I-1
I-2
調 査 目 的 及 び 方 法
1 . 1 . 調 査 目 的
(定 量 的 ) 構 造 活 性 相 関 ((Q)SAR) やグル ーピングアプローチに基 づく read -across 等 によ る 予 測 は 、 試 験 を 実 施 す る こ と な く 、 目 的 と す る エ ン ド ポ イ ン ト 等 の 知 見 が 得 ら れ る た め 、 農 薬 、 医 薬 品 、 一 般 化 学 物 質 等 の 評 価 で 広 く 用 い ら れ て き た 。 ま た 、 主 に 動 物 試 験 に 基 づ く 従 来 の 試 験 体 系 を 必 要 と し な い 、 効 率 的 な 試 験 や 評 価 に 繋 が る 新 た な 評 価 体 系 で あ る 総 合 的 評 価 試 験 戦 略 (IATA) で も 、 (Q)SAR/read-across 等 に よ る 予 測 は 、 重 要 な 役 割 を 果 た す 。 こ れ ら の 方 法 は 、 我 が 国 の 食 品 に 係 る 評 価 に お い て も 有 効 で あ る と 考 え ら れ る こ と か ら 、 そ の 適 用 可 能 性 を 検 討 す る 必 要 が あ る 。 そ こ で 、 上 記 の(Q)SAR 等 を 用 い た 評 価 の 主 要 国 で の 検 討 状 況 、 実 用 化 の 動 向 や 、 MoA/AOP (Mode of Action/Adverse Outcome Pathway) 等 の メ カ ニ ズ ム 情 報 を 含 む (Q)SAR 等 による予 測 の信 頼 性 補 強 方 法 等 の情 報 を総 合 的 かつ網 羅 的 に収 集 し、我 が国 にお け る リ ス ク 評 価 へ の 適 用 可 能 性 を 考 察 す る と と も に 、 そ の 実 用 化 に 向 け た 課 題 及 び そ の 具 体 的 解 決 策 の 提 案 を 取 り ま と め る こ と を 本 調 査 の 目 的 と す る 。
1 . 2 . 調 査 方 法
成 果 報 告 書 の 冒 頭 に あ る 「 調 査 の 概 要 」 に 示 し た 検 索 対 象 デ ー タ ベ ー ス 及 び 国 際 機 関 等 の ウ ェ ブ サ イ ト に お い て 、 「((Q)SAR OR QSAR OR “structural alert*” OR read -across OR “category approach”) AND food AND “risk assessment*”」 を キ ー ワ ー ド と し て 検 索 を 行 い 、 関 連 が あ る と 考 え ら れ る 文 書 等 を リ ス ト 化 し た (1500 件 以 上 )。 そ の 上 で 、 過 去 3 年 以 内 に 発 行 さ れ て い る 文 書 に つ い て 、 そ の 要 約 、 目 次 等 を 確 認 し 、 以 下 の 文 書 を 中 心 と し て 情 報 の 収 集 、 整 理 を 行 っ た 。 な お 、 下 記 文 書 等 に 引 用 さ れ て い る 文 書/論 文 等 の 詳 細 に つ い て 確 認 の 必 要 が あ る と 考 え ら れ た 場 合 に は 、個 別 に 論 文 等 を 入 手 し た 。 和 訳 に つ い て は 、 成 果 報 告 書 に は 含 め ず 、 別 資 料 と し た 。
JRC (2010) Applicability of QSAR analysis to the evaluation of the toxicological relevance of metabolites and degradates of pesticide active substances for dietary risk assessment. (目 次 、 要 約 の 和 訳 を 作 成 )
NAFTA (2 012) Technical working group on pesticides (TWG) (Quantitative) structure activity relationship [(Q)SAR] gu idance Docu ment. (序 文 (背 景 含 む )、 目 次 、 要 旨 の 和 訳 を 作 成)
OECD (2007) GUIDANCE DOCUMENT ON THE VALIDATION OF (QUANTITATIVE) STRUCTURE-ACTIVITY RELATIONSHIPS [(Q)SAR] MODELS. (目 次 、 前 書 き (ガ イ ダ ン ス の 概 要 含 む ) の 和 訳 を 作 成 )
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OECD (2014a) Guidance of Grouping of Chemicals, second edition. (目 次 の 和 訳 を 作 成 ) OECD (2015) Fundamental and Guiding Principles for (Q)SAR Analysis of Chemical
Carcinogens with Mechanistic Considerations. (目 次 の 和 訳 を 作 成 )
( Q ) S A R 等 の 方 法 論 の 概 要 等
2 . 1 . 予 測 方 法 の 種 類
試 験 を 実 施 す る こ と な く 評 価 対 象 物 質 の 活 性 を 予 測 す る 方 法 に は 、 図 I.-1 に 示 す (定 量 的 )構 造 活 性 相 関 ((Q)SAR) モ デ ル 、 ア ナ ロ グ /カ テ ゴ リ ー ア プ ロ ー チ の 総 称 と な る グ ル ー ピ ン グ ア プ ロ ー チ が あ る 。な お 、本 文 書 で は 後 述 す る SAR 及 び QSAR の 総 称 と し て(Q)SAR を 用 い る 。 図 I.-1 予 測 法 に つ い て Read-across や 傾 向 分 析 は 、「 類 似 性 (後 述 )」に 基 づ く グ ル ー ピ ン グ に よ り 形 成 さ れ た グ ル ー プ 内 に あ る 物 質 間 で 予 測 を 行 う 際 に 主 に 用 い ら れ る 。Read-across は 1 つ 以 上 の ソ ー ス 物 質 が も つ エ ン ド ポ イ ン ト の 情 報 を 用 い て 、 タ ー ゲ ッ ト 物 質 の 同 一 エ ン ド ポ イ ン ト の 毒 性 を 予 測 す る 方 法 で あ り 、 定 性 的 に も 定 量 的 に も 利 用 で き る 。 ま た 、 傾 向 分 析 は 実 験 デ ー タ に お け る 増 加 、 減 少 、 一 定 と い っ た 定 量 的 な 傾 向 を 分 析 し て 予 測 を 行 う 手 法 で あ る (内 挿 、 外 挿 の い ず れ も 可 能 )。 こ こ で 、 内 挿 (interpolation) と は 、 タ ー ゲ ッ ト 物 質 を ソ ー ス 物 質 で 挟 み 込 む 予 測 で あ り 、外 挿 (extrapolation) と は 、タ ー ゲ ッ ト 物 質 の 近 傍 に あ る ソ ー ス 物 質 に 基 づ く 予 測 で あ る 。 一 般 に 、 外 挿 は 、 内 挿 に よ る 予 測 よ り も エ ラ ー が 起 き や す い (特 に カ テ ゴ リ ー の 境 界 の 定 義 が 困 難 な 場 合 に 起 こ り や す い)。I-4
2.2 . ( Q ) S A R や r e a d - a c r o s s 等 に お け る 類 似 性 と は
(Q)SAR や read-across 等 に よ る 予 測 は 、 “類 似 し た ”物 質 の 既 知 の 活 性 に 基 づ い て 行 わ れ る こ と か ら 、“類 似 性 ”の 評 価 は 予 測 の 信 頼 性 や 妥 当 性 に 大 き く 影 響 す る た め 、 非 常 に 重 要 で あ る 。 例 え ば 、 構 造 的 に 類 似 し て い る 物 質 や 構 造 ア ナ ロ グ は 、 通 常 1 つ 以 上 の 原 子 又 は グ ル ー プ 原 子 が 他 の 原 子 に 置 き 換 え ら れ て い る が (図 I.-2, NAFTA, 2012)、類 似 性 に 関 す る 考 え 方 は 構 造 の 類 似 性 だ け で は な い 。 類 似 性 に つ い て は 、 表 I.-1 に 示 す 考 え が あ り (OECD, 2014; NAFTA, 2012)、 グ ル ー ピ ン グ ア プ ロ ー チ に よ る 予 測 を 行 う 際 に 、 予 測 を 行 う 物 質 間 、 す な わ ち 、Target 物 質1と Source 物 質2の 間 に 表 I.-1 に 該 当 す る 類 似 性 が な け れ ば 、 グ ル ー プ 化 す る 根 拠 が 薄 れ 、 予 測 す る 結 果 の 信 頼 性 が 低 く な る 。 同 様 に 、 (Q)SAR モ デ ル を 構 築 す る 際 に も 、 多 く の 場 合 、 類 似 性 が 考 慮 さ れ る 。 (Q)SAR モ デ ル の 構 築 で は 、 類 似 性 の 定 義 を 狭 め る こ と で(Q)SAR で 予 測 で き る 物 質 の 範 囲 が 狭 ま り 、 類 似 性 の 定 義 が 広 す ぎ る (す な わ ち 、 異 な る 構 造 や メ カ ニ ズ ム を も つ 物 質 が ト レ ー ニ ン グ デ ー タ に 含 ま れ る) と 予 測 精 度 が 悪 く な る と い う 、相 反 す る 関 係 が あ る (NAFT A, 2012)。 図 I.-2 構 造 ア ナ ロ グ の 例 (NAFTA, 2012 よ り 抜 粋 )表 I.-1 構 造 的 な 類 似 性 を 特 定 す る 際 の ク ラ イ テ リ ア (NAFTA, 2012; OECD, 2014) ○ 共 通 の 官 能 基 グ ル ー プ 又 は サ ブ ス ト ラ ク チ ャ ー (sub-structure) が あ る (例 ； ア
ル デ ヒ ド 、 エ ポ キ シ ド 、 エ ス テ ル 、 特 定 の 金 属 イ オ ン 等)。
○ 共 通 の 作 用 機 序/機 構 (mode/mechanism of action) あ る い は AOP (Adverse Outco me Patyway)
NAFTA (2012) で は 類 似 の 考 え 方 と し て 、 類 似 の 生 物 活 性 (例 ； 毒 性 エ ン ド ポ イ ン ト 、 殺 虫 剤 のmode of action) 又 は 物 理 化 学 的 性 状 (例 ； logPow、 溶 解 性 、 蒸 気 圧) を 有 す る 機 能 的 に 類 似 の 物 質 又 は 機 能 的 ア ナ ロ グ (Functional 1 グ ル ー ピ ン グ ア プ ロ ー チ を 用 い た 評 価 を 行 う 際 、 予 測 を 行 い た い 対 象 物 質 を タ ー ゲ ッ ト 物 質 (target substance) と い う 。 2 グ ル ー ピ ン グ ア プ ロ ー チ を 用 い た 評 価 を 行 う 際 、 予 測 に 必 要 な デ ー タ が あ る 物 質 を ソ ー ス 物 質 (source substance) と い う 。
I-5 analogue) を 挙 げ て い る 。 ○ 類 似 の 炭 素 数 範 囲 の よ う な 、 共 通 の 組 成 あ る い は 共 通 の 化 学 的 分 類 (Chemical Classes) (UVCBs3 )に 良 く 用 い ら れ る) ○ 物 理 的 又 は 生 物 学 的 過 程 を 通 じ て 、 構 造 的 に 類 似 し た 共 通 の 前 駆 体 及 び/又 は 分 解 生 成 物 の 可 能 性 (例 ； 酸 /エ ス テ ル /塩 の よ う な 関 連 の あ る 物 質 を 決 め る “代 謝 パ ス ウ ェ イ ア プ ロ ー チ”) が あ る 、 あ る い は ○ 例 え ば 、 沸 点 範 囲 の よ う な 物 理 化 学 的 性 状 で 観 察 さ れ る 、 化 学 構 造 の 増 加 的 あ る い は 一 定 の 変 化 (例 ； 炭 素 鎖 長 の 増 加 )
2.3 . グ ル ー ピ ン グ ア プ ロ ー チ の 概 要
グ ル ー ピ ン グ ア プ ロ ー チ に は 、 グ ル ー プ 化 し た 類 似 物 質 の 数 が 少 な い ア ナ ロ グ ア プ ロ ー チ と 、 グ ル ー プ 化 し た 物 質 が 構 造 の 類 似 性 の 結 果 と し て ハ ザ ー ド 等 が 類 似 又 は 一 定 の パ タ ー ン に 従 う 物 質 の グ ル ー プ と な る カ テ ゴ リ ー ア プ ロ ー チ が あ る 。 グ ル ー ピ ン グ ア プ ロ ー チ を 用 い た 評 価 を 行 う 際 、 予 測 対 象 と す る 物 質 を タ ー ゲ ッ ト 物 質 (target substance)、 予 測 に 必 要 な デ ー タ が あ る 物 質 を ソ ー ス 物 質 (source substance)と い う 。グ ル ー ピ ン グ ア プ ロ ー チ を 用 い た 予 測 や ケ ー ス ス タ デ ィ は 、OECD の ガ イ ダ ン ス に お い て 詳 細 に 説 明 さ れ て い る(OECD, 2014) た め 、本 項 で は ア ナ ロ グ 及 び ケ ミ カ ル カ テ ゴ リ ー ア プ ロ ー チ を 行 う 際 の 手 順 の 概 要 の み を 整 理 し た 。 グ ル ー ピ ン グ ア プ ロ ー チ を 行 う 際 の 特 徴 的 な 作 業 は 、 ア ナ ロ グ 及 び ケ ミ カ ル カ テ ゴ リ ー ア プ ロ ー チ の い ず れ を 用 い る 場 合 に も 、マ ト リ ッ ク ス 表 を 作 成 し た 上 で (表 I.-2)、 タ ー ゲ ッ ト 物 質 の 特 性 を read-across や 傾 向 分 析 等 よ り 予 測 を 行 う こ と で あ る 。 表 I.-2 ア ナ ロ グ ア プ ロ ー チ を 行 う 場 合 の マ ト リ ッ ク ス 表 (OECD, 2014 よ り 抜 粋 ) 3 “substances of unknown or variable composition, co mplex reaction products or
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な お 、read-across の 妥 当 性 を 評 価 す る 枠 組 み と し て 、2015 年 に 欧 州 化 学 品 庁 (ECHA) が 「Read-across 評 価 の 枠 組 み (RAAF; Read-across Assessment Framework」 を 公 表 し て い る (ECHA, 2015)。こ の 文 書 は 、ECHA が 管 轄 し て い る REACH 規 則4に お い て 、化 学 品 の 登 録 の 際 に 、既 存 デ ー タ が な い 場 合 に 最 も よ く 利 用 さ れ る read-across の 評 価 と し て 記 載 さ れ て い る 。 化 学 品 の 評 価 を 目 的 と し た 文 書 で あ る た め 、 記 載 さ れ て い る 考 え の 中 に 食 品 に 係 る 評 価 に は 適 用 で き な い も の も あ る 可 能 性 は あ る が 、 ア ナ ロ グ 及 び カ テ ゴ リ ー ア プ ロ ー チ を 用 い た 評 価 に お け る 類 似 性 根 拠 の 違 い 等 を シ ナ リ オ と し て 、 そ の シ ナ リ オ ご と に 考 慮 す べ き 項 目 及 び そ の 評 価 の 考 え 方 を 明 ら か に し て お り 、 今 後 read-across に よ る 評 価 の 妥 当 性 等 を 考 慮 す る 際 に 有 用 な 文 書 の ひ と つ と 考 え ら れ る 。 ア ナ ロ グ ア プ ロ ー チ ア ナ ロ グ ア プ ロ ー チ は 、 あ る ひ と つ の 物 質 の 特 性 又 は 活 性 を 、 単 一 あ る い は 少 な い 数 の 物 質 の デ ー タ に 基 づ き 予 測 す る 方 法 で あ る (NAFTA, 2012; OECD, 2014)。 例 え ば 、 親 化 合 物 の デ ー タ を 、 代 謝 物 等 の 毒 性 の 推 定 に 用 い る こ と が で き る 。 ア ナ ロ グ ア プ ロ ー チ を 用 い る 際 に は 、 対 象 と す る 毒 性 エ ン ド ポ イ ン ト と サ ブ ス ト ラ ク チ ャ ー (部 分 構 造) と の 関 係 性 に 十 分 な 根 拠 が あ り 、 か つ 、 そ の 部 分 構 造 が 親 化 合 物 か ら 評 価 対 象 と す る 代 謝 物 等 に ま で 保 持 さ れ て い る こ と が 重 要 と な る (NAFTA, 2012)。 ア ナ ロ グ ア プ ロ ー チ を 実 施 す る 手 順 と し て は 以 下 が あ る (OECD, 2014)； S t e p - 0 ： 対 象 と す る 物 質 が 既 存 カ テ ゴ リ ー の メ ン バ ー で あ る か を 確 認 す る S t e p - 1 ： 潜 在 的 な ア ナ ロ グ を 特 定 す る 4 化 学 品 の 登 録 ・ 評 価 ・ 認 可 及 び 制 限 に 関 す る 規 則 (欧 州 委 員 会 規 則 第 1907/2006)。
REACH 規 則 で は 、 動 物 を 使 用 し な い 試 験 法 ((Q)SAR/read-across や in vitro 試 験 ) が 推 奨 さ れ 、 動 物 試 験 は 「 最 後 の 手 段 」 と さ れ て い る 。 こ の よ う な 背 景 か ら 、 REACH 規 則 に 基 づ く 事 業 者 に よ る 登 録 で は (Q)SAR/read-across や in vitro 試 験 の 利 用 が 促 進 さ れ て い る 。 し か し 、(Q)SAR の 場 合 、 適 用 範 囲 の 制 約 等 に よ り 、 評 価 し た い エ ン ド ポ イ ン ト の 予 測 が 行 え な い 等 の 理 由 か ら 、read-across に よ る 評 価 が 多 い と 考 え ら れ る 。
I-7
最 も よ く 利 用 さ れ る 方 法 と し て は 、 構 造 類 似 性 に よ る 探 索 で 、 多 く の 公 開 デ ー タ ベ ー ス に お い て 、類 似 構 造 検 索 が 可 能 で あ る 。ま た 、OECD QSAR Application Toolbox も 有 用 な ツ ー ル と な る 。 S t e p - 2 ： ア ナ ロ グ の デ ー タ を 収 集 す る ソ ー ス 物 質 と な る ア ナ ロ グ に つ い て 、 必 要 な 既 知 見 を 収 集 す る (例 ； 物 理 化 学 的 性 状 や 予 測 対 象 と す る エ ン ド ポ イ ン ト を 含 む ハ ザ ー ド 情 報 等)。 S t e p - 3 ： 利 用 可 能 な デ ー タ の 妥 当 性 を 評 価 す る 必 要 に 応 じ て 専 門 家 の 意 見 を 取 り 入 れ な が ら 、 利 用 可 能 な デ ー タ の 信 頼 性 、 関 連 性 、 妥 当 性 を 評 価 す る 。 S t e p - 4 ： 利 用 可 能 な デ ー タ の マ ト リ ッ ク ス を 作 成 す る 予 測 対 象 と な る タ ー ゲ ッ ト 物 質 の デ ー タ も 含 め た 、 利 用 可 能 な デ ー タ の マ ト リ ッ ク ス を 作 成 す る 。 並 べ る 順 番 は そ の 特 性 等 を 反 映 さ せ る (例 ； 炭 素 数 順 )。 S t e p - 5 ： ア ナ ロ グ ア プ ロ ー チ の 妥 当 性 を 評 価 し 、 デ ー タ ギ ャ ッ プ の 穴 埋 め を 行 う 評 価 の 際 に は 構 造 の 類 似 性 だ け で は く 、 物 理 化 学 的 性 状 や MoA/AOP 等 の メ カ ニ ズ ム 等 を 考 慮 す る 必 要 が あ る 。 S t e p - 6 ： ア ナ ロ グ ア プ ロ ー チ に 関 す る 文 書 化 実 施 し た ア プ ロ ー チ の 正 当 化 し 、 文 書 化 す る 必 要 が あ る 。 記 載 項 目 ； [1] ア ナ ロ グ ア プ ロ ー チ の 仮 説 [2] ソ ー ス 物 質 に 関 す る 記 載 [3] ソ ー ス 物 質 及 び タ ー ゲ ッ ト 物 質 の 純 度 /不 純 物 [4] ア ナ ロ グ ア プ ロ ー チ の 妥 当 性 [5] デ ー タ ギ ャ ッ プ の 穴 埋 め に 使 用 し た 戦 略 カ テ ゴ リ ー ア プ ロ ー チ カ テ ゴ リ ー ア プ ロ ー チ に 用 い ら れ る ケ ミ カ ル カ テ ゴ リ ー は 、 構 造 の 類 似 性 の 結 果 と し て 、 物 理 化 学 的 性 状 、 ヒ ト 健 康 影 響 又 は 生 態 影 響 が 、 類 似 又 は 一 定 の パ タ ー ン に 従 う 物 質 の グ ル ー プ で あ り (OECD, 2014)、こ の グ ル ー プ に 含 ま れ る 物 質 を 用 い て デ ー タ ギ ャ ッ プ の 穴 埋 め を 行 う 。 な お 、 カ テ ゴ リ ー に 含 ま れ る 全 て の 物 質 で 、 全 て の 性 質 に 類 似 性 が あ る 必 要 は な い 。 ま た 、 物 質 に よ っ て は 、 様 々 な カ テ ゴ リ ー に 含 ま れ る こ と も あ る 。 こ こ で 重 要 と な る 構 造 の 類 似 性 に は 、 表 I.-1 に 示 し た 類 似 性 の 考 え 方 が 適 用 さ れ る 。 カ テ ゴ リ ー ア プ ロ ー チ を 実 施 す る 手 順 と し て は 以 下 が あ る (OECD, 2014)； S t e p - 0 ： 対 象 と す る 物 質 が 既 存 カ テ ゴ リ ー の メ ン バ ー で あ る か を 確 認 す る S t e p - 1 ： カ テ ゴ リ ー の 仮 説 及 び 定 義 を 構 築 し 、 カ テ ゴ リ ー メ ン バ ー を 特 定 す る
I-8 表 I.-1 に 示 し た 類 似 性 の 考 え 方 等 に 基 づ き 記 載 す る 必 要 が あ る 。 S t e p - 2 ： 各 カ テ ゴ リ ー メ ン バ ー の デ ー タ を 収 集 す る S t e p - 3 ： 利 用 可 能 な デ ー タ の 妥 当 性 を 評 価 す る S t e p - 4 ： 利 用 可 能 な デ ー タ の マ ト リ ッ ク ス を 作 成 す る 。 S t e p - 5 ： カ テ ゴ リ ー の 予 備 的 な 評 価 を 行 い 、 デ ー タ ギ ャ ッ プ の 穴 埋 め を 行 う S t e p - 6 ： 試 験 を 実 施 及 び / あ る い は 提 案 す る Step-5 の 評 価 に お い て 、 十 分 な 情 報 が な い 場 合 に 実 施 す る 。 S t e p - 7 ： カ テ ゴ リ ー の 更 な る 評 価 を 実 施 す る Step-6 の デ ー タ を 含 め て 、 評 価 す る 。 必 要 に 応 じ て 、 Step-5 に 戻 る 。 S t e p - 8 ： 最 終 化 し た カ テ ゴ リ ー の 文 書 化 を 行 い カ テ ゴ リ ー の 理 由 付 け を 改 善 す る 文 書 化 の 際 に 記 載 す る 項 目 に は 以 下 が あ る ； [1] カ テ ゴ リ ー の 定 義 [2] カ テ ゴ リ ー メ ン バ ー (純 度 /不 純 物 、 物 理 化 学 的 性 状 等 の 情 報 を 含 む ) [3] カ テ ゴ リ ー の 仮 説 [4] カ テ ゴ リ ー の 正 当 化 [5] カ テ ゴ リ ー の 適 用 範 囲 [6] カ バ ー さ れ る エ ン ド ポ イ ン ト の リ ス ト [7] デ ー タ ギ ャ ッ プ の 穴 埋 め に 使 用 し た 戦 略
2.4 . (Q)SAR の 概 要
(Q)SAR は 化 学 構 造 と 活 性 の 相 関 に 関 す る 研 究 で あ り 、最 終 的 な ゴ ー ル は 、構 造 的 に 類 似 し た 物 質 の 既 知 の 活 性 に 基 づ き 、 試 験 を 実 施 す る こ と な く 評 価 対 象 物 質 の 活 性 を 予 測 す る こ と で あ る (NAFTA, 2012)。 構 造 活 性 相 関 (SAR) は 、定 性 的 な 相 関 で 、一 般 に は 活 性 の 有 無 に 関 連 し た 構 造 ア ラ ー ト の 形 式 を と る (NAFTA, 2010)。 具 体 的 な SAR モ デ ル の 例 と し て は DEREK が あ り 、 例 え ば 活 性 の 有 無 や 強 弱 等 を 予 測 で き る 。 こ れ に 対 し て 、 定 量 的 構 造 活 性 相 関 (QSAR) は 化 学 構 造 と 活 性 / 性 質 の 間 に 定 量 的 な 相 関 性 を 見 出 す も の で 、化 学 構 造 は 求 電 子 性 、水 素 結 合 性 や 物 理 化 学 的 性 状 (logPow 等) 等 の 記 述 子 で 表 現 さ れ 、活 性 /性 質 と の 数 学 的 相 関 性 を 見 出 す 際 に 用 い ら れ る 。数 学 的 相 関 性 は 多 変 量 解 析 、多 重 線 形 回 帰 、部 分 最 小 二 乗 回 帰 等 に よ り 解 析 さ れ 、通 常 、 数 学 的 な 式 と し て 表 さ れ る 。 具 体 的 な 予 測 結 果 は 、 通 常 、 定 量 的 な 値 で 表 さ れ る 。 な お 、(Q)SAR は コ ン ピ ュ ー タ ー に 基 づ く モ デ ル と し て イ メ ー ジ さ れ る が 、 例 え ば 、 論 文 的 に 見 出 さ れ て い る 予 測 式 等 は 必 ず し も コ ン ピ ュ ー タ ー 化 さ れ て い な い(Q)SA R も あ る 。I-9 信 頼 性 補 強 の 方 法
( 1 )
O E C D の ( Q ) S A R 検 証 の 原 則OECD で は QSAR 検 証 の 原 則 (表 I.-3) を 公 表 し て い る (OECD, 2007)。こ の 原 則 は 、 (Q)SAR 評 価 の 国 際 調 和 に お け る 概 念 的 枠 組 み が 不 足 に よ り 、 農 薬 や 一 般 化 学 物 質 等 の 各 評 価 機 関 に よ っ て(Q)SAR が 大 き く 異 な る 適 用 が 行 わ れ て い た こ と が 背 景 の ひ と つ に あ る 。そ の た め 、OECD に よ る 国 際 的 に 調 和 さ れ た 原 則 は 、(Q)SAR デ ー タ の 受 容 性 や 意 思 決 定 を 行 う た め の 科 学 的 根 拠 こ と 等 が 期 待 さ れ 、 農 薬 (NAFTA, 2 012)、 医 薬 品 (ICH, 2014; 厚 生 労 働 省 , 2015; EMA, 2015; US FDA, 2015) や 一 般 化 学 物 質 (ECHA, 2008) で も 重 要 視 さ れ て い る 。 な お 、 こ の 原 則 に は 拘 束 力 が な い た め 、 そ の 運 用 は 各 国 に 委 ね ら れ て い る (OECD, 2007)。
表 I.-3 OECD (Q)SAR 検 証 の 原 則 (OECD (Q)SAR Validati on Principles) OECD (Q)SAR モ デ ル 検 証 の 原 則* 概 要 原 則-1： エ ン ド ポ イ ン ト の 定 義 (a defined endpoint) モ デ ル 構 築 に 用 い ら れ た デ ー タ セ ッ ト/ 試 験 系 を 明 ら か に す る こ と で モ デ ル に よ っ て 予 測 で き る エ ン ド ポ イ ン ト の 透 明 性 を 担 保 す る 。 原 則-2： 曖 昧 さ の な い ア ル ゴ リ ズ ム (an unambiguous algorithm) モ デ ル の ア ル ゴ リ ズ ム ( モ デ ル の 種 類 ( 統 計 モ デ ル / エ キ ス パ ー ト モ デ ル 等) や モ デ ル 構 築 に 用 い た 手 法 等 ) を 明 ら か に し 、そ の 透 明 性 を 担 保 す る 。商 用 目 的 の モ デ ル の 場 合 、 こ の 情 報 は 必 ず し も 公 開 さ れ な い 。 原 則-3： 適 用 範 囲 の 定 義 (a defined do main of applicability) (Q)SAR モ デ ル の 予 測 性 は 、 モ デ ル 構 築 に 使 用 さ れ た ト レ ー ニ ン グ セ ッ ト に 依 存 す る こ と か ら 、 精 度 の 高 い 予 測 を 行 え る 化 学 構 造 ・ 物 理 化 学 的 特 性 ・ 作 用 機 構 の 種 類 に は 限 り が あ る 。そ の た め 、信 頼 で き る 予 測 を す る た め に 、(Q)SAR モ デ ル を 適 用 で き る 化 学 構 造 、 物 理 化 学 的 性 状 、 作 用 機 序 の 限 界 を 明 ら か に す る 。 原 則-4： 適 合 度 、頑 健 性 、予 測 性 の 適 切 な 評 価 (
appropriate measures of
goodness-of-fit,
robustness and
predictivity
) 適 合 度 と 頑 健 性 は 、 ト レ ー ニ ン グ セ ッ ト に よ っ て 判 定 さ れ る 「 モ デ ル の 内 部 性 能 」 で あ る 。 予 測 性 は 、 適 切 な テ ス ト セ ッ ト を 用 い て 判 定 さ れ る 。 原 則-5： 可 能 な ら ば 、 メ カ ニ ズ ム に 関 す る 解 釈 (mechanistic
interpretation, if
possible
) 必 ず し も 実 施 可 能 で は な い が 、 モ デ ル の 記 述 子 と 予 測 エ ン ド ポ イ ン ト と の メ カ ニ ズ ム 的 な 関 連 性 を 示 す 。 こ の よ う な メ カ ニ ズ ム 的 な 解 釈 が 可 能 で あ れ ば 、原 則-3 の 適 用 範 囲 の 一 部 に も な り 得 る 。 *NITE 「 構 造 活 性 相 関 に 関 す る 用 語 集5」 の 訳 を 記 載 5 構 造 活 性 相 関 に 関 す る 用 語 集 ；http://www.nite.go.jp/chem/qsar/qsar_glossary.htmlI-10
こ の 原 則 に 関 す る 要 件 を 記 載 す る 文 書 様 式 と し て 、 以 下 の ふ た つ の 様 式 が 提 示 さ れ て い る (OECD, 2007)。
・QSAR モ デ ル に 関 わ る 様 式 ； (QMRF) QSAR Model Reporting Format
・ 個 別 の QSAR 予 測 結 果 に 関 わ る 様 式 ； (QPRF) QSAR Pred iction Reporting Format
QMRF は QSAR モ デ ル ご と に 作 成 さ れ る 様 式 で 、 例 え ば モ デ ル 開 発 者 な ど が 既 に 作 成 し て い れ ば 作 成 す る 必 要 は な い 。 こ れ ま で に 作 成 さ れ た QMRF は JRC の Web サ イ ト に QMRF デ ー タ ベ ー ス6と し て 公 表 さ れ て い る 。 例 え ば 、 変 異 原 性 等 に 関 す る モ デ ル と し て 、DEREK version13 や Toxtree の ル ー ル 等 が 公 表 さ れ て い る (Langton K., 2009; Kovarich S., 2015; Benigni R., Bossa C., 2010a; 2010b)。
QPRF は 個 別 の 予 測 ご と に 作 成 す る 必 要 が あ る 文 書 で あ る 。 以 前 、 JRC の サ イ ト か ら DEREK の 皮 膚 感 作 性 に 関 す る QPRF の 例 が 公 表 さ れ て い た が 、 現 在 は 公 表 さ れ て お ら ず 、 他 の 公 的 機 関 等 が 作 成 し た QPRF の 例 は 見 つ か ら な か っ た 。 な お 、 最 新 の QMRF7及 び QPRF8の 様 式 は そ れ ぞ れ JRC が 中 心 と な っ て 改 訂 を 行 い 、JRC の サ イ ト で 公 開 し て い る 。 QMRF 及 び QPRF の 具 体 的 な 記 載 項 目 を そ れ ぞ れ 、 表 I.-4 及 び 表 I.-5 に 示 す 。 表 I.-4 QMRF の 項 目 7 1. QSARを 特 定 す る た め の 情 報 (QSAR identifier)
ソ フ ト の 名 称 や バ ー ジ ョ ン 情 報 等 2. 一 般 的 な 情 報 (General information) QMRFの 作 成 日 (更 新 日 )、 作 成 者 、 モ デ ル 作 成 者 、 コ ン タ ク ト 先 、 文 献 情 報 等 3. エ ン ド ポ イ ン ト の 定 義 (OECD原 則 1) 生 物 種 、 エ ン ド ポ イ ン ト 、 単 位 、 従 属 変 数 、 実 験 プ ロ ト コ ー ル 、 デ ー タ の 品 質 等 4. 曖 昧 さ の な い ア ル ゴ リ ズ ム (OECD原 則 2) モ デ ル タ イ プ (エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム 、 QSAR等 )、 ア ル ゴ リ ズ ム の 説 明 (記 述 子 か ら 予 測 値 を 出 す 方 法)、説 明 変 数 、記 述 子 の 選 択 方 法 、モ デ ル 構 築 の 方 法 、記 述 子 作 成 に 用 い た ソ フ ト ウ ェ ア の 名 称 ・ バ ー ジ ョ ン 、変 数 と ト レ ー ニ ン グ デ ー タ の 数 の 比 等 5. 適 用 範 囲 の 定 義 (OECD原 則 3) モ デ ル の 適 用 範 囲 に 関 す る 記 載 、適 用 範 囲 の 評 価 に 用 い た 方 法 及 び ソ フ ト ウ ェ ア の 名 称 ・ バ ー ジ ョ ン 、 適 用 範 囲 の 限 界 性 等 6. 適 合 度 及 び 頑 健 性 の 評 価 (OECD原 則 4) ト レ ー ニ ン グ デ ー タ セ ッ ト の 入 手 可 能 性 、ト レ ー ニ ン グ デ ー タ セ ッ ト に 関 す る 情 報 、ト レ ー ニ ン グ デ ー タ セ ッ ト 内 の 記 述 子 及 び 従 属 変 数 、変 数 の 処 理 の 方 法 、適 合 度 、 頑 健 性 、 等 7. 予 測 性 (OECD原 則 4) 外 部 検 証 デ ー タ セ ッ ト の 入 手 可 能 性 、外 部 検 証 デ ー タ セ ッ ト に 関 す る 情 報 、ト レ 6 http://qsardb.jrc.ec.europa.eu/qmrf/ 7 QMRF version1.2： https://eurl-ecvam.jrc.ec.europa.eu/laboratories-research/predictive_toxicology/qsar_tools/qrf/QMRF_version_1.2.pdf 8 QPRF version 1.1： https://eurl-ecvam.jrc.ec.europa.eu/laboratories-research/predictive_toxicology/qsar_tools/qrf/QPRF_version_1.1.doc
I-11 ー ニ ン グ デ ー タ セ ッ ト 内 の 記 述 子 及 び 従 属 変 数 、外 部 検 証 デ ー タ を 得 る た め の 試 験 デ ザ イ ン 、 予 測 性 及 び そ の 評 価 等 8. 可 能 な ら ば 、 メ カ ニ ズ ム に 関 す る 解 釈 (OECD原 則 5) モ デ ル の 基 本 的 な メ カ ニ ズ ム 、 先 験 的 又 は 事 後 的 な メ カ ニ ズ ム の 解 釈 等 9. そ の 他 関 連 す る 情 報 10. ECBイ ン ベ ン ト リ ー に 掲 載 す る た め の 要 約 表 I.-5 QPRF の 項 目 8 1 . 物 質 1 . 1 C A S 番 号 : 1 . 2 E C 番 号 : 1 . 3 物 質 名 : 1 . 4 構 造 式 : 1 . 5 構 造 コ ー ド : a . SMILES: b . InChI: c . 他 の 構 造 描 写 : d . 立 体 化 学 的 特 性 : 2 . 一 般 情 報 2 . 1 Q P R F の 日 付 : 2 . 2 Q P R F の 作 者 及 び 連 絡 先 : 3 . 予 測 3 . 1 エ ン ド ポ イ ン ト (OECD 原 則 1) a . エ ン ド ポ イ ン ト: b . 従 属 変 数:. 3 . 2 ア ル ゴ リ ズ ム (OECD 原 則 2) a . モ デ ル 又 は サ ブ モ デ ル の 名 称: b . モ デ ル の バ ー ジ ョ ン: c . QMRF へ の 参 照 : d . 予 測 し た 値 (モ デ ル の 結 果 ): e . 予 測 し た 値 (コ メ ン ト ): f . 予 測 の た め の 入 力: g . 記 述 子 の 値: 3 . 3 適 用 範 囲 (OECD 原 則 3) a . 範 囲 (Do main): i. 記 述 子 の 範 囲 ii. 構 造 フ ラ グ メ ン ト の 範 囲 iii. メ カ ニ ズ ム の 範 囲 iv. 代 謝 の 範 囲 , 関 連 が あ る 場 合 b . 構 造 ア ナ ロ グ: c . 構 造 ア ナ ロ グ に お け る 考 慮 事 項: 3 . 4 予 測 の 不 確 実 性 (OECD 原 則 4) 3 . 5 予 測 結 果 を 支 持 す る 、 モ デ ル に よ る 化 学 的 か つ 生 物 学 的 な メ カ ニ ズ ム (O ECD 原 則 5). 4 . 妥 当 性 ( 任 意 ) 4 . 1 行 政 目 的 : 4 . 2 予 測 結 果 の 行 政 的 説 明 の た め の ア プ ロ ー チ : 4 . 3 結 果 (ア ウ ト カ ム ): 4 . 4 結 論 :
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( 2 )
結 果 の 受 け 入 れ に 対 す る 考 え 方(Q)SAR 予 測 の 妥 当 性 を 評 価 す る 考 え と し て 、NAFTA (2012)、欧 州 化 学 品 庁 (ECHA) や JRC の 文 書 (2010) で も 、 図 I.-3 に 示 す 考 え が 採 用 さ れ て い る 。 予 測 の 妥 当 性 を 構 成 す る 要 素 の ひ と つ 、科 学 的 妥 当 性 (Scientific Validity) に つ い て は 、 前 述 し た OECD の (Q)SAR 検 証 の 原 則 の 考 え に 従 う 内 容 と な る 。 適 用 性 (Applicability) は 、 評 価 対 象 の 特 性 ( 組 成 や 構 造 情 報 の 入 手 性 、 ポ リ マ ー / 金 属 等 ； (Q)SAR 予 測 が 適 用 で き る 物 質 で あ る か を 判 断 す る 材 料 ) 及 び 使 用 す る モ デ ル の 適 用 範 囲 に 依 存 す る た め 、そ れ ら の 評 価 が 必 要 と な る 。ま た 、(Q)SAR 評 価 で 重 要 な 項 目 と な る 信 頼 性 (Reliability) に つ い て は 、 科 学 的 に 妥 当 な (Q)SAR の 適 用 範 囲 で の 予 測 に 基 づ き 評 価 さ れ る も の で あ る (図 I.-3 参 照 )。さ ら に 、評 価 対 象 と の 関 連 性 (Relevance) に つ い て は 、 予 測 対 象 と な る エ ン ド ポ イ ン ト の 情 報 が 直 接 的 に 特 定 の 行 政 目 的 に 適 用 で き る か と い う こ と で あ る 。 例 え ば 、 行 政 目 的 で 必 要 と し て い る デ ー タ が 培 養 細 胞 に お け る 染 色 体 異 常 誘 発 性 の 場 合 、 サ ル モ ネ ラ に お け る 変 異 原 性 の 情 報 で は 適 用 で き な い 。 こ の よ う に 、 行 政 目 的 の(Q)SAR 予 測 結 果 の 受 け 入 れ に 関 わ る 十 分 さ (Adequacy) は 、 こ れ ら 4 つ の 因 子 に よ っ て 構 成 さ れ る 。 図 I.-3 (Q)SAR 予 測 の 妥 当 性 を 評 価 す る 考 え
(ECHA 2008, Worth A. et al. 2011, NAFTA 2012 を 参 考 に 作 成 )
JRC (2010) では、(Q)SAR の有 用 性 と予 測 の十 分 さに関 する評 価 についてはケースバイケ ー ス で 行 う 必 要 が あ り 、 一 般 化 は 困 難 で あ る と し て 、 リ ス ク 評 価 者 向 け の(Q)SAR 予 測 の適 切 さ に 関 す る チ ェ ッ ク リ ス トを 提 案 し て い る (表 I.-6)。このチェックリストに含 まれない他 の内 容 に関 し
I-13
て は 特 別 な(Q)SAR の専 門 知 識 が必 要 となる、としている。な お 、 NAFTA (2012) の (Q)SAR の ガ イ ダ ン ス に お い て も 、(Q)SAR 利 用 に つ い て は そ の 利 用 の 適 切 さ を 判 断 す る 上 に お い て 、 専 門 家 に よ る 判 断 が 必 要 で あ る と し て い る 。 表 I.-6 JRC が 提 案 し た (Q)SAR 予 測 の 適 切 さ を 確 認 す る チ ェッ クリ ス ト (JRC, 2010) No 設 問 解 説 1 予 測 対 象 と す る エ ン ド ポ イ ン ト は 明 確 に 定 義 さ れ て い る か? も し 、 エ ン ド ポ イ ン ト が 明 確 に 定 義 さ れ て い な い 場 合 、 予 測 の 使 用 は 、 異 な る 解 釈 が し 易 く な っ て し ま い 、 疑 わ し い も の と な る 。 2 も し 予 測 対 象 と す る エ ン ド ポ イ ン ト が 明 確 に 定 義 さ れ て い る 場 合 、 規 制 対 象 ( 例 ; PPP 指 令 ) の 下 で 直 接 的 に 要 求 し て い る 情 報 、あ る い は 要 求 情 報 に 関 連 し て い る も の か? も し 、 予 測 対 象 と す る エ ン ド ポ イ ン ト が 直 接 的 な 要 求 情 報 の 場 合 、 実 験 デ ー タ の 代 わ り に 利 用 で き る 可 能 性 が あ る 。 予 測 対 象 と す る エ ン ド ポ イ ン ト が 要 求 情 報 に 間 接 的 に 関 連 し て い る 場 合 、 要 求 情 報 を サ ポ ー ト す る と し て も 有 用 と な り 得 る 。 3 も し 、モ デ ル が 統 計 に 基 づ く 場 合 、モ デ ル の ト レ ー ニ ン グ デ ー タ セ ッ ト は 完 全 に 入 手 可 能 か? も し 、 統 計 ベ ー ス モ デ ル の ト レ ー ニ ン グ デ ー タ セ ッ ト が 入 手 で き な い 場 合 (例 え ば 、デ ー タ に 所 有 権 が あ る 等 )、他 の 熟 練 者 で あ っ て も モ デ ル を 再 構 築 す る こ と は 不 可 能 で あ り 、 モ デ ル に よ る 予 測 の 信 頼 性 を 低 下 さ せ 得 る 。 し か し 、 モ デ ル が ソ フ ト ウ ェ ア ツ ー ル の 中 に プ ロ グ ラ ム さ れ て い る 場 合 に は 問 題 に は な ら な い だ ろ う 。 た だ し 、 ヒ ト の 知 見 に 基 づ き 、 明 確 な ト レ ー ニ ン グ セ ッ ト を 持 た な い 知 識 ベ ー ス の モ デ ル 場 合 に は 当 て は ま ら な い 。 4 モ デ ル 開 発 に 使 用 さ れ た 手 法 は 文 書 化 あ る い は 論 文 化 さ れ て い る か ( 例 ; 投 稿 論 文 又 は QMRF) ? も し モ デ ル 開 発 の 詳 細 が 文 書 化 さ れ て い な い 場 合 、 他 の 熟 練 者 が 独 立 し て モ デ ル を 開 発 ・ 確 認 す る こ と が で き な い 。 こ の こ と は モ デ ル に よ る 予 測 の 信 頼 性 を 低 下 さ せ 得 る 。 方 法 論 が 文 書 化 さ れ て い た と し て も 、(Q)SAR の 専 門 家 が モ デ ル を 再 現 す る た め に 十 分 な 詳 細 の あ る 文 書 で あ る か 判 断 す る 必 要 が あ る 。 5 統 計 学 的 特 性 の 点 で 、 goodness-of-fit 、 予 測 性 、堅 牢 性 及 び 予 測 の エ ラ ー (不 確 実 性 ) を 含 む 、モ デ ル の 性 能 に 関 す る 情 報 は 利 用 可 能 か? モ デ ル の 統 計 学 的 特 性 は 、 あ る 状 況 下 で の 利 用 性 に 関 す る 証 拠 を 提 供 し (例 ; 偽 陰 性 を 最 小 化 す る 必 要 が あ る )、 モ デ ル が オ ー バ ー フ ィ ッ ト し て い る か を 評 価 す る た め に 利 用 で き る 。 6 も し モ デ ル が 統 計 ベ ー ス の 場 合 、利 用 可 能 な 統 計 値 は モ デ ル が オ ー バ ー フ ィ ッ ト を 示 す か? 予 想 で き な い エ ラ ー を も た ら す 可 能 性 が あ る た め 、 統 計 ベ ー ス の モ デ ル の オ ー バ ー フ ィ ッ ト は 望 ま し く な い 。 な お 、 知 識 ベ ー ス の モ デ ル に こ の 考 え は 適 用 さ れ な い 。 オ ー バ ー フ ィ ッ ト し た 統 計 モ デ ル は 、 内 部 検 証 の 統 計 値 が 示 す よ り も 、(ト レ ー ニ ン グ デ ー タ セ ッ ト 外 に お け る ) 予 測 性 が 悪 い 結 果 を 示 す 。 い く つ か の 単 純 な 判 断 基 準 が 存 在 し て い る 。 例 え ば 、 a) モ デ ル 予 測 の エ ラ ー ( 予 測 の 不 確 実 性 ) は 既 知 の 実 験 エ ラ ー よ り も 有 意 に 小 さ く す べ き で は な い 。 b) 物 質 数 と 変 数 の 比 は 少 な く と も 5:1 と す べ き で あ る 。
I-14 No 設 問 解 説 7 モ デ ル の ト レ ー ニ ン グ デ ー タ セ ッ ト に 関 心 の あ る 化 合 物 が 含 ま れ て い る か? モ デ ル の ト レ ー ニ ン グ セ ッ ト に 関 心 の あ る 物 質 が 含 ま れ て い る 場 合 、 実 験 デ ー タ が 利 用 可 能 で あ る た め 、 予 測 は 不 要 で あ る 。 8 モ デ ル は 、関 心 の あ る 物 質 ア ナ ロ グ に 対 し て 、信 頼 性 の あ る 予 測 が で き る か? 関 心 の あ る 物 質 の ア ナ ロ グ に 対 し て 信 頼 性 の あ る 予 測 が で き る こ と は 予 測 の 信 用 を 向 上 さ せ る 。 ソ フ ト ウ ェ ア ツ ー ル の 場 合 、 ソ フ ト ウ ェ ア が 自 動 的 に ア ナ ロ グ 及 び ト レ ー ニ ン グ デ ー タ セ ッ ト に 含 ま れ る 関 連 の あ る デ ー タ を 特 定 で き る か ど う か を 明 示 す べ き で あ る 。 論 文 上 の モ デ ル の 場 合 、(入 手 可 能 な 場 合 に は ) ト レ ー ニ ン グ デ ー タ セ ッ ト に 含 ま れ る 適 切 な ア ナ ロ グ が 特 定 で き る か ど う か を 考 慮 す べ き で あ る 。 9 モ デ ル の 適 用 範 囲 に 基 づ く 論 証 に よ り 、モ デ ル に よ る 予 測 が 立 証 さ れ て い る か? モ デ ル の 適 用 範 囲 に 関 す る 情 報 及 び 関 心 の あ る 物 質 を モ デ ル に 適 用 で き る か に 関 す る 情 報 が 得 ら れ る 場 合 、 予 測 に お け る 信 用 は 増 す 。 適 用 範 囲 に は 物 理 化 学 的 性 状 、 構 造 、 メ カ ニ ズ ム 及 び 代 謝 に 関 す る 考 慮 が 含 ま れ る 。 10 モ デ ル の 予 測 は 簡 単 に 再 現 で き る か? モ デ ル 開 発 プ ロ セ ス の 複 雑 さ や 透 明 性 、 更 に は モ デ ル を 実 装 す る ソ フ ト ウ ェ ア の 利 用 可 能 性 に よ っ て 、 モ デ ル に よ る 予 測 は 必 ず し も 簡 単 に 再 現 で き な い 。モ デ ル が 単 純 な SAR (構 造 ア ラ ー ト ) の 場 合 、視 覚 的 な 検 査 が 適 用 で き る 。し か し 、 専 門 家 に よ る 解 釈 の 違 い が 生 じ る 可 能 性 が あ る 。 モ デ ル が 透 明 性 の あ る 数 式 の QSAR の 場 合 、表 計 算 (例 ; Excel) に 適 用 が 可 能 だ ろ う 。 モ デ ル が 無 償 あ る い は 有 償 で 提 供 さ れ て い る ソ フ ト ウ ェ ア ツ ー ル の 場 合 、(モ デ ル 開 発 プ ロ セ ス に 透 明 性 が な く と も) 異 な る ユ ー ザ ー が 同 じ 結 果 を 確 認 で き 、 予 測 の 信 用 を 増 す こ と が で き る 。
2 . 5 . メ カ ニ ズ ム を 考 慮 し た (Q)SAR に お け る 信 頼 性 補 強 の 方 法
OECD(Q)SAR 検 証 の 原 則 に 「 原 則 -5： 可 能 な ら ば 、 メ カ ニ ズ ム に 関 す る 解 釈 」 が あ る 。(Q)SAR モ デ ル の メ カ ニ ズ ム に 関 す る 解 釈 は 必 ず し も 実 施 可 能 で は な い が 、(Q)S AR モ デ ル の 構 築 過 程 や 予 測 結 果 の 解 釈 の 際 に メ カ ニ ズ ム 情 報 を 活 用 す る こ と は 、(Q)S AR の 予 測 の 信 頼 性 を 向 上 さ せ る と と も に 、 今 後 解 明 す べ き メ カ ニ ズ ム の 特 定 や 、 あ る エ ン ド ポ イ ン ト に 関 す る 知 見 を 得 る 際 に 追 加 す べ き in silico あ る い は in vitro 試 験 等 の 特 定 と い っ た 活 用 が 可 能 と な る 。 近 年 、 メ カ ニ ズ ム 理 解 に 関 す る 新 た な 概 念 と し て AOP が 導 入 さ れ つ つ あ る こ と か ら 、 AOP の 概 念 の 理 解 を 深 め る と と も に 、 MoA/AO P 等 の メ カ ニ ズ ム が ど の よ う に(Q)SAR に け る 信 頼 性 補 強 に 寄 与 す る か を 概 説 す る 。 A O P ( A d v e r s e O u t c o m e P a t h w a y ) に つ い て( 1 )
A O P の 背 景 従 来 行 わ れ て い る 毒 性 評 価 で は 多 く の 毒 性 試 験 を 必 要 と す る が 、 費 用 や 時 間 、 動 物 愛 護 の 観 点 等 か ら 、 従 来 法 に 代 わ る 評 価 法 が 長 く 求 め ら れ て き た 。 近 年 、 コ ン ピ ュ ー タ ー 技 術 の 進 展 、 生 物 に 係 る 知 見 を 得 る た め の 技 術 や 知 見 (オ ミ ッ ク ス 技 術 、 シ スI-15
テ ム バ イ オ ロ ジ ー 等) の 進 展 が 著 し く 、 こ れ ら が 新 た な 評 価 法 を 切 り 開 く ア プ ロ ー チ と し て 期 待 さ れ る よ う に な っ て き た 。2007年 に 米 国 の National Research Council (NRC) が 示 し た 「 21世 紀 の 毒 性 試 験 :見 通 し と 戦 略 (Toxicity Testing in the Twenty-first Century: A Vision and a Strategy)」 で は 、 in vitro/HTS試 験 、 ト キ シ コ ゲ ノ ミ ク ス 、 バ イ オ イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス 、 シ ス テ ム バ イ オ ロ ジ ー 、 計 算 毒 性 学 等 を 活 用 し た 毒 性 評 価 及 び リ ス ク 評 価 の パ ラ ダ イ ム シ フ ト が 提 案 さ れ た (図 I.-4; NRC, 2007)。 こ の NRCが 提 案 し た ビ ジ ョ ン に お い て 毒 性 試 験 は 、 生 体 内 応 答 が 毒 性 応 答 と な る 質 的 な 変 化 を す る 毒 性 パ ス ウ ェ イ (toxicity pathway) に 基 づ き 、 的 を 絞 っ た 試 験 を 実 施 す る 、 と い う 戦 略 を と る 。 こ の 戦 略 を 実 現 さ せ る た め の ツ ー ル と し て 、HTS試 験 、 マ イ ク ロ ア レ イ 、 コ ン ピ ュ ー タ ー 生 物 学 等 が 挙 げ ら れ て お り 、 こ れ ら の 結 果 を 繋 ぎ 合 わ せ る 基 盤 と し て 、 毒 性 パ ス ウ ェ イ が 位 置 づ け ら れ て い る 。 図 I.-4 NRC (2007) が 示 し た ビ ジ ョ ン の イ メ ー ジ 図 こ の よ う な パ ス ウ ェ イ に 基 づ く 評 価 の 概 念 は 過 去 20 年 に 様 々 な グ ル ー プ が 提 唱 し て き て お り 、 例 え ば 、2001 年 に は IPCS か ら 動 物 デ ー タ の ヒ ト と の 関 連 性 の 決 定 の た め の 作 用 機 序 (MOA; Mode of Action) 情 報 の 使 用 に 関 す る 枠 組 み が 発 表 さ れ て い る 。 さ ら に 、2006～ 2008 年 の 予 測 毒 性 に 関 す る McKim 会 議9以 降 、IPCS 作 用 機 序 枠 組 み の 改 良 と 平 行 し て 、 「Adverse Outco me Pathway」 の 概 念 が 生 ま れ た (OECD, 2013)。
AOP が 初 め て 論 文 で 登 場 し た の は 、 Ankley ら (2010) に よ る も の で あ り 、 「 『 分 子 9 http://mck i m.qsari.org
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レ ベ ル で 始 ま る 現 象 (MIE; Molecular Initiating Event)』 と 『 行 政 に お け る 意 思 決 定 と 関 連 の あ る 生 物 の 生 物 学 的 レ ベ ル に お け る 最 終 的 な 有 害 影 響 』 と の 間 の 因 果 関 係 を 結 ぶ パ ス ウ ェ イ に 関 す る 既 知 見 を 描 写 す る 構 成 概 念1 0 )」 で あ る と 説 明 さ れ て い る 。
( 2 )
A O P と はAOP は 前 述 の 通 り 、 「 『 分 子 レ ベ ル で 始 ま る 現 象 (MIE; Molecular Initiating Event)』 と 『 行 政 に お け る 意 思 決 定 と 関 連 の あ る 生 物 の 生 物 学 的 レ ベ ル に お け る 最 終 的 な 有 害 影 響 』 と の 間 の 因 果 関 係 を 結 ぶ パ ス ウ ェ イ に 関 す る 既 知 見 を 描 写 す る 構 成 概 念 」 で あ る (Ankley et al, 2010)。 こ の 概 念 は 、 毒 性 は 生 物 体 内 で 最 初 に 到 達 し て 最 初 の 標 的 又 は 複 数 の 標 的 と 相 互 作 用 す る 化 学 物 質 か ら 生 じ る と の 考 え に 基 づ く た め 、AOP は M I E か ら 対 象 と す る in vivo 転 帰 ま で の Key event の 連 続 的 進 行 で あ り 、 以 下 の パ ス ウ ェ イ の セ ッ ト で あ る と み な せ る 。OECD (2013) を 参 考 に 作 成 し た AOP の 概 念 図 を 図 I.-5 に 示 す 。 1) 化 学 物 質 が 生 体 内 の 標 的 と 相 互 作 用 す る MIEか ら 始 ま り (例 ； DNA結 合 、 タ ン パ ク 質 酸 化 等)、 2) 連 続 し た 一 連 の 生 物 学 的 活 性 が 続 き (例 ； 遺 伝 子 の 活 性 化 や 組 織 発 達 の 変 化 等)、 3) ヒ ト 健 康 影 響 あ る い は 生 態 影 響 評 価 に 関 連 す る 最 終 的 な 有 害 影 響 に 達 す る (例 ； 致 死 、 繁 殖 攪 乱 、 発 が ん あ る い は 絶 滅 等 )
AOPに 関 し て は 、 OECDが 2013年 に 公 表 し た AOPの 開 発 及 び 評 価 に 関 す る ガ イ ダ ン ス 文 書 」 に お い て 、 用 語 集 を 含 む 言 葉 の 定 義 が 記 載 さ れ て い る が 、 ま だ 、 新 し い 概 念 で あ る こ と も あ り 、AOPに 関 連 す る 用 語 の 定 義 確 定 は ま だ 将 来 課 題 で あ る と し て 流 動 性 が 残 さ れ て い る 。 ま た 、 実 際 のAOPの 作 成 は 現 在 、 OECDの EAGMAS (Expert Advisory Group of Molecular Screening and Toxicogenomics) が 中 心 と な っ て 促 進 し て お り 、 開 発 済 み/開 発 中 等 の AOPは 、 AOPwiki1 1 に 公 表 さ れ て い る 、 2016年 3月 20日 時 点 で120を 超 え る 。
1 0 “AOP is a conceptual construct that portrays existing knowledge concerning the
pathway of causal linkages between a molecular initiating event and a final adverse effect at a biological level of organisation that is relevant to a regulatory decision (Ankley et al., 2010).”
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図 I.-5 AOP の 概 念 図 (OECD, 2013 を 参 考 に 作 成 )
AOPの 活 用 法 と し て 、 OECD (2013) で は 以 下 を 挙 げ て い る ； ・ 追 加 試 験 の 優 先 順 位 付 け ・ ハ ザ ー ド の 特 定 ・ 分 類 及 び 表 示 ・ リ ス ク 評 価 ・ 開 発 す べ き 試 験 法 の 特 定/提 案 ・IATA (試 験 評 価 の 統 合 戦 略 ) や ITS (統 合 的 試 験 戦 略 ) の 開 発 に お け る 必 要 情 報 の 特 定 等 ・ グ ル ー ピ ン グ を 行 う 際 、MIE や KE の 有 無 を 評 価 す る こ と に よ る 適 用 範 囲 の 特 定 や AOP に 関 連 し た in vitro デ ー タ 等 を 利 用 し た グ ル ー プ の 妥 当 性 評 価 の た め の 証 拠 の 重 み 付 け
特 に 、OECD で は AOP を OECD QSAR Toolbox で 行 う グ ル ー ピ ン グ の た め の プ ロ フ ァ イ ル と し て の 組 み 込 む こ と が 当 初 か ら 検 討 さ れ て お り 、 既 に Toolbox へ の 導 入 も 行 わ れ て い る 。Toolbox で は MIE や KE の 有 無 が 判 断 で き る 情 報 も 含 ま れ て い る た め 、 AOP に 含 ま れ MIE や KE の 有 無 に 基 づ き グ ル ー ピ ン グ を 行 え る よ う に な っ て い る 。こ の こ と に よ り 、 単 純 な 構 造 情 報 だ け で な く 、 毒 性 に 関 連 す る 機 序 が あ る か を グ ル ー ピ ン グ の 根 拠 に 含 め る こ と が 可 能 と な り 、read-across 等 グ ル ー ピ ン グ を 必 要 と す る 評 価 の 際 の 妥 当 性 を 支 持 す る 情 報 と な る 。 た だ し 、 現 時 点 で OECD Toolbox に 収 載 さ れ て
I-18 い る AOP の 数 は き わ め て 限 定 的 で あ る 例 ； 共 有 結 合 に 基 づ く 皮 膚 感 作 性 )。今 後 さ ら に 多 様 な 毒 性 エ ン ド ポ イ ン ト へ の 適 用 を 進 め る に は 、収 載 さ れ る AOP の 拡 張 、AOP に 含 ま れ る MIE 及 び KE の 有 無 を 判 断 す る た め 情 報 等 が 必 要 と な る 。 2015年 12月 に OECDが 「 メ カ ニ ズ ム の 考 慮 し た 化 学 発 が ん の (Q)SAR解 析 の た め の 基 本 的 原 理 及 び 指 針 」 を 公 表 し た (OECD, 2015)。 こ の 文 書 は US-EPA及 び カ ナ ダ 保 健 省 (Health Canada) が 作 成 し て お り 、 実 例 と し て 、 発 が ん 性 を エ ン ド ポ イ ン ト と し て 、 (Q)SAR解 析 に お け る メ カ ニ ズ ム の 考 慮 の 重 要 性 、 様 々 な (Q)SARア プ ロ ー チ を 改 善 す る 上 で の メ カ ニ ズ ム 考 慮 の 重 要 性 、 ケ モ イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス 及 び バ イ オ イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス の 組 み 合 わ せ に よ る 統 合 し た ア プ ロ ー チ の 可 能 性 に つ い て 、 ま と め て い る (OECD, 2015)。 こ の 文 書 は 、 NAFTA (2012) を 一 般 化 学 物 質 に も 拡 張 し 、 メ カ ニ ズ ム の 考 慮 に 焦 点 を 当 て た も の と な っ て お り 、 信 頼 で き 、 科 学 的 に 支 持 で き る(Q)SAR情 報 を 必 要 と し て い る ハ ザ ー ド 評 価 者 及 び リ ス ク 評 価 者 、 並 び に 科 学 的 に 信 頼 で き る (Q)SARを 開 発 す る 研 究 者 /開 発 者 を 読 者 と し て 想 定 し て い る (OECD, 2015)。 な お 、 こ の 文 書 で は 、 メ カ ニ ズ ム に 係 る 説 明 にAOPで 用 い ら れ る MIEや 有 害 影 響 (Adverse outcome; AO) と い っ た 表 現 が 使 用 さ れ て い る 。 メ カ ニ ズ ム を 考 慮 し た 信 頼 性 補 強 及 び (Q)SAR 解 析 の 利 点 従 来 の(Q)SARモ デ ル の 開 発 で は 、 解 析 対 象 と す る 毒 性 デ ー タ か ら 必 ず し も メ カ ニ ズ ム に 関 す る 情 報 が 得 ら れ な い 等 の 理 由 に よ り 、 統 計 学 的 な 性 能 に 基 づ い て 記 述 子 の 選 定 が 行 わ れ て き た 。 し か し 、 メ カ ニ ズ ム に 基 づ く 情 報 は 、(Q)SARモ デ ル の 開 発 に お け る 適 切 な 分 類/グ ル ー ピ ン グ 及 び 適 切 な 記 述 子 の 選 定 に 有 用 で あ り 、 結 果 と し て 、(Q)SARの 信 頼 性 (reliability) /信 用 (confidence) が 増 す こ と に な る 。 例 え ば 、 発 が ん 性 の 場 合 、 表I.-7に 示 す よ う な 作 用 機 序 を 考 慮 し て 、 記 述 子 や 構 造 特 性 の 選 定 を 行 う 。 こ の よ う な 考 慮 を 行 う こ と で 、 必 ず し も 統 計 学 的 解 析 を 行 う こ と な く 、 比 較 的 少 な い 物 質 数 で モ デ ル 化 が 可 能 で あ る と い う 利 点 が あ る 。 ま た 、OECD (Q)SARの 原 則3 (適 用 範 囲 ) 及 び 原 則 5 (可 能 な 場 合 、 メ カ ニ ズ ム に 基 づ く 説 明 ) を す る 際 に 有 用 で あ る 。 さ ら に は 、 メ カ ニ ズ ム 情 報 を 考 慮 す る こ と で 、 従 来 の(Q)SARで は 見 過 ご し て い た 潜 在 的 な 投 与 経 路 特 異 的 な 影 響 あ る い は 臓 器 特 異 性 だ け で な く 、 毒 性 の 人 と の 関 連 性 の 推 定 あ る い は 評 価 に も 役 立 つ と 考 え ら れ て い る (OECD, 2015)。 さ ら に 、 こ の よ う な 解 析 はread-across等 に よ る 評 価 に お い て 、 read-acrossを 支 持 す る 有 用 な 情 報 と な る 。
I-19
表 I.-7 発 が ん の 段 階 、 メ カ ニ ズ ム 的 な 考 慮 及 び (Q)SAR の 記 述 子 (OECD, 2015)
上 述 し た よ う な 、 メ カ ニ ズ ム の 考 慮 に よ る(Q)SARの 信 頼 性 を 向 上 さ せ る 際 に は 、 以 下 の 要 素 を 取 入 れ る 必 要 が あ る(OECD, 2015)。
・ ト キ シ コ キ ネ テ ィ ク ス (物 質 /最 終 的 な 毒 性 物 質 が 標 的 臓 器 に 到 達 す る 可 能 性 を 決 め る 段 階)、
・ ト キ シ コ ダ イ ナ ミ ク ス (毒 性 作 用 の 分 子 開 始 イ ベ ン ト (MIE; Molecular Initiating Event) が 起 こ る 段 階 ) ・ バ イ オ イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス 等 に よ る 知 見 の イ ン プ ッ ト (in vitroデ ー タ や ト キ シ コ ゲ ノ ミ ク ス デ ー タ) で あ る
( 1 )
ト キ シ コ キ ネ テ ィ ク ス の 考 慮 ( O E C D , 2 0 1 5 ) ・生 物 学 的 利 用 能 の 考 慮 に 基 づ く 活 性 の 有 無 判 断 (主 に 物 理 化 学 的 性 状 (例；分 子 量 、 溶 解 度 、pKa、 logP、 蒸 気 圧 、 粒 径 、 安 定 性 /反 応 性 )に よ り 生 物 学 的 利 用 能 を 考 慮 す る 。 ・特 に 、直 接 反 応 性 の 高 い 物 質 の 場 合 、ば く 露/投 与 経 路 の 考 慮 を 要 す る 。例 え ば 、 ヒ ト の 呼 吸 器 に お け る 発 が ん 性 物 質 で あ る bis-(chroro methyl) ether で は 、 経 口 経 路 で は 速 や か に 加 水 分 解 す る た め に 発 が ん 性 は 示 さ な い 。・作 用 機 序 が 同 じ 物 質 間 で の 毒 性 傾 向 、活 性 の 幅 や カ ッ ト オ フ の 値 等 を 決 め る 際 、 構 造 ア ラ ー ト だ け で な く 、ト キ シ コ キ ネ テ ィ ク ス の 情 報 が 必 要 で あ る 。考 慮 し な い 場 合 、 偽 陽 性 と な る 要 因 と な る 。
I-20
・ 困 難 な 点 と し て は 、最 終 的 に 発 が ん 性 を 示 す 中 間 体 及 び 標 的 臓 器 を 見 出 す こ と で あ る 。 し か し 、 近 年 は OECD QSAR Toolbox、 OASIS TIMES や Lhasa 社 の METEOR に よ る 代 謝 物 予 測 が 可 能 で あ り 、 発 が ん 性 を 示 す 中 間 体 を 特 定 し 得 る 。 た だ し 、 実 施 で き る 内 容 に 限 界 性 が あ る こ と の 認 識 は 必 用 で あ る 。
( 2 )
ト キ シ コ ダ イ ナ ミ ク ス の 考 慮 (OECD, 2015) ・特 定 の 毒 性 に 係 る 構 造 ア ラ ー ト (例；求 電 子 性 の 強 さ 、1～ 複 数 官 能 性 及 び そ の 距 離 、分 子 の フ レ キ シ ビ リ テ ィ 、反 応 性 と 安 定 性 の バ ラ ン ス 、置 換 基 の 位 置 等)、 解 析 対 象 物 質 及 び そ の 構 造 的 あ る い は 機 能 的 に 関 係 し た 物 質 の 毒 性 プ ロ フ ァ イ ル に 基 づ き ト キ シ コ ダ イ ナ ミ ク ス の 段 階 を 評 価 で き る 。( 3 )
バ イ オ イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス 等 に よ る 知 見 の イ ン プ ッ ト ・ ト キ シ コ ゲ ノ ミ ク ス や in vitro デ ー タ 等 に 基 づ く バ イ オ イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス や 短 期 の 予 測 試 験 結 果 は 、標 的 と す る エ ン ド ポ イ ン ト に つ い て の 様 々 な メ カ ニ ズ ム 情 報 を 提 供 す る 。OECD (2015) の 文 書 で は 、図 I.-6 に 示 す 統 合 し た 解 析 が 提 示 さ れ て い る 。 図 I.-6 メ カ ニ ズ ム に 基 づ く (Q)SAR の 要 素I-21 ・ 短 期 試 験 等 の 情 報 例 え ば 、発 が ん 性 の 場 合 に は 、DNA と の 反 応 性 、遺 伝 毒 性 試 験 、形 質 転 換 試 験 等 で あ る 。こ れ ら の 情 報 は 表 I.-7 に 示 し た 発 が ん 段 階 を 評 価 す る 上 で 非 常 に 有 用 な 情 報 と な る 。 ・ ト キ シ コ ゲ ノ ミ ク ス ト キ シ コ ゲ ノ ミ ク ス は 作 用 機 序 の 探 索 と 確 認 に お い て 有 力 な 情 報 源 で あ る 。 ま た 、 短 期 試 験 に 基 づ く 遺 伝 子 発 現 量 変 化 を 予 測 に 用 い る こ と も 可 能 と 考 え ら れ て お り 、 肝 臓 に お け る 発 が ん 性 に つ い て は 、in vivo に 基 づ く 遺 伝 子 発 現 量 デ ー タ に 基 づ く 複 数 の モ デ ル に つ い て の 報 告 が あ る (Nie et al., 2006； Ellinger-Zieglbauer et al., 2008； Auerbach et al., 2010； Matsu moto et al., 2009, 2011; Uehara et al., 2011)。
・ 統 合 的 ア プ ロ ー チ と ツ ー ル
例 え ば 、OncoLogic は 発 が ん 性 の 解 析 に お い て 、 統 合 し た 既 知 見 (例 ； 亜 慢 性 等 の in vivo 試 験 の 所 見 、 遺 伝 毒 性 等 ) 、 更 に は 発 が ん に 係 る 作 用 機 序 (イ ニ シ エ ー シ ョ ン 、 プ ロ モ ー シ ョ ン 、 プ ロ グ レ ッ シ ョ ン) に 基 づ き 、 予 測 を 行 う ツ ー ル で あ る 。
ま た 、OECD Toolbox は 評 価 対 象 と す る 物 質 の 化 学 的 反 応 性 に 係 る 情 報 (profile) や 予 測 代 謝 物 、 互 変 異 性 化 等 に 関 す る 情 報 を 与 え て く れ る 。 こ の よ う な ツ ー ル は (Q)SAR の 予 測 と 併 用 す る こ と に よ り 、 WoE を 増 す こ と が で き る 。 例 え ば 、 Ames の 結 果 を 予 測 し た 結 果 が 陽 性 で 、Toolbox か ら DNA 結 合 性 に 関 す る 示 唆 が 得 ら れ れ ば WoE が 増 す 。 ・ ToxCast 等 の HTS デ ー タ に 基 づ く ア プ ロ ー チ HTS の 情 報 も メ カ ニ ズ ム に 関 す る 情 報 を 与 え て く れ る た め 、デ ー タ を 活 用 で き る 可 能 性 が あ る 。た だ し 、ToxCast で 得 ら れ て い る デ ー タ は Phase-I の デ ー タ で あ る (メ カ ニ ズ ム の 網 羅 性 が 低 い ) た め 、 実 際 的 な 利 用 性 に つ い て は ま だ 検 討 が 必 要 で あ る 。 ・ MoA/AOP 及 び ヒ ト と の 関 連 性 開 発 対 象 と す る 毒 性 エ ン ド ポ イ ン ト に つ い て 、MoA/AOP が 既 知 の 場 合 (例 ； MIE や KE) 、AO を 確 認 す る た め の 情 報 や 試 験 の 選 定 に 繋 が る た め 、メ カ ニ ズ ム を 考 慮 し た(Q)SAR 解 析 に お い て は 非 常 に 有 用 で あ る 。 ま た 、 潜 在 的 に は 従 来 の (Q)SAR で は カ バ ー で き な い 知 見 が 得 ら れ る 可 能 性 も あ る 。
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・ in silico の 組 合 せ 及 び in vitro の ア プ ロ ー チ (図 I.-7)
例 え ば 、 発 が ん 性 に つ い て は 図 I.-7 に 示 す ア プ ロ ー チ が 考 え ら れ て い る 。
図 I.-7 統 合 し た in silico 及 び in vitro に よ る ア プ ロ ー チ を 用 い た 発 が ん 性 の ス ク リ ー ニ ン グ
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2.6 . I A T A へ の 適 用
IATA (Integrated Assessment and Testing Approach； 評 価 試 験 の 統 合 戦 略 ) は 、 既 知 見 に 基 づ く 利 用 可 能 な 情 報 や in silico、 in vitro、 in vivo の デ ー タ 等 か ら 必 要 な 試 験 の 特 定 や 評 価 の 結 論 を 導 く 手 段 と な る こ と が 期 待 さ れ て 、 現 在 開 発 が 進 め ら れ て い る 。 こ の 際 利 用 さ れ る 既 知 見 に は AOP 等 の メ カ ニ ズ ム 情 報 も 含 ま れ 、こ の よ う な 情 報 が あ る こ と に よ り 、 対 象 と す る エ ン ド ポ イ ン ト の 評 価 に 必 要 な 情 報 を 特 定 し や す く な る 。
現 時 点 で 公 的 に 構 築 さ れ て い る IATA と し て は OECD が 公 表 し て い る 皮 膚 腐 食 性 /刺 激 性 の IATA が あ る (OECD, 2 014b)。 OECD (2014b) で も 述 べ ら れ て い る が 、 IATA と 類 似 の 考 え 方 と し て 、 以 下 が あ り 、 い ず れ も 利 用 可 能 な デ ー タ 及 び そ の 結 果 に 応 じ て 必 要 と な る デ ー タ/試 験 や 評 価 を 導 く も の で あ り 、 IATA が 完 全 に 新 規 の 概 念 で は な い こ と が わ か る 。
・OECD Sequential Testing and Evaluation Strategy (例 ； OECD TG 404) ・UN-GHS Sequential Testing and Evaluation Strategy
・ECHA In tegrated Testing Strategy 等
OECD が 公 表 し た 皮 膚 腐 食 性 /刺 激 性 の IATA を 図 I.-9 に 示 す 。現 在 OECD で は IATA の ガ イ ダ ン ス を 作 成 す べ く 、IATA の ケ ー ス ス タ デ ィ を 積 み 重 ね て 知 見 の 収 集 を 行 っ て い る 。 ま た 、US-EPA の OPPT と PMRA は 将 来 の 農 薬 の 評 価 に お い て IATA を 取 り 入 れ る べ く 現 在 開 発 を 進 め て い る (NAFTA, 2012)。 な お 、 US EPA OPP は 2011 年 に 「 試 験 及 び 評 価 戦 略 の 統 合 的 ア プ ロ ー チ ： 新 た な 計 算 及 び 分 子 的 ツ ー ル を 用 い て (U.S. EPA, 2011)」 を 公 表 し て お り 、 図 I.-8 に 示 す よ う な ビ ジ ョ ン を 描 い て い る 。
図 I.-8 農 薬 プ ロ グ ラ ム に お け る 現 在 か ら 将 来 の IATA の 利 用 ( U S E P A , 2 0 1 1 よ り 抜 粋 )
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図 I.-9 皮 膚 腐 食 性 /刺 激 性 の IATA (OECD (2014a) よ り 抜 粋 )
* : 腐 食 性 の 細 区 分 化 が 必 要 な 場 合 、 適 切 な i n v i t r o の 皮 膚 腐 食 性 試 験 を 実 施 す る 必 要 が あ る 。 さ ら に 、 混 合 物 の 規 則 の 場 合 に は 、 相 加 性 ル ー ル の 使 用 に よ り 分 類2 あ る い は 分 類 で き な い ( N o t C a t e g o r i z e d ) に な る 可 能 性 も あ る 。 § : 細 区 分 を す る 可 能 性 は 、 使 用 す る 試 験 法 に 依 存 す る 。 O E C D T G 4 3 5 は 細 区 分 1 A 、 1 B 及 び 1 C を 区 別 す る がO E C D T G 4 3 1 は 適 用 範 囲 に 限 界 性 が あ る た め 、 細 区 分 1 A と そ の 他 の 腐 食 性 の 分 類 の 区 別 と な る 。 試 験 法 に よ っ て 、 細 区 分1 A へ の 分 類 の 割 合 は 異 な り 、 後 者 の 試 験 で は 細 区 分 1 B 及 び 1 C に は 分 類 で き な い 。 O E C D T G 4 3 0 で は 、 細 区 分 に 分 類 で き ず 、 単 一 の 区 分 、 つ ま り 、 区 分 1 の み を 特 定 で き る 。 ǂ : O E C D T G 4 3 5 の 適 用 範 囲 外 の 場 合 。
I-25
主 要 国 で の 実 用 化 動 向
3 . 1 . J R C の ア ン ケ ー ト 調 査 に 基 づ く 実 用 化 動 向 の 全 体 像
JRC (2010) は 、「 食 品 安 全 分 野 に お い て 国 の 規 制 当 局 又 は 国 際 的 な 諮 問 機 関 や 企 業 が ど の よ う に(Q)SAR 等 解 析 を 使 用 し て い る か 」に つ い て 、US-EPA、US-FDA、JECFA、 カ ナ ダ 環 境 省 (Environ ment Canada)、 カ ナ ダ 保 健 省 (Health Canada)、 並 び に コ ン サ ル タ ン ト 及 び 企 業 の 専 門 家 を 対 象 に ア ン ケ ー ト 調 査 を 実 施 し た 。 最 終 的 に 23 か 国 か ら 38 の 回 答 が 得 ら れ た と 報 告 さ れ て い る お り 、 そ の 概 要 を 以 下 に 示 す 。 ア ン ケ ー ト 結 果 の 概 要 9 食 品 リ ス ク 評 価 の 目 的 で (Q)SAR あ る い は 他 の 構 造 に 基 づ く 解 析 を 実 施 し て い な い と い う 回 答 が 60%、 実 施 し て い る と い う 回 答 が 37%で あ っ た 。 9 (Q)SAR 等 の 解 析 を 実 施 し て い な い 組 織 の 60%で は こ れ ま で に 検 討 し た こ と 自 体 が な く 、 一 方 40%で は 検 討 し た こ と は あ る が 、 主 に 専 門 性 が な い こ と か ら 受 け 入 れ て い な い 。 9 最 も 一 般 的 に 用 い て い る 方 法 は グ ル ー ピ ン グ ア プ ロ ー チ と read-across と 思 わ れ る 。 次 の ソ フ ト が 最 も 使 用 さ れ て い る ； DEREK、 MultiCASE、 Leadscope、 TOPKAT、 EPI Suite、 OECD Toolbox、 Toxtree。
9 予 測 対 象 と し て い る エ ン ド ポ イ ン ト と し て 、 最 も 高 頻 度 に 予 測 さ れ る の は 、 遺 伝 毒 性 、 発 が ん 性 及 び 慢 性 毒 性 に 続 い て ADME、 急 性 毒 性 及 び 生 殖 毒 性 で あ る 。
9 2、 3 の 組 織 で は (Q)SAR を 作 用 機 序 (mode of action) に 関 す る 知 見 を 得 る た め に 適 用 し て お り 、 こ れ ら の ケ ー ス で は 構 造 ア ラ ー ト の 使 用 を 主 と し て い る よ う で あ る 。 9 (Q)SAR 利 用 に 関 し て 以 下 の 興 味 深 い 回 答 が あ っ た 。 ¾ 毒 性 デ ー タ が な い 物 質 、 あ る い は 非 常 に 低 い レ ベ ル で 存 在 す る 物 質 の 安 全 性 に 関 し て 迅 速 な 決 定 が 必 要 な 場 合 に(Q)SAR を 使 用 す る 。 ¾ Read-across (SAR) は 毒 性 デ ー タ が 存 在 す る 類 似 構 造 の 物 質 と 対 象 物 質 の 毒 性 を 比 較 す る た め に 使 用 す る 。 も し 、 活 性 成 分 の 作 用 機 序 (mod e of action) が 既 知 の 場 合 、 関 連 す る 構 造 の 作 用 機 序 も 同 様 と み な す 。 ¾ 米 国 に お い て は 、 食 品 リ ス ク 評 価 の た め の TOR (規 制 の 閾 値 ; Threshold of Regulation) ア プ ロ ー チ の 潜 在 的 利 用 性 に 関 す る 評 価 が 行 わ れ て い る 。 想 定 さ れ る ば く 露 が 閾 値 未 満 の 場 合 、(Q)SAR モ デ ル を 考 慮 で き る 。 全 て の ケ ー ス に お い て 、(Q)SAR モ デ ル か ら 得 ら れ た 結 果 は 追 加 の 実 験 デ ー タ を 要 求 す る た め の レ ビ ュ ー の 一 助 と し て 使 用 で き る 。 ¾ 試 験 結 果 が な い 場 合 に は 、 (Q)SAR の 陽 性 結 果 を 受 け 入 れ る 。 し か し 、 複 数 の(Q)SAR モ デ ル に お い て 、 毒 性 影 響 を 示 す 分 子 上 の 構 造 ア ラ ー ト が な け れ
I-26 ば 、 陰 性 予 測 の 結 果 も 受 け 入 れ ら れ る 可 能 性 が 高 い 。 ¾ 多 様 な タ イ プ の モ デ ル か ら の 予 測 を 総 合 的 予 測 (overall prediction) と し て 組 み 合 わ せ る こ と に よ り 、 予 測 性 能 が 改 善 さ れ る 仮 定 に 基 づ き 、 コ ン セ ン サ ス モ デ ル が 時 と し て 適 用 さ れ る 。 ¾ 毒 性 評 価 に 基 づ き 、 あ る 特 定 の 代 謝 物 が 残 渣 の 定 義 に 含 ま れ る か 決 定 す る た め に 、WoE (証 拠 の 重 み 付 け ) に よ る ア プ ロ ー チ が 適 用 さ れ る 。 毒 性 に 関 す る 既 知 の 構 造 ア ラ ー ト が 証 拠 の 重 み づ け に よ る ア プ ロ ー チ に お い て 重 要 な 役 割 を 果 た し 得 る 。 ま た 、 こ れ ら の 結 果 か ら 追 加 デ ー タ 要 求 に つ な が る こ と も あ り 得 る 。 9 食 品 安 全 分 野 に お け る (Q)SAR 利 用 に 関 し て 自 由 に コ メ ン ト す る 質 問 項 目 で 得 ら れ た 重 要 な ポ イ ン ト を 以 下 に 示 す 。 ¾ (Q)SAR 解 析 は 一 般 的 に 有 望 な ツ ー ル と し て 認 識 さ れ て い る が 、 食 品 安 全 分 野 に お け る 利 用 に 関 す る ト レ ー ニ ン グ が 必 要 で あ る 。 当 局 で 作 業 す る 者 の た め に(Q)SAR 利 用 に 関 す る ワ ー ク シ ョ ッ プ を 組 織 す べ き で あ る 。 リ ス ク 評 価 に お け る(Q)SAR の 利 用 及 び 受 容 性 に つ い て は 、 ガ イ ダ ン ス の 提 供 を 通 じ て 、 行 政 が 産 業 界 に よ る 使 用 を 受 け 入 れ る 方 法 の 透 明 性 を 明 ら か に す る 必 要 が あ る 。 ¾ 特 定 の 生 物 学 的 標 的 を 有 す る 農 薬 分 子 に つ い て は 、 記 述 子 に 基 づ く モ デ ル よ り も 構 造 フ ラ グ メ ン ト に 基 づ く モ デ ル の 方 が 良 い だ ろ う 。 こ れ は 生 物 学 的 利 用 能 を 理 解 す る 上 で 重 要 で あ る 。 ¾ (Q)SAR の よ り 幅 広 い 行 政 利 用 を す る た め の 主 要 な 障 壁 の ひ と つ は 、 モ デ ル 構 築 の た め の 高 品 質 な 毒 性 デ ー タ の 入 手 可 能 性 が 限 定 さ れ て い る こ と に よ っ て 、 関 連 性 が あ り 、 妥 当 な(Q)SAR モ デ ル が な い こ と で あ る 。 食 品 原 料 と な る 物 質 は 非 常 に 多 様 で あ り 、 ま だ 十 分 な デ ー タ が 公 で 利 用 可 能 と な っ て い な い こ と が あ げ ら れ る 。 ¾ 最 も 必 要 な 研 究 の ひ と つ と し て は 、 利 用 可 能 な デ ー タ を デ ジ タ ル 化 し 、 高 品 質 な 公 的 デ ー タ べ ー ス で 利 用 可 能 に す る こ と で あ る 。
