에임스 시험 (Ames Test)
쉽게 풀면
에임스시험은 특정 아미노산을 스스로 만들지 못하도록 유전자가 조작된 살모넬라균을 이용합니다. 이 균은 원래 상태로는 자랄 수 없지만, 시험 물질이 돌연변이를 일으켜 우연히 그 유전자가 다시 정상으로 되돌아가면 자라날 수 있게 됩니다. 즉, 세균이 얼마나 많이 자라났는지를 세어보면 그 물질이 돌연변이를 얼마나 잘 일으키는지 간접적으로 알 수 있는 것입니다. 간단하고 빠르면서도 비용이 적게 들어 화학물질 안전성 평가의 첫 단계로 널리 쓰입니다.
왜 중요한가
에임스시험은 신약, 화장품 원료, 식품첨가물 등 다양한 물질의 유전독성을 초기에 스크리닝하는 데 가장 널리 쓰이는 표준시험으로, 여러 국가의 규제기관이 안전성 자료로 요구하고 있습니다. 사람을 대상으로 한 시험 전에 위험성을 미리 걸러내는 역할을 합니다.
어떤 절차인가
- 에임스 시험은 히스티딘을 스스로 만들지 못하는(요구성) 살모넬라 균주가 시험 물질에 노출된 뒤 히스티딘이 없는 배지에서 다시 자라게 되는 복귀 돌연변이의 수를 세어 물질의 돌연변이 유발성을 평가하는 방법입니다.
- 시험 균주는 프레임시프트 돌연변이나 점돌연변이를 구분해 검출하도록 만들어져 있습니다. 또한 세포벽 투과성을 높이고 절제 수선계를 약화시킨 균주를 씁니다.
- McCann과 Ames의 연구는 간 추출물(S9)을 넣어 대사 활성화를 모사했습니다. 많은 발암물질이 대사로 활성화된 뒤에야 돌연변이를 일으키기 때문입니다.
- 방법은 1970년대 초 Bruce Ames 연구진이 일련의 논문으로 기술했습니다. Ames, McCann, Yamasaki(1975)가 방법을, Maron과 Ames(1983)가 개정된 방법을 제시했습니다.
언제 쓰고 무엇을 얻나
- 쥐·생쥐를 쓰는 표준 발암성 시험은 2~3년이 걸리고 비용이 큽니다. 에임스 시험은 이를 대신하는 빠르고 간편한 선별 시험으로 쓰입니다.
- McCann과 Ames(1976)는 약 300개의 발암물질·비발암물질을 이 시험에 넣은 결과를 정리했습니다. 발암물질 175개 중 157개(90%)가 이 시험에서 돌연변이원성을 보였고, 시험한 알려진 인체 발암물질의 거의 전부가 여기에 포함되었다고 보고했습니다. 이른바 ‘비발암물질’ 가운데 돌연변이원성을 보인 것은 드물었습니다.
- Maron과 Ames(1983)의 개정 방법은 권장 시험 균주 세트를 TA97, TA98, TA100, TA102로 정했습니다. TA1537은 TA97로 대체되었고, TA1535와 TA1538은 권장 세트에서 빠졌습니다.
- 세균을 이용한 시험이므로 위양성과 위음성이 알려져 있으며, 결과가 포유류에서의 반응과 항상 일치하지는 않습니다.
논문에는 이렇게 적는다
- 사용 균주와 S9 유무(+S9/−S9), 시험 물질의 농도 단계, 용매, 양성·음성 대조를 모두 적습니다.
- 복귀 집락 수는 반복 평판의 평균과 변동으로 적고, 용매 대조에 대한 배수와 농도 반응 관계를 제시합니다. 판정 기준(몇 배 이상, 용량-반응 요건)은 따른 시험 지침을 인용해 밝힙니다.
- 가상의 예: 한 균주에서 평판 3장씩의 복귀 집락 수가 아래와 같을 때 평균과 배수를 계산한 표입니다(코드로 계산, 가상의 예).
| 처리 | 평판별 집락 수 | 평균 | 용매 대조 대비 배수 |
|---|---|---|---|
| 용매 대조 | 22, 25, 19 | 22.0 | 1.0 |
| 물질 X 낮은 농도 | 28, 31, 26 | 28.3 | 1.3 |
| 물질 X 중간 농도 | 64, 58, 70 | 64.0 | 2.9 |
| 물질 X 높은 농도 | 135, 148, 126 | 136.3 | 6.2 |
농도가 올라갈수록 배수가 커지는 모양이 농도 반응의 근거로 제시됩니다. 실제 판정은 시험 지침의 기준과 독성(생존 세균 감소) 확인까지 포함해 내립니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
실제 논문에서
이 용어를 직접 쓴 국내 논문 문장을 아직 수집하지 못했습니다. 수집되는 대로 출처와 함께 싣겠습니다.
예시 문장
아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.
살모넬라 타이피뮤리움 TA98과 TA100 균주를 이용한 에임스시험에서 대사활성화 조건에서 양성의 돌연변이 반응이 나타났다는 내용입니다.
해당 화합물이 에임스시험에서는 음성이었지만 시험관 내 소핵시험에서는 염색체절단 활성을 나타냈다는 내용으로, 서로 다른 시험법이 각기 다른 유형의 유전독성을 검출함을 보여줍니다.
조금 더 깊게 보면
에임스시험에는 여러 종류의 살모넬라 균주가 사용되며, 각 균주는 서로 다른 유형의 돌연변이(염기치환형, 틀이동형 등)를 검출하도록 설계되어 있습니다. 사람의 간 대사를 모사하기 위해 S9라는 대사효소 혼합액을 첨가한 조건과 첨가하지 않은 조건을 함께 시험하는 것이 일반적입니다. 에임스시험은 1970년대 브루스 에임스(Bruce Ames)가 고안한 것으로 알려져 있으며, 세균을 이용한 시험이라는 한계를 보완하기 위해 흔히 포유류 세포를 이용한 염색체 이상시험이나 소핵시험과 함께 배터리 형태로 조합해 평가합니다.
주의할 점
에임스시험은 세균을 이용한 시험이기 때문에, 결과가 사람이나 포유동물에서의 반응과 항상 일치하는 것은 아니며 다른 시험법과 함께 종합적으로 판단해야 합니다.
헷갈리기 쉬운 용어
유전독성 시험은 검출하는 손상의 종류가 다릅니다.
| 용어 | 검출 대상 | 시험계 |
|---|---|---|
| 에임스 시험 | 유전자 수준의 점돌연변이·프레임시프트 | 살모넬라 균주(세균) |
| 소핵 시험 | 염색체 손상(소핵 형성) | 포유류 세포 또는 동물 |
| 돌연변이원성 | DNA 염기서열을 바꾸는 성질 | 성질을 가리키는 개념 |
| 유전독성 | DNA·염색체에 손상을 주는 성질 전체 | 돌연변이원성을 포함하는 넓은 개념 |
참고 문헌
- Ames, B. N., McCann, J., & Yamasaki, E. (1975). Methods for detecting carcinogens and mutagens with the Salmonella/mammalian-microsome mutagenicity test. Mutation Research/Environmental Mutagenesis and Related Subjects, 31(6), 347–363.
- McCann, J., & Ames, B. N. (1976). Detection of carcinogens as mutagens in the Salmonella/microsome test: Assay of 300 chemicals: Discussion. Proceedings of the National Academy of Sciences, 73(3), 950–954.
- Maron, D. M., & Ames, B. N. (1983). Revised methods for the Salmonella mutagenicity test. Mutation Research/Environmental Mutagenesis and Related Subjects, 113(3-4), 173–215.
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