化學品體外生物富集性評估的“利器”-虹鱒魚肝S9和肝細胞

關(guān)鍵詞：OECD 319A，OECD 319B，虹鱒魚肝S9，虹鱒魚肝細胞，rainbow trout liver S9（RT-S9)，rainbow trout hepatocytes(RT-HEP)

隨著工業(yè)化進程的持續(xù)推進，新污染物不斷產(chǎn)生并釋放到生態(tài)環(huán)境中，為避免具有持久性的有機污染物和高富集物質(zhì)進入環(huán)境中，化學品管理機構(gòu)從源頭管控，進一步要求新化學物質(zhì)登記需進行大量的實驗和研究，并提供相應數(shù)據(jù)，以完成環(huán)境風險評估認證。其中，化學品的生物富集性評估是監(jiān)管環(huán)境風險和危害風險的一個基本且強制的重要部分。

一、化學品生物富集性評估

生物富集（bioaccumulation），又稱生物富積或生物蓄積，指生物體從環(huán)境中吸收并積累某種化學物質(zhì)，導致其體內(nèi)該化學物質(zhì)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象發(fā)生，而檢測該種現(xiàn)象的發(fā)生通常是利用化學物質(zhì)暴露于魚類中進行評估。化學品生物富集性是化學品環(huán)境危害的重要指標，也是目前國際上對化學品危害性鑒別和環(huán)境風險評估的重點關(guān)注之一。目前評估魚類中化學物質(zhì)生物富集潛力的標準方法是OECD test guideline 305中提供的體內(nèi)測試方法。該測試要求評估魚體生物富集系數(shù)（Bioconcentration Factor，BCF），即測試化學品在魚體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)濃度與周圍水體中的化學品濃度的比值。然而體內(nèi)生物富集試驗耗時數(shù)月甚至半年之久，且測試成本高昂，所需試驗用魚數(shù)量較多，既不符合目前毒理學采用體外篩選評價模型代替整體動物實驗的發(fā)展趨勢，也難以滿足目前化學品環(huán)境風險評估和管控的需求。因此，歐美各國科研工作者開發(fā)了一系列的體外替代測試方法來預測化學品在魚類中的生物富集情況。到目前為止，較常用的體外替代方法是用定量構(gòu)效關(guān)系（Quantitative Structure - Activity Relationship，QSAR）模型預測魚體生物富集系數(shù)(bioconcentration factor,BCF)。QSAR是基于化學品疏水性（由辛醇-水分配系數(shù)[KOW]表示）為主要驅(qū)動力的計算模型，通常不考慮魚類對于化學品的生物轉(zhuǎn)化率，因此其預測結(jié)果往往與體內(nèi)試驗得到的生物富集結(jié)果存在較大差異。

由于生物轉(zhuǎn)化可使化學品形成具有較高水溶性的代謝物，最終可被魚體排出，從而減少化學品在魚體內(nèi)積累的程度。因此，如果想要在體外更加準確地預測化學品的生物富集情況，需要在體外模擬化學品的體內(nèi)生物轉(zhuǎn)化過程。而這一過程可通過體外代謝穩(wěn)定性試驗實現(xiàn)，即測定化學品的體外固有清除率（in vitro intrinsic clearance，CLin vitro，int）。由于肝臟是生物體進行生物轉(zhuǎn)化的主要場所，因此，體外生物轉(zhuǎn)化試驗常選用肝臟代謝模型。

鑒于此，OECD 于2018年發(fā)布了關(guān)于化學品的測試準則319A“TEST guideline 319A ：Determination of in vitro intrinsic clearance using cryopreserved rainbow trout hepatocytes (RT-HEP)"和319B“TEST guideline 319B：Determination of in vitro intrinsic clearance using rainbow trout liver S9 sub cellular fraction (RT-S9)"，指明可采用虹鱒魚肝細胞（RT-HEP)和虹鱒魚肝S9亞細胞組分（RT-S9）進行化學品的體外生物轉(zhuǎn)化試驗以測定化學物質(zhì)的體外固有清除率，從而豐富體外預測模型的參數(shù)，進而更加準確地預測化學品在魚體內(nèi)的生物富集情況。

二、虹鱒魚肝S9和虹鱒魚肝細胞體外生物轉(zhuǎn)化試驗

 正如OECD 測試準則319A和319B所述，為了提高對于化學物質(zhì)在魚體內(nèi)的生物富集的預測準確性，需要體外評估其肝臟的生物轉(zhuǎn)化情況，并將這些信息整合到已建立的計算模型中。鑒于此，可使用虹鱒魚肝細胞（rainbow trout hepatocytes，RT-HEP)和虹鱒魚肝S9（rainbow trout liver S9，RT-S9）測定化學品的體外固有清除率來模擬其體外生物轉(zhuǎn)化過程。試驗采用底物消減法進行測試，即通過LC-MS等方法分析試驗化學物質(zhì)的減少量來計算化學品的清除速率和生物轉(zhuǎn)化率。

虹鱒魚肝S9亞細胞組分（RT-S9）是一種富含各種代謝酶的混合物，它能夠在體外模擬化學品的生物轉(zhuǎn)化過程。這一特性使得RT-S9成為評估化學品體外固有清除率的重要工具。通過測定化學品在RT-S9中的清除速率，可以評估其在魚類體內(nèi)潛在的生物蓄積性和代謝穩(wěn)定性，從而為化學品的生態(tài)風險評估提供科學依據(jù)。這一方法具有周期短、動物使用量少等優(yōu)勢，特別適用于體內(nèi)測試技術(shù)不可行或不允許使用脊椎動物測試的情況。

除了虹鱒魚肝S9亞細胞組分外，虹鱒魚肝細胞（RT-HEP)也是體外評價化學品的重要模型之一。肝細胞是生物體內(nèi)進行代謝和解毒的主要細胞類型之一，因此利用肝細胞進行體外試驗可以模擬化學品在生物體內(nèi)的代謝和毒性作用。通過觀察肝細胞在接觸化學品后的形態(tài)變化、酶活性改變以及代謝底物的消耗等，可以評估化學品的清除速率和潛在毒性。

因此，在體外評價化學品方面，虹鱒魚肝臟S9亞細胞組分和虹鱒魚肝細胞各具優(yōu)勢。RT-S9方法更側(cè)重于模擬化學品的生物轉(zhuǎn)化過程，通過確定體外生物轉(zhuǎn)化率來評估其代謝穩(wěn)定性；而RT-HEP方法則更全面地考慮了化學品的毒性作用，通過觀察細胞形態(tài)和代謝變化來評估其潛在毒性。這兩種方法互為補充，共同構(gòu)成了體外評價化學品的重要手段。

綜上所述，虹鱒魚肝S9亞細胞組分（rainbow trout liver S9，RT-S9）和虹鱒魚肝細胞（rainbow trout hepatocytes，RT-HEP)對于體外評價化學品的生物富集性具有重要意義。通過測定化學品在RT-S9和RT-HEP中的體外固有清除率，并將這些數(shù)據(jù)與體外預測模型相結(jié)合，可提高對于化學品在魚體內(nèi)生物富集性評估的準確性。該方法可以有效減少動物使用，從而以取代、減少的方式滿足動物3R原則要求。另外，該方法試驗周期短，可有效降低經(jīng)典動物試驗過程中因周期長而增加的如維持溫度、頻繁更換溶液等的維護成本，也可縮短相關(guān)技術(shù)人員的工作時間，降低人工成本和企業(yè)成本，具有明顯優(yōu)勢。

三、IPHASE 相關(guān)產(chǎn)品

鑒于虹鱒魚肝S9（rainbow trout liver S9，RT-S9）和虹鱒魚肝細胞（rainbow trout hepatocytes，RT-HEP）在化學品生物富集性評價體外替代方法中的重要性，IPHASE作為體外研究生物試劑引-領者，憑借先進的設備，專業(yè)的技術(shù)人員和多年研發(fā)的經(jīng)驗，現(xiàn)研發(fā)出虹鱒魚肝S9和虹鱒魚肝細胞，助力廣大客戶進行化學品體外生物富集性評價研究。

除虹鱒魚肝S9和肝細胞外，IPHASE技術(shù)人員亦從人、猴、犬、大鼠、小鼠、豬、兔等多個種屬中分離得到相應的肝S9和原代肝細胞，并進行藥物穩(wěn)定性及酶活測定試驗，結(jié)果均滿足客戶需求，可助力客戶進行藥物體外代謝等不同領域的研究。

IPHASE/匯智和源憑借多年的研發(fā)經(jīng)驗，推出了多領域、多種類的高-端科研試劑，為藥物早期研發(fā)提供篩選工具，為生命科學領域的探索提供新材料、新方法和新手段，為食品、藥品、化學品等的遺傳毒性研究提供便捷產(chǎn)品，望廣大科研工作者咨詢。

參考資料：

[1] OECD Test No.319A: Determination of in vitro intrinsic clearance using cryopreserved rainbow trout hepatocytes(RT-HEP).

[2] OECD Test No.319B: Determination of in vitro intrinsic clearance using cryopreserved rainbow trout liver S9 subcellular fraction (RT-S9).

[3] 《化學品 用虹鱒肝S9亞細胞組分測定體外固有清除率試驗》（計劃號：20221511-T-469)

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