생체지표를 이용한 면역독성 평가기술 개발 연구 = Immune toxicity studies using biomarker technology

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The need to ban animal testing for the safety evaluation of cosmetics and develop alternative test methods is growing across the world. The OECD published its Test Guidelines (TGs 442A and 442B) for the Local Lymph Node Assay (LLNA), which has the ability to detect substances inducing allergic contact dermatitis as an alternative test method for skin sensitization. The LLNA: 5-bromo-2-deoxyuridine-flow cytometry method (LLNA: BrdU-FCM) is also under development in Korea. The LLNA: BrdU-FCM evaluates lymph node proliferation caused by skin sensitizing substances. This study aims to provide a scientific basis for assessing skin sensitization potential by analyzing biomarkers associated with an immune mechanism. We conducted the LLNA: BrdU-FCM in order to compare CBA/J and BALB/C using the 22 reference chemicals suggested in OECD TG 429. The test results indicated that the correlation between the SI and BrdU incorporation was r=0.7950 (p<0.0001) and that the performance of the test method using CBA/J was comparable to that with BALB/C. We also analyzed 13 cytokines using flow cytometry for the 9 reference chemicals with a view to identifying a secondary indicator for the assessment of skin sensitization potential. As a result, a significant change in IFN-γ and IL-2, which are involved in pre-inflammatory immune responses, occurred for moderate sensitizers (IE, MBT and HCA) and weak sensitizers (EUG and IU), compared with vehicle controls. Therefore, IFN-γ and IL-2 could be used as a secondary indicator for borderline chemicals in evaluating skin sensitization potential. In addition, the statistical correlation between the SI and a cytokine related to skin sensitization induction (IFN-γ, IL-2, TNF-α, IL-4 and IL-13) was r=0.8119, 0.6809, 0.5281, 0.6070 and 0.6185, respectively. That enabled us to identify that those cytokines could act as a secondary indicator for additional evaluation of skin sensitization potential based on an immune mechanism. Overall, this study provided a scientific basis for demonstrating that the performance of the LLNA: BrdU-FCM using CBA/J was equal to that with BALB/C, and suggested that IFN-γ and IL-2 could serve as a secondary indicator for moderate or weak sensitizers.

국문 초록 (Abstract)

최근 전세계적으로 화장품 등의 안전성평가 시 동물실험 금지가 확산되고 있으며, 동물대체시험법 개발 활성화가 요구되고 있다. OECD는 알레르기접촉피부염 유발 물질을 검색할 수 있는 피부 감작성 대체시험법으로 국소림프절시험(OECD TG442A, 442B)이 제정되어 있으며, 국내에서도 유세포 분석을 이용하여 피부 감작성시험법 개발 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 국소림프절시험법은 감작성 물질에 의한 생체반응(림프구 증식)을 평가하는 방법으로 면역기전 관련 생체지표 연구를 통한 감작성 판정의 과학적 근거 자료 확보를 위해 OECD TG429 참고물질 22종에 대한 CBA/J와 BALB/C 마우스 종간 비교를 수행한 결과 감작지수(SI)와 BrdU incorporation 상관성은 r=0.7950(p<0.0001)으로 상관성을 나타내어 동등성을 확인하였다. 피부 감작성 평가를 위한 보조지표 탐색하고자 9종 참고물질에 대한 유세포분석을 이용하여 사이토카인 13종을 분석한 결과 moderate(IE, MBT, HCA) 및 weak(EUG, IU) 참고물질은 용매 대조군에 비해 pre-inflammatory 면역반응에 관여하는 사이토카인인 IFN-γ 및 IL-2이 유의적 변화를 나타냈다. 따라서 피부감작성 평가에서 borderline에 걸친 물질에 대한 보조지표로서 IFN-γ 및 IL-2 활용가능성이 있을 것으로 사료된다. 감작지수(SI)와 사이토카인간의 통계학적 상관성을 분석한 결과 피부감작성 유발과 관련 된 사이토카인 IFN-γ, IL-2, TNF-α, IL-4, IL-13간의 양의 상관성(r=0.8119, 0.6809, 0.5281, 0.6070, 0.6185)을 나타내어 이들 사이토카인을 이용하여 면역학적 기전에 기반한 추가적인 피부감작성 평가의 보조지표로서 활용가능성을 확인하였다. 본 연구 결과 국내 개발 유세포 분석을 이용한 국소림프절시험법은 CBA/J 마우스와 BALB/C간 동등함에 대한 과학적 근거를 마련하였으며, moderate나 weak한 시험물질에 대한 피부감작성 평가의 보조지표로서 IFN-γ 및 IL-2 활용가능성을 제시하였다.