 일반적으로 독성에 대한 광범위한 조사이다.독성 동정평가를 실시하여 해당 독성물질이 무엇인지 판단한다.생물 평가는 생물 내에서의 생물학적 활동을 결정하는 데 유익하지만, 종종 시간이 많이 걸리고 힘든 작업이 될 수 있습니다.유기체 특이적 요인에 의해 해당 종에 속하는 다른 종에는 적용되지 않는 데이터가 발생할 수 있습니다.이러한 이유로 방사선 면역 분석을 포함한 다른 생물학적 기술이 종종 사용된다.바이오 인디케이터 참조.

미국의 수질오염관리 요건은 일부 산업배출자와 지방하수처리장의 바이오아세스를 요구한다.전체 유출물 독성 테스트라고 불리는 이러한 절차에는 만성 테스트 [5]방법뿐만 아니라 급성 독성 테스트도 포함됩니다.이 방법들은 살아있는 수생 생물들을 특정 시간 [15][16]동안 폐수 샘플에 노출시키는 것을 포함한다.또 다른 예로는 바이오아세이 에코톡스(ECOTOX)가 있는데, 이 바이오아세이 에코톡스는 미세조류 유글레나 그라실리스(Euglena gracilis)를 사용하여 물 [17]샘플의 독성을 테스트합니다.(생물지표 #미생물지표 및 수질 참조)

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Hoskins, W. M.; Craig, R. (1962-01-01). "Uses of Bioassay in Entomology". Annual Review of Entomology. 7 (1): 437–464. doi:10.1146/annurev.en.07.010162.002253. ISSN 0066-4170. PMID 14449182.
  2. ^ "Guidance for Industry: Potency Tests for Cellular and Gene Therapy Products". Washington, D.C.: U.S. Food and Drug Administration. January 2011. p. 7.
  3. ^ a b c Laska, E M; Meisner, M J (1987-04-01). "Statistical Methods and Applications of Bioassay". Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 27 (1): 385–397. doi:10.1146/annurev.pa.27.040187.002125. ISSN 0362-1642. PMID 3579242.
  4. ^ Prinsloo, Gerhard; Papadi, Georgia; Hiben, Mebrahtom G.; Haan, Laura de; Louisse, Jochem; Beekmann, Karsten; Vervoort, Jacques; Rietjens, Ivonne M.C.M. (2017). "In vitro bioassays to evaluate beneficial and adverse health effects of botanicals: promises and pitfalls". Drug Discovery Today. 22 (8): 1187–1200. doi:10.1016/j.drudis.2017.05.002. PMID 28533190.
  5. ^ a b "Permit Limits-Whole Effluent Toxicity (WET)". National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES). Washington, D.C.: U.S. Environmental Protection Agency (EPA). 2021-10-11.
  6. ^ a b c d Saha, G. M (29 November 2002). Design and Analysis for Bioassays. Kolkata: Indian Statistical Institute. pp. 61–76.
  7. ^ a b Van Noordwijk, Jacobus (1989). "Bioassays in whole animals". Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 7 (2): 139–145. doi:10.1016/0731-7085(89)80077-9. PMID 2488614.
  8. ^ Analysis of foods and beverages : modern techniques. Charalambous, George, 1922-1994. Orlando: Academic Press. 1984. ISBN 0121691608. OCLC 9682930.{{cite book}}: CS1 유지보수: 기타 (링크)
  9. ^ Bosch, Fèlix; Rosich, Laia (2008). "The Contributions of Paul Ehrlich to Pharmacology: A Tribute on the Occasion of the Centenary of His Nobel Prize". Pharmacology. 82 (3): 171–179. doi:10.1159/000149583. ISSN 0031-7012. PMC 2790789. PMID 18679046.
  10. ^ "Environmental Inquiry - How Are Bioassays Used in the Real World?". ei.cornell.edu. Retrieved 2017-12-01.
  11. ^ a b c d Beyer, L. A .; Beck, B. D.; Lewandowski, T. A. (2011-04-01). "Historical perspective on the use of animal bioassays to predict carcinogenicity: Evolution in design and recognition of utility". Critical Reviews in Toxicology. 41 (4): 321–338. doi:10.3109/10408444.2010.541222. ISSN 1040-8444. PMID 21438739. S2CID 2269998.
  12. ^ a b c d Le, Chap. "Direct Bioassays & Estimation of Ratios" (PDF). Retrieved 15 June 2021.
  13. ^ Aydin, Suleyman (2015). "A short history, principles, and types of ELISA, and our laboratory experience with peptide/protein analyses using ELISA". Peptides. 72: 4–15. doi:10.1016/j.peptides.2015.04.012. PMID 25908411. S2CID 36486495.
  14. ^ a b Manz, Andreas; Dittrich, Petra S.; Pamme, Nicole; Iossifidis, Dimitri (2015). Bioanalytical chemistry. Manz, A. (Andreas), Dittrich, Petra S., 1974-, Pamme, Nicole., Iossifidis, Dimitri. (Second ed.). London. ISBN 9781783266715. OCLC 897825792.
  15. ^ Methods for Measuring the Acute Toxicity of Effluents and Receiving Waters to Freshwater and Marine Organisms (Report). EPA. October 2002. EPA-821-R-02-012.
  16. ^ "Whole Effluent Toxicity Methods". Clean Water Act Analytical Methods. EPA. 2020-08-01.
  17. ^ Tahedl, Harald; Hader, Donat-Peter (1999). "Fast examination of water quality using the automatic biotest ECOTOX based on the movement behavior of a freshwater flagellate". Water Research. 33 (2): 426–432. doi:10.1016/s0043-1354(98)00224-3.