欧盟内分泌干扰评估进展激进：内分泌干扰物的识别是当前全球化学品安全性评估中关注的重点,尤其是欧盟在2018年针对农药与消杀产品的内分泌干扰物评审正式启动后,已有多个活性物质(如代森锰锌等)因为内分泌干扰效应无法被排除而被欧盟禁用。同时随着CLP修正案(Regulation (EC) No 1272/2008)的进一步实施,欧盟也已将内分泌干扰物的识别要求进一步拓展到了一般化学品。
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美国内分泌干扰物识别进展缓慢
虽然美国环境保护署(US EPA)早在1998年就推动基于两阶段的体外和体内试验内分泌干扰物识别项目(EDSP),但在实际法规应用和实施方面美国则显著落后于欧盟。
而EDSP难以推进的主要原因在于：花费巨大。
据统计每个化学品仅完成第一阶段的试验内容预计花费就高达百万美元,而其中绝大部分费用的支出都集中在体内试验项目中。
EDSP两阶段的内分泌干扰物识别试验指南：
(图片源自：US EPA)
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新途径技术方法(NAMs)首次明确可用于内分泌干扰物识别
因此US EPA在十几年间都聚焦于体外高通量筛选、in silico等新途径技术方法(NAMs)的研发,建立了相应的数据库和计算模型来尝试替代之前EDSP第一阶段所需要的高昂试验资料。
但为了满足法规应用目的,这些NAMs能否直接用于第一阶段的内分泌干扰活性评估必须得到充分的确认,US EPA在系统衡量了稳健性(strengths)、局限性(limitation)和不确定性(uncertainties)后最终明确了两种NAMs可以用于替代EDSP第一阶段雌激素和雄激素受体信号通路所需的试验资料。
两种可用于替代EDSP第一阶段试验的NAMs：
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NAMs的成功应用依赖于海量数据获取与可靠模型开发
这两种经充分评估的NAMs成功应用均得益于前期由US EPA等机构主导进行的ToxCast/Tox21项目,ToxCast/Tox21项目依托于细胞体外高通量筛选,采用机械臂进行细胞培养和靶点检测,其中涉及内分泌干扰相关靶点的检测纳入了数十种细胞系,并能对数千种化合物进行高通量检测,因而此项目的结果是产生了一个极大的数据集。
Tox21项目中所采用机械臂进行细胞操作
(来源：https://tox21.gov/overview/)
为了利用这些数据集来满足EDSP的替代传统体内动物试验的需求,ToxCast/Tox21项目又进一步向数据科学家开放了数据集,来利用这些已产生的大数据开发具有高预测可靠性的模型,由此两种能满足法规评估要求的内分泌干扰NAMs最终被成功开发。
基于网络模型对体外雌激素受体信号通路建模分析
(来源：TOXICOLOGICAL SCIENCES, 148(1), 2015, 137–154)
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证据权重(WoE)仍是内分泌干扰评估的关键
本次US EPA除了明确NAMs可以用于内分泌干扰物筛选,也在配套发布的白皮书中再次强调了需要通过证据权重(WoE)的方式来整合内分泌干扰评估过程中涉及的所有相关数据,这既包括了已经明确的NAMs以及满足GLP要求的动物体内数据,也应汇总其他试验结果(如未经明确的NAMs)、(Q)SAR预测、药代/毒代动力学等各种数据,进而毒理学家能在全面收集和充分评估的基础上采用WoE的方式进行整合分析,来得出可靠的内分泌干扰物筛选结果。
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多数农药品种将受益于NAMs的法规应用
值得注意的是,由于农药的内分泌干扰效应一直被广泛关注,因此在ToxCast/Tox21以及EDSP等项目立项之初就已涵盖了多数农药品种,对于这些农药可以优先考虑采用这两种NAMs来满足法规登记所需的对雌激素和雄激素受体信号通路相关试验资料,因此将大大降低农药申请人在应对美国内分泌干扰评估的周期与费用。
新途径技术方法(New Approach Methods, NAMs)
为应对实验技术的转变,美国环境保护署(US EPA)也提出了一个新概念：新途径技术方法(New Approach Methods, NAMs),该术语的定义泛指″能够提供化学物质危害评估和风险评估信息,且有别于传统动物实验,更符合3R原则的测试技术方法与它们的组合″。
所以作为一个符合动物福利的新概念,NAMs几乎囊括了绝大多数的动物实验替代技术,如虚拟筛选(virtual screening)、(Q)SAR、交叉参照(read-across)、体外细胞实验、器官芯片(Organs-on-a-Chip, OOC)、有害结局路径(Adverse Outcome Pathway, AOP)、确定性方法(Defined Approach)、整合测试与评估方法(Integrated Approaches to Testing and Assessment, IATA)等。
这些技术与方法的发展将实质性地促进动物实验替代。