독물학

Toxicology
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실험실에서 일하는 독성학자 (미국, 2008)

독물학은 생물학, 화학, 약리학 및 의학과 겹치는 과학 분야로, 생물에[1] 대한 화학 물질의 부작용 연구와 독소와 독성 물질에 대한 노출을 진단하고 치료하는 관행을 포함한다.피폭 유기체에 대한 선량과 선량의 영향 사이의 관계는 독성학에서 매우 중요하다.화학적 독성에 영향을 미치는 요인에는 용량, 노출 기간(급성 또는 만성), 노출 경로, 종, 나이, 성별 및 환경이 포함된다.독물학자들은 독과 독에 대한 전문가들이다.증거 기반 관행을 향한 큰 움직임의 일부로서 증거 기반 독성학 움직임이 있다.일부 독소는 종양세포를 죽이는 약물로 사용될 수 있기 때문에 독물학은 현재 암 연구 분야에 기여하고 있다.이것의 대표적인 예는 [2]백혈병 치료에서 테스트된 리보솜 불활성화 단백질이다.

독물학(/ɒtɪksəksələd/i/)이란 단어는 [3]뉴라틴어에서 유래한 신고전주의 화합물로, 1799년경 최초로 증명되었으며, 이 결합형식은 고대 그리스어인 toxicos, "poisonous" 및 "poisonous"에서 유래했다.

역사

마티외 오르필라의 석판 인쇄

로마 황제 네로의 궁정에 있는 그리스 의사 디오스코리데스는 식물을 독성 및 치료 [4]효과에 따라 분류하는 첫 시도를 했다.10세기 작가 이븐 와시야의 작품인 '독극물에 관한 책'은 [5]마법을 이용해 만들 수 있는 다양한 독성 물질과 독극물 요리법을 묘사하고 있다.14세기 칸나다 시집에는 자인 왕자 망가라사의 카겐드라 마니 다르파나가 독초를 몇 가지 [6]묘사하고 있다.

Theophrastus Auroleus Bombastus von Hohenheim (1493–1541)은 독물학의 [7]아버지로 여겨진다.그는 "모든 것은 독이 있고 독이 없는 것은 없다; 오직 용량만이 사물을 독이 되지 않게 한다"로 번역되는 "Alle Dinger sind Gift und Nichts ohne Gift; allein die Dosis macht, dass ein Dingkein Gift ist"라는 고전적인 독극물학의 격언을 만들었다.이것은 종종 "용량은 독을 만든다" 또는 라틴어 "Sola dosis facit venum"[8]: 30 으로 요약된다.

마티외 오르필라는 또한 독물학의 현대적인 아버지로 여겨지는데,[9] 1813년 독물학이 독물학이라고도 불리는 그의 독물학에서 처음으로 공식적인 치료를 받았습니다.

1850년, 진 스타스는 식물 독을 인체 조직으로부터 성공적으로 분리한 최초의 사람이 되었다.이를 통해 그는 보카르메 살인 사건에서 니코틴을 독극물로 사용한 것을 확인할 수 있었고, 벨기에 백작 히폴리테 비사르트 드 보카르메가 그의 [10]처남을 살해했다고 유죄판결하는데 필요한 증거를 제공했다.

기본 원칙

독성 평가의 목적은 [11]물질의 부작용을 확인하는 것이다.부작용은 i) 피폭 경로(구강, 흡입 또는 피부)와 ii) 선량(노출 기간 및 농도)의 두 가지 주요 요인에 따라 달라진다.선량을 조사하기 위해 물질은 급성 [12]및 만성 모델 모두에서 테스트된다.일반적으로 어떤 물질이 암을 유발하는지 여부를 판단하고 다른 형태의 [12]독성을 검사하기 위해 여러 가지 실험이 수행된다.

화학적 [8]독성에 영향을 미치는 요인:

  • 용량
    • 대규모 단일 노출(급성)과 연속적 소규모 노출(만성)이 모두 연구된다.
  • 노출 경로
    • 섭취, 흡입 또는 피부 흡수
  • 기타 요인
    • 종.
    • 나이
    • 섹스.
    • 헬스
    • 환경
    • 개개의 특징

진 독물학 분야도 이 훈련의 문의 내용을 투명하게, 일관되게 견지하고 객관적으로 사용 가능한 과학적인 증거들을 평가하기 위해 중 질문에 답하기 toxicology,[13]화학적, 물리적 또는 생물 작용제의 고스트 라이더의 예방 및 개량을 포함한 살아 있는 유기체와 환경을,에 부정적 효과의 연구.체 게바라.증거 기반 독성학은 과학 [15][16]상태를 평가하는 현재 접근법의 한계에 대한 독성학계의 우려를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.[14]여기에는 의사결정 투명성, 다양한 유형의 근거 통합 및 편견과 [17][18][19]신뢰성의 평가와 관련된 우려가 포함된다.증거 기반 독성학은 증거 기반 관행을 향한 더 큰 움직임에 뿌리를 두고 있다.

테스트 방법

독성 실험은 생체 내(동물 전체를 사용) 또는 생체 내(분리된 세포 또는 조직에 대한 시험) 또는 실리코(컴퓨터 시뮬레이션)[20]에서 수행할 수 있다.

인간이 아닌 동물

독극물학의 고전적인 실험 도구는 인간이 아닌 [8]동물에 대한 실험이다.모델 유기체의 예로는 작은 포유동물을 대체할 수 있는 갤러리아멜로넬라,[21] 체내 [22][23]저급 척추동물의 독성학 연구를 가능하게 하는 제브라피쉬 등이 있다.2014년 현재, 그러한 동물 실험은 다른 [24]방법으로는 얻을 수 없는 살아있는 유기체의 물질 기능에 대한 정보를 제공한다.독극물 테스트에 사람이 아닌 동물을 사용하는 것은 동물 복지를 이유로 일부 기관에서는 반대하고 있으며,[25] 유럽연합(EU)의 화장품 테스트와 같은 특정 지역에서 일부 상황에서 제한되거나 금지되고 있다.

대체 테스트 방법

동물 모형에서의 실험은 인간의 효과를 추정하는 방법으로 남아있지만, 동물 [26]실험에는 윤리적, 기술적 문제가 있다.

1950년대 후반부터 독성학 분야는 "Three Rs"라는 루브릭 아래 동물 실험을 줄이거나 없애기 위해 노력해왔다. 즉, 동물 실험을 최소한으로 줄이고, 고통을 덜 일으키도록 실험을 다듬고, 체내 실험을 다른 유형으로 대체하거나,[27][28] 가능하면 더 단순한 형태의 생명체를 사용하는 것이다.

컴퓨터 모델링은 대체 테스트 방법의 한 예입니다. 화학 물질과 단백질의 컴퓨터 모델을 사용하여 구조-활성 관계를 결정할 수 있으며, 필수 기능을 가진 단백질과 결합하거나 간섭할 가능성이 있는 화학 구조를 [29]식별할 수 있습니다.이 작업은 분자 모델링과 통계학에 대한 전문 지식과 화학, 생물학 및 독물학에 [29]대한 전문가의 판단이 필요합니다.

2007년 미국 NGO 과학 아카데미는 "21세기의 독성 테스트: 비전과 전략"이라는 보고서를 발표했는데, 이 보고서는 "변화는 종종 이전 역사에 기반을 두고 새로운 시대의 문을 여는 중요한 사건을 수반한다.과학의 중추적인 사건에는 페니실린의 발견, DNA 이중나선의 해명, 컴퓨터의 개발이 포함됩니다.독성 테스트는 이러한 과학적 중심점에 가까워지고 있다.생물과 생명공학 분야의 혁명을 활용할 태세다.독성유전학, 생물정보학, 시스템생물학, 후생유전학, 컴퓨터독성학의 진보는 독성시험을 동물 전체의 테스트에 기초한 시스템에서 세포,[30] 세포주 또는 세포성분을 사용하여 생물학적 과정의 변화를 평가하는 체외방법에 주로 기초한 것으로 바꿀 수 있다.2014년 현재 그 비전은 아직 [24][31]실현되지 않았다.

미국 환경보호청은 ToxCast 프로그램에서 1,065개의 화학 및 의약품 물질을 연구했다.Tox Chemicals Dashboard)는 실리카 모델링과 인간 만능 줄기세포 기반 분석을 사용하여 화학적 노출에 따른 세포 대사의 변화를 기반으로 생체 내 발달 중독을 예측한다.이 ToxCast 분석의 주요 결과STM의 데이터 2020년에 출판되:1065년 화학 물질의(1)19%(2)분석 성능 높은 특이성(>84%) 있었지만 대체적으로 완만한 감도(<>67%)과 함께와 함께 있을 때 인간 태아의 발달 독성의 exvivo동물 모델에 비해,(3)감도 더 stringe로 향상시켰다 79%–82%의 정확도에 도착했다 개발 독성과 예언을 포함한다.nt wei근거 요건이 동물 연구에 적용되었고, (4) ToxCast의 특정 생화학적 표적에 대한 가장 강력한 화학적 타격을 통계적으로 분석한 결과, STM 응답과의 긍정적 및 부정적 연관성이 밝혀졌으며, 표적 끝점과 생물학적 [32]영역의 기계적 기초에 대한 통찰력을 제공했다.

어떤 경우에는 동물 연구에서 벗어나는 것이 법이나 규정에 의해 의무화되었습니다;[33] 유럽연합(EU)은 2013년에 화장품에 동물 실험을 사용하는 것을 금지했습니다.

선량 반응 복잡성

대부분의 화학물질은 고전적인 선량 반응 곡선을 나타내며, 낮은 선량(임계값 이하)에서는 효과가 [8]: 80 관찰되지 않는다.어떤 사람들은 충분한 도전으로 알려진 현상을 보여준다 – 작은 노출은 "조절 [34]동물보다 더 빨리 자라고, 일반적인 외모와 털의 질이 더 좋고, 종양이 적고, 더 오래 사는" 동물들을 만든다.일부 화학 물질에는 안전한 노출 수준이 명확하게 정의되어 있지 않습니다.이것들은 특별히 주의해서 다루어진다.일부 화학물질은 [8]: 85–90 몸 밖으로 배출되지 않고 안에 저장될 때 생물학적 축적에 노출된다. 이 또한 특별한 고려사항을 받는다.

유기체나 집단에 미치는 영향의 정도에 따라 독성 투여량을 기술하기 위해 일반적으로 여러 가지 척도가 사용되며, 어떤 척도는 다양한 법률이나 조직적 사용에 의해 구체적으로 정의된다.여기에는 다음이 포함됩니다.

  • LD50 = 중간 치사량, 피폭 인구의 50%를 사망시킬 선량
  • NOEL = 효과가 없는 것으로 알려진 최대 선량인 No-Observated-Effect-Level
  • NOAEL = 부작용이 없는 것으로 알려진 최대 선량인 No-Observed-Adverse-Effect-Level
  • PEL = 허용 노출 한계, 미국 OSHA 규정에 따라 허용되는 최고 농도
  • STEL = 단기 노출 한계, 일반적으로 15~30분 동안 단시간에 허용되는 가장 높은 농도
  • TWA = Time-Weighted Average(시간 가중 평균), 지정된 기간 동안 평균 에이전트 농도(보통 8시간)
  • TTC = 담배 연기[35] 성분에 대해 독성학적 우려의 임계값이 설정되었다.

종류들

"임상 독극물학"은 여기서 리다이렉트됩니다.저널에 대해서는 임상 독성학을 참조하십시오.

의학 독물학은 의사의 지위(MD 또는 DO 학위 및 전문 교육 및 경험)를 요구하는 분야입니다.

임상 독극물학은 의사뿐만 아니라 임상 독극물학 석사 학위를 가진 다른 건강 전문가들, 즉 의사 연장자(의사 보조자, 간호사, 약사 및 관련 건강 전문가)에 의해서도 실천될 수 있는 분야이다.

법의학 독물학은 독물학 및 분석 화학, 약리학 및 임상 화학과 같은 다른 분야를 사용하여 사망, 중독 및 약물 사용에 대한 의학 또는 법적 조사를 돕는 학문입니다.법의학 독물학의 주된 관심사는 독물학 조사의 법적 결과나 사용된 기술이 아니라 결과의 [36]획득과 해석이다.

컴퓨터 독물학은 환경오염물질이나 [37]의약품과 같은 화학물질로 인한 건강상의 악영향을 보다 잘 이해하고 예측하기 위해 수학적 및 컴퓨터 기반 모델을 개발하는 학문입니다.21세기의 독성학 프로젝트 [38][39]내에서, 가장 좋은 예측 모델은 심층 신경 네트워크, 랜덤 포레스트, 그리고 시험관내 [40][41][42][43]실험의 성능에 도달할 수 있는 서포트 벡터 머신으로 확인되었다.

직업독물학은 작업장 [44]내 화학적 위험에 대한 독물학의 적용이다.

직업으로서의 독성학

독물학자는 독과 독소의 증상, 메커니즘, 치료 및 검출, 특히 사람의 독을 전문적으로 연구하는 과학자 또는 의료인이다.

요구 사항들

독물학자로 일하기 위해서는 독물학 학위나 생물학, 화학, 약리학,[45][citation needed] 생화학 등의 관련 학위를 취득해야 한다.독성학 학사 프로그램은 독소의 화학적 구성과 생화학, 생리학 및 생태학에 미치는 영향을 다룹니다.생명과학 입문 과정이 끝나면 학생들은 보통 실험실에 등록하고 독성학 원리를 연구 및 기타 연구에 적용합니다.상급 학생들은 그들의 일에 독성학 방법을 적용하는 제약 산업이나 법 집행 기관과 같은 특정 분야를 탐구한다.독물학회는 독물학 학사 학위를 제공하지 않는 중고등학교 학부생들에게 생물학이나 화학 학위를 취득하는 것을 고려할 것을 권고한다.또한, SOT는 독물학자들에게 통계학 및 수학 과정을 수강하고 실험실 과정, 학생 연구 프로젝트 및 인턴십을 통해 실험실 경험을 쌓으라고 조언한다.

직무

독성학자는 학술, 비영리 및 산업 분야에서의 연구, 제품 안전성 평가, 컨설팅, 공공 서비스 및 법적 규제를 포함한 많은 다양한 임무를 수행한다.화학물질의 효과를 연구하고 평가하기 위해 독성학자는 신중하게 설계된 연구와 실험을 수행합니다.이러한 실험은 특정 화학물질이 함유된 제품을 가까이 있거나 사용하는 경우 해를 입힐 수 있는 특정 화학 물질의 양과 잠재적 위험을 식별하는 데 도움이 됩니다.연구 프로젝트는 환경에 대한 독성 오염물질의 영향 평가에서부터 의약품 내 화학성분에 대한 인간의 면역체계의 반응 평가까지 다양하다.독성학자의 기본 임무는 유기체와 그 주변에 미치는 화학 물질의 영향을 결정하는 것이지만, 구체적인 직무는 산업과 고용에 따라 달라질 수 있다.예를 들어, 법의학 독물학자는 범죄 현장에서 독성 물질을 찾는 반면, 수생 독물학자는 수역의 독성 수준을 분석할 수 있습니다.

보상

독성학 분야의 일자리에 대한 급여는 교육 수준, 전문화, 경험을 포함한 여러 요소에 따라 달라집니다.미국 노동 통계국(BLS)은 일반적으로 독성학자를 포함하는 생물 과학자의 일자리가 2008년에서 2018년 사이에 21% 증가할 것으로 예상된다고 지적한다.BLS는 이러한 증가는 생명공학의 연구개발 성장뿐만 아니라 생물과학의 기초연구와 의학연구에 대한 예산 증가에도 기인할 수 있다고 지적하고 있다.

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추가 정보

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  • Andresen, Elisa; Küpper, Hendrik (2013). "Chapter 13. Cadmium toxicity in plants". In Astrid Sigel, Helmut Sigel and Roland K. O. Sigel (ed.). Cadmium: From Toxicology to Essentiality. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 11. Springer. pp. 395–413. doi:10.1007/978-94-007-5179-8_13. ISBN 978-94-007-5178-1. PMID 23430780. (설명 필요)
  • Thévenod, Frank; Lee, Wing-Kee (2013). "Chapter 14. Toxicology of cadmium and its damage to mammalian organs". In Astrid Sigel, Helmut Sigel and Roland K. O. Sigel (ed.). Cadmium: From Toxicology to Essentiality. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 11. Springer. pp. 415–490. doi:10.1007/978-94-007-5179-8_14. ISBN 978-94-007-5178-1. PMID 23430781. (설명 필요)

외부 링크

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