備忘録 a record of inner life

やったことや考えたこと・本・論文・音楽の備忘録。 特に環境科学・生態毒性に関して。

論文のメモ: 生物種によって感受性が異なるのはなぜか? その2

この記事の続き。

化学物質に対する感受性が生物種によってなぜ異なるのか、という問題。そのものズバリな総説が出てました。

  

van den Berg SJ, Maltby L, Sinclair T, Liang R, van den Brink PJ, 2020, Cross-species extrapolation of chemical sensitivity. Sci Total Environ: 141800.

生物種の感受性を予測・説明する手法として、(i) ICEなどの単純な2種間の相関による手法、(ii) 系統関係などの関連度合いrelatednessに基づく手法、(iii) 体サイズや呼吸様式などの形質traitsに基づく手法(例:Rubach et al., 2012)、(iv) 遺伝子ベース、特に化学物質のターゲットとなる生体分子の遺伝子配列などに基づく予測手法(SeqaPassなど)の4つが紹介されています。

i~ivの順にメカニズムに基づく手法になってます。また、TK-TDで分けて考えると、形質に基づく手法はTKとの関連が強く、遺伝子ベースの手法は(ここでいう遺伝子は、COIとか系統関係の話ではない)TDとの関連が強いという整理がされてます。

以前書いた記事と大まかには同じような内容で、自分の理解がすごく変ではなくて良かったです。

 

 

 

 

TKとTDに分けて考えるということに関して。上の総説では定量的な具体例があまりないのでイメージが湧きにくいです。

その点は、Roman Ashauerさんらの一連のTK-TDモデルの研究を参照するのが良いかも。

Kretschmann A, Ashauer R, Hollender J, Escher BI, 2012, Toxicokinetic and toxicodynamic model for diazinon toxicity—mechanistic explanation of differences in the sensitivity of Daphnia magna and Gammarus pulex. Environmental Toxicol  Chem 31(9): 2014-2022.

例えばこれ。有機リン系殺虫剤に対するオオミジンコとヨコエビの感受性の違いを、TK-TDモデルによって解釈した論文。BCF(Bioconcentration factor)は両種ほぼ同じでTK部分には大きな差はないが*1、AChEと有機リン系殺虫剤の代謝物との反応速度が大きく異なっており、そこで感受性が決まっている様子。

このTDの反応は、SeqaPassなどの手法によって、各生物種のAChE遺伝子配列から予測できる部分が大きいはず。ちなみにこの論文を研究室で紹介したら、感受性の差の2倍程度なら再現性の中に埋もれてしまう(ため、その微妙な差を更に不確実性の大きい数理モデルで解釈するのはどうなのか)、と指摘を受けました。もっともです。。。

 

Ashauer R, Albert C, Augustine S, Cedergreen N, Charles S, Ducrot V, ... Jager T, 2016, Modelling survival: exposure pattern, species sensitivity and uncertainty. Scientific Reports 6(1): 1-11.

こちらはあまり関係ないけど、次の文章がまさにVan den Bergの総説を、定量的かつメカニスティックに説明していると思います*2

Some studies hypothesized that TKTD model parameters, such as those of GUTS models, could be combined with species traits or phylogenetic information to explain and predict species sensitivity differences. Species traits such as metabolic rate, which scales with size, correlated with the threshold parameter for a small set of chemicals and the dominant rate constant could be related to the size of three different species. (中略) The hope is that predictions can be made for untested species based on correlations between species traits and TKTD parameters. 

 

*1:ただ代謝産物が毒性を引き起こしており、単純なBCFだけでTKが語れないのでちょっとややこしい。

*2:同じ論文たち、例えばRubach et al., 2012あたりが引用されているから当然といえば当然ですが。