急性毒性試験とLD50

急性毒性試験は、単回曝露、または短期間（慣例として24時間以内）における複数回の物質曝露によって生じる有害作用を特徴づけるものです。その古典的な指標はLD50であり、これは試験動物集団の半数に対して致死的であると推定される用量ですが、現代のガイドラインでは、正確なLD50の算出よりも、はるかに少ない動物を使用する方法へと大きく移行しています。

Definition

急性毒性試験とは、物質への単回または短期間の曝露後に生じる有害作用の評価であり、LD50（半数致死量）は、曝露された集団の50%に死亡を引き起こすと統計的に推定される用量で、歴史的に急性致死効力を表すために用いられてきました。

Scope

この項目では、LD50の概念と歴史、致死性中心のデザインからアップアンドダウン法や固定用量法などの手順への移行、ハザード分類における急性データ利用、単回曝露試験の限界について扱います。これは方法論的なトピックであり、特定の物質に対する試験プロトコル、曝露閾値、または中毒管理の指針を提供するものではありません。

Core questions

• 単回または短期間の曝露後に、死亡を含むどのような有害作用が生じるか？
• どのような用量レベルが重篤な急性毒性の発現を示すか？
• 動物の使用と苦痛を最小限に抑えながら、急性効力をどのように推定できるか？
• 急性試験の結果は、ハザード分類と表示にどのように反映されるか？

Key concepts

• 半数致死量（LD50）
• 用量反応曲線とその傾き
• アップアンドダウン法
• 固定用量法
• 急性毒性クラス法
• 曝露経路（経口、経皮、吸入）
• ハザード分類（GHSカテゴリー）

Mechanisms

急性試験では、動物に一度曝露させ、その結果生じる作用を一定期間観察します。古典的なアプローチでは、段階的な用量をグループに投与し、反応した個体の割合を用量反応モデルに当てはめて、トレヴァンによって形式化されたLD50と曲線の傾きを推定します。一方、アップアンドダウン法のような現代の逐次デザインでは、以前の結果に基づいて各動物の用量を調整し、著しく少ない動物で致死効力の推定値に収束させます。固定用量法や急性毒性クラス法も同様に、事前に定義された用量レベルと、死亡に至らない徴候を用いて、正確なLD50ではなくハザードカテゴリーを割り当てます。

Clinical relevance

急性毒性データは、化学物質や医薬品に付随するハザード分類、表示、安全取扱情報に情報を提供し、大量の単回曝露が引き起こしうる作用の種類を記述します。この項目は、そのようなデータがどのように生成されるかを説明するものであり、記述的な内容に過ぎません。個人の曝露や中毒を管理するための根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

急性経口毒性試験は、アップアンドダウン法（TG 425）、固定用量法（TG 420）、急性毒性クラス法（TG 423）を含むOECDの調和された試験ガイドラインによって規定されており、これらは従来のLD50試験（旧TG 401）を大きく置き換えました。結果は、GHS（化学品の分類および表示に関する世界調和システム）の下で国際的に調和されたハザードカテゴリーにマッピングされます。これらのガイドラインは定期的に改訂されており、動物数を減らし、致死性をエンドポイントとすることへの依存を減らすデザインへと傾向が進んでいます。

History

LD50は、1927年にJ. W. Trevanによって、毒性用量に対する生物学的反応の固有の変動性を定量化する方法として導入され、20世紀の大部分において急性致死効力の標準的な表現となりました。動物の死亡を中心とした試験に対する科学的および倫理的批判の高まりは、1980年代以降の改良された逐次および固定用量デザインの開発を促進し、ブルースのアップアンドダウン法に代表され、最終的には、より少ない動物を使用する方法を支持して、従来のLD50ガイドラインの削除に至りました。

Debates

正確なLD50は意味のある規制エンドポイントか？

批評家は、単一の致死性数値は実験室間や種間で非常に変動が大きく、メカニズムに関する洞察をほとんど提供しないと主張し、分類指向の方法への置き換えを促しています。結果として得られるカテゴリーはより粗いものの、はるかに少ない動物を使用します。

Key figures

• John William Trevan
• Robert D. Bruce
• Thomas Hartung

Seminal works

• trevan-1927
• bruce-1985
• oecd-tg425-2022

Frequently asked questions

LD50は今日でも測定されていますか？

正確なLD50は現在ではほとんど目標とされません。現在のガイドラインでは、はるかに少ない動物でハザードカテゴリーを推定する逐次または固定用量デザインが用いられており、従来のLD50試験ガイドラインは撤回されています。

急性毒性はなぜ体重単位で表されるのですか？

用量は体重単位（例えばmg/kg）で表されることで、異なるサイズの動物や種間で効力を比較できます。これは試験の慣例であり、特定の曝露レベルを推奨するものではありません。