Use of in silico and in vitro methods as a potential new approach methodologies (NAMs) for (photo)mutagenicity and phototoxicity risk assessment of agrochemicals.
Sci Total Environ · 2023 · 904:167320 · PMID 37748613 · 등급5 동물·현장 동물시험 · 농업과 정책 > 규제·위해평가 · 사람
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농약의 사용 증가는 환경적, 동물적, 그리고 주로 인간 독성에 대한 우려를 제기한다. 새로운 시험관 내(in vitro) 검사 및 전산 모델링(in silico) 프로토콜을 포함하는 독성학적 위험 평가를 위한 신규 접근법 방법론(NAMs) 개발이 장려되고 있다. 농약의 돌연변이원성 시험은 잘 확립되어 있으나, 보완적인 대안적 접근 방식이 신뢰도를 높이는 데 기여할 수 있으며, 이는 후속 생체 내(in vivo) 시험에서 불필요한 동물 사용으로 이어지는 위양성 결과를 감소시킬 수 있다. 또한, 적절한 개인 보호 장비가 없는 상태에서 농업 작업 중 또는 가정용 적용 시 농약에 대한 우발적인 피부 노출로 인한 광독성 효과를 과소평가하는 것은 부당하며, 특히 광돌연변이원성 측면에서 그러하다. 이러한 상황에서 우리는 NAMs로서 시험관 내 및 전산 기술을 통합하여 농약의 돌연변이원성 및 광독성 잠재력을 평가하였다. 본 연구에서는 글리포세이트계 제초제의 돌연변이원성을 시험관 내에서, 가상 햇빛 유무에 따라 평가하기 위해 yno1 *S. cerevisiae* 균주를 생체 모델로 사용하였다. 병행하여, 유전자 돌연변이 및 광독성을 평가하기 위해 전문가 규칙 기반 모델과 통계 기반 모델을 조합하여 전산 예측을 수행하였다. 시험된 농약 중 어느 것도 제안된 두 가지 접근 방식에서 돌연변이원성 잠재력을 보이지 않았다. Gly와 2,4D 제초제는 광독성에 대한 전산 예측은 음성이었음에도 불구하고 시험관 내 효모 시험에서 광돌연변이원성을 나타냈다. 본 연구에서는 농약의 광독성 및 (광)돌연변이원성에 대한 보완적인 조사를 위해 전산 실험과 시험관 내 실험을 결합한 새로운 실험적 접근 방식을 시연하였다. 이러한 발견은 광세포 독성 분석뿐만 아니라 장려되어야 할 광돌연변이원성 분석을 사용하여 이러한 제품의 광안전성 평가를 조사하고 재고하는 것의 중요성을 보여준다.ORIGINAL ABSTRACT
The increased use of agrochemicals raises concerns about environmental, animal, and mainly human toxicology. The development of New Approach Methodologies (NAMs) for toxicological risk assessment including new in vitro tests and in silico protocols is encouraged. Although agrochemical mutagenicity testing is well established, a complementary alternative approach may contribute to increasing reliability, with the consequent reduction of false-positive results that lead to unnecessary use of animals in follow-up in vivo testing. Additionally, it is unreasonable to underestimate the phototoxic effects of an accidental dermal exposure to agrochemicals during agricultural work or domestic application in the absence of adequate personal protection equipment, especially in terms of photomutagenicity. In this scenario, we addressed the integration of in vitro and in silico techniques as NAMs to assess the mutagenic and phototoxic potential of agrochemicals. In the present study we used the yno1 S. cerevisiae strain as a biomodel for in vitro assessment of agrochemical mutagenicity, both in the absence and in the presence of simulated sunlight. In parallel, in silico predictions were performed using a combination of expert rule-based and statistical-based models to assess gene mutations and phototoxicity. None of the tested agrochemicals showed mutagenic potential in the two proposed approaches. The Gly and 2,4D herbicides were photomutagenic in the in vitro yeast test despite the negative in silico prediction of phototoxicity. Herein, we demonstrated a novel experimental approach combining both in silico and in vitro experiments to address the complementary investigation of the phototoxicity and (photo)mutagenicity of agrochemicals. These findings shed light on the importance of investigating and reconsidering the photosafety assessment of these products, using not only photocytotoxicity assays but also photomutagenicity assays, which should be encouraged.| 저자 | Diniz, R. R.; Domingos, T. F. S.; Pinto, G. R.; Cabral, L. M.; de Pádula, M.; de Souza, A. M. T. |
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| 저널 | The Science of the total environment |
| 권·호·쪽 | 904, 167320 |
| PMID | 37748613 |
| DOI | 10.1016/j.scitotenv.2023.167320 |
| MeSH | Humans; Animals; Mutagens; Saccharomyces cerevisiae; Agrochemicals; Reproducibility of Results; Risk Assessment; In Vitro Techniques |