Lesson 15 of 20

유전독성 — DNA 를 건드리는가

ICH S2(R1) 배터리 · Ames · 염색체이상 · 생체내 소핵

대부분의 독성은 투여를 멈추면 회복됩니다. DNA 손상은 다릅니다 — 한 번 바뀐 염기서열은 돌아오지 않고, 세포분열을 따라 이어집니다.

그래서 유전독성은 문턱이 있는 다른 독성과 다르게 취급합니다. 그리고 발암성의 이른 신호로 봅니다.

시험	계	보는 것
Ames	살모넬라·대장균	유전자 돌연변이
시험관 염색체이상 또는 소핵	포유류 배양세포	염색체 수·구조 이상
생체내 소핵	설치류 골수·말초혈	몸 안에서의 염색체 손상

ICH S2(R1)은 이 조합을 표준 배터리로 둡니다. 셋이 각각 다른 종류의 손상을 보기 때문에 하나로 대신할 수 없어요.

High schoolDNA를 건드리는가

유전독성은 DNA를 손상시키는 성질입니다. 발암과 유전 질환의 위험으로 이어져요.

손상 유형	내용
유전자 변이	염기 치환 · 틀 이동
염색체 구조 이상	절단 · 재배열
염색체 수 이상	배수성 변화

세 가지를 다 봐야 해서 배터리(여러 시험의 조합)를 씁니다.

Ames 시험이 하는 일

히스티딘을 스스로 만들지 못하도록 망가뜨린 균주를 씁니다. 히스티딘이 없는 배지에서는 자라지 못해요.

여기에 시험물질을 넣었을 때 다시 자라는 균락이 나오면, 망가진 유전자가 되돌아왔다는 뜻입니다 — 곧 돌연변이가 일어났다는 것.

복귀 균락 수 ↑ = 돌연변이 유발

중요한 장치가 하나 더 있습니다 — S9 분획. 쥐 간에서 뽑은 대사효소를 함께 넣어, 대사되어야 비로소 유전독성을 띠는 물질까지 잡아냅니다. 그래서 S9 를 넣은 조건과 뺀 조건을 둘 다 봅니다.

High schoolICH S2(R1) 배터리

시험	보는 것	대상
Ames	유전자 변이	세균
염색체이상 · 소핵 (시험관)	염색체 손상	포유류 세포
생체내 소핵	염색체 손상	동물 (골수·말초혈)

시험관 시험은 민감하지만 가짜 양성이 많습니다 — 생체내로 확인합니다.

S9 조건 하나를 빼면 결론이 정반대가 됩니다.

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# Ames 판정 - 배수 증가와 용량-반응
conc = [0, 5, 15, 50, 150, 500]                  # ug/plate
rev_minus_s9 = [22, 24, 21, 26, 25, 23]          # S9 없이
rev_plus_s9  = [25, 31, 48, 87, 152, 240]        # S9 있음

def judge(conc, rev, label):
    base = rev[0]
    fold = [r / base for r in rev]
    mono = all(fold[i] <= fold[i+1] + 0.1 for i in range(len(fold)-1))
    peak = max(fold)
    print(label)
    print("  농도 :", conc)
    print("  배수 :", [round(f, 2) for f in fold])
    print("  최대 배수", round(peak, 2), "| 용량 의존", mono)
    if peak >= 2.0 and mono:
        print("  -> 양성 (복귀 균락이 2배 이상, 용량 의존적)")
    else:
        print("  -> 음성")
    print()

judge(conc, rev_minus_s9, "S9 없음")
judge(conc, rev_plus_s9,  "S9 있음")
print("S9 를 넣었을 때만 양성이다 - 물질 자체가 아니라 <대사물>이 돌연변이를 일으킨다.")
print("S9 조건을 빼먹었다면 이 물질을 음성으로 보고했을 것이다.")

High schoolAmes 시험의 영리함

히스티딘을 못 만드는 변이 세균을 씁니다. 히스티딘 없는 배지에서는 못 자라요.

단계	일어나는 일
변이 세균 + 약물	히스티딘 없는 배지에
약이 변이를 일으키면	일부가 되돌아가 히스티딘을 만듦
그 세균만 자람	집락 수를 셈

집락 수가 변이 빈도를 직접 나타냅니다 — 아름다운 설계입니다.

그리고 간 추출물(S9)을 넣은 조건도 함께 합니다. 대사되어야 변이원이 되는 물질을 잡으려고요.

세 시험이 각각 못 보는 것

시험	못 보는 것
Ames	염색체 수준의 손상 · 포유류에만 있는 대사 경로
시험관 염색체이상	몸 안의 흡수·분포·해독 — 그래서 위양성이 잦다
생체내 소핵	골수에 닿지 않는 물질의 다른 조직 손상

그래서 배터리 입니다. 하나로 대신할 수 없어요. 셋을 조합해도 여전히 빈 구석이 있고, 그래서 유전독성 음성이 발암성 없음을 뜻하지 않습니다 — 17강에서 발암성 시험이 따로 필요한 이유입니다.

High school양성이면 어떻게 되나

결과	대응
시험관만 양성	생체내로 확인 — 음성이면 대개 진행
생체내 양성	심각 — 개발 중단 가능성
기전이 문턱형	NOAEL 설정 가능 (예: 방추사 독성)

DNA에 직접 결합하는 물질은 문턱이 없다고 봅니다 — 그래서 특히 엄격해요.

항암제는 예외입니다. 세포독성이 목적이니 유전독성이 있어도 진행해요 — 17강에서 발암성 시험이 따로 필요한 이유입니다.

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Ames 시험에서 S9 분획을 함께 쓰는 이유는?

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시험관 염색체이상 시험이 양성, 생체내 소핵시험이 음성으로 나왔습니다. 무엇을 더 확인해야 할까요?