최대무독성용량(NOAEL) (No Observed Adverse Effect Level (NOAEL))

한 줄 정의: 동물실험에서 통계적으로나 생물학적으로 유의미한 부작용이 관찰되지 않는 가장 높은 투여 용량.

쉽게 풀면

NOAEL은 동물에게 어떤 물질을 여러 용량으로 나누어 투여했을 때, 어떤 해로운 영향도 나타나지 않은 가장 높은 용량을 말해요. 이 값을 알아내면, 여기에 안전 계수를 나누어 적용해서 사람에게 처음 투여할 안전한 시작 용량을 계산하는 데 활용해요. 즉 NOAEL은 신약이 사람을 대상으로 한 임상시험에 들어가기 전, 동물실험 데이터를 바탕으로 안전한 출발점을 정하는 데 핵심적인 역할을 하는 값이에요.

왜 중요한가

NOAEL은 신약 개발과 화학물질 안전성 평가에서 사람에게 투여할 안전 용량과 환경·산업 노출 기준치를 산정하는 출발점이 되기 때문에, 독성학·약리학·환경보건학 논문에서 규제 근거로 반복적으로 인용됩니다. 임상시험 진입 여부를 결정짓는 초기 안전성 데이터인 동시에, 식품첨가물이나 농약 잔류 허용 기준처럼 일상생활과 밀접한 규제치를 설정하는 근거로도 폭넓게 활용됩니다.

계산과 범위

NOAEL은 반복투여독성시험 같은 동물실험에서, 시험한 용량군 가운데 시험물질과 관련된 유해한 영향이 관찰되지 않은 가장 높은 용량입니다. 보통 mg/kg/day 단위로 적습니다.

값은 실제로 시험한 용량군 중에서만 고르므로 시험 설계(용량 간격)에 의존합니다. 진짜 ‘영향 없는 최대 용량’은 그 위쪽 어딘가에 있을 수 있습니다.
바로 위 용량군이 LOAEL(최저 유해영향 관찰 용량)입니다. 예(가상): 0, 10, 50, 250 mg/kg/day 네 군에서 250 mg/kg/day에서만 간 독성이 나타났다면 NOAEL은 50, LOAEL은 250입니다. 가장 낮은 용량군에서도 영향이 보이면 NOAEL은 정해지지 않습니다.
‘유해한’ 영향인지, 단순한 적응 변화인지의 판단은 체중·임상병리·조직병리 소견을 종합한 전문가 판단입니다.

해석 기준

NOAEL은 그 자체로 안전한 사람 용량이 아니라 사람 기준치를 계산하는 출발점입니다. 다음은 계산 방식을 보여 주는 가상의 예이며 실제 시험 용량을 정하는 안내가 아닙니다.

임상시험 시작 용량 산정(미국 FDA, 2005 지침의 방식): 동물 NOAEL을 체표면적 기준 환산계수 K_m(랫드 6, 사람 37)로 사람등가용량(HED)으로 바꿉니다. HED = 동물 용량 × (6/37). NOAEL 50 mg/kg이면 HED ≈ 8.1 mg/kg이고, 여기에 기본 안전계수 10을 적용하면 최대 권장 시작용량 ≈ 0.81 mg/kg입니다(코드로 계산). 실제로는 가장 민감한 종, 약리학적 활성 용량 등이 함께 고려됩니다.
일일섭취허용량(ADI): 식품·농약 안전성 평가에서는 NOAEL을 불확실성계수(종간 차이 10 × 개인차 10 = 100)로 나눕니다. NOAEL 50 mg/kg/day면 0.5 mg/kg/day입니다(가상).

NOAEL의 약점(용량 간격 의존, 표본이 작으면 영향을 놓침)을 보완하려고 용량-반응 곡선 전체를 쓰는 기준용량(BMD) 접근이 제안되었습니다(Crump, 1984; 기준용량).

보고 방법

NOAEL과 함께 시험 동물종·계통·성별, 투여 경로, 기간(예: 28일, 90일), 용량군, 판단 근거가 된 소견을 적습니다. 같은 물질이라도 종·기간이 다르면 NOAEL이 다릅니다.
LOAEL을 함께 제시하고, 용량 간격이 넓었는지 밝힙니다.
영향 여부를 판단한 기준(통계적 유의성만으로 정하지 않고 생물학적 의미를 함께 고려했는지)을 설명합니다.
‘NOAEL 이하에서는 안전하다’고 쓰지 않습니다. 동물 실험에서 정해진 조건 아래의 값이며, 사람에 적용할 때는 환산과 안전계수가 개입한다고 서술합니다.

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.

"랫드 반복투여독성시험에서 산출된 NOAEL 50 mg/kg을 기준으로 안전계수 100을 적용해 인체 최초 투여 용량을 산정하였다."

동물실험에서 안전했던 최대 용량을 기준으로 사람에게 쓸 안전한 시작 용량을 계산했다는 뜻이다.

"만성 경구 노출 시험에서 얻어진 NOAEL 값을 근거로 해당 농약 성분의 1일 허용섭취량(ADI)이 설정되었다."

환경보건학·식품안전학 연구에서 동물실험 결과를 바탕으로 사람이 평생 매일 섭취해도 안전한 양을 계산했다는 뜻이다.

"발생독성시험에서 산출된 NOAEL은 성체 대상 시험보다 낮게 나타나, 발달 단계가 더 민감한 것으로 확인되었다."

발달독성학 연구에서 태아나 어린 개체가 성체보다 특정 물질에 더 민감하게 반응할 수 있다는 점을 NOAEL 비교로 보여준다.

조금 더 깊게 보면

NOAEL은 시험에 사용한 용량 간격에 따라 값이 달라질 수 있어, 실제로 영향이 없는 최대 용량이라기보다는 시험 설계상 관찰된 값이라는 한계가 있습니다. 이 때문에 최근에는 용량-반응 관계 전체를 통계 모델로 적합시켜 산출하는 벤치마크 용량(benchmark dose, BMD) 접근법이 대안으로 함께 논의되기도 합니다.

NOAEL에서 사람 기준치를 도출할 때는 종간 차이를 보정하는 계수와 개인차를 고려하는 계수를 곱한 안전계수(흔히 10×10=100 수준)를 나누어 적용하는 것이 일반적인 관행입니다.

주의할 점

NOAEL은 어디까지나 특정 동물종, 특정 관찰 기간에서 얻은 값이므로 사람에게 그대로 적용할 때는 안전 계수를 반드시 적용해야 한다.

헷갈리기 쉬운 용어

‘무영향’ 용량 용어는 비슷해 보이지만 기준이 다릅니다.

용어	정의	특징
NOAEL	유해 영향이 관찰되지 않은 최고 용량	유해성 판단을 전제로 함. 규제 평가에서 가장 흔히 인용
LOAEL	유해 영향이 처음 관찰된 최저 용량	NOAEL 바로 위 용량군
LOEL	유해성 여부와 무관하게 영향이 관찰된 최저 용량	적응 변화까지 포함
기준용량(BMD)	정해진 반응 크기에 해당하는 용량을 모형으로 추정	용량 간격에 덜 의존
최대내약용량(MTD)	허용할 수 없는 독성 없이 투여할 수 있는 최대 용량	용량 설계에 쓰이는 값이며 무영향 용량이 아님
일일섭취허용량(ADI)	평생 매일 섭취해도 위해가 없다고 평가된 양	NOAEL을 불확실성계수로 나눈 값

참고 문헌

U.S. Food and Drug Administration (2005). Guidance for Industry: Estimating the Maximum Safe Starting Dose in Initial Clinical Trials for Therapeutics in Adult Healthy Volunteers. Center for Drug Evaluation and Research.
Crump, K. S. (1984). A new method for determining allowable daily intakes. Fundamental and Applied Toxicology, 4(5), 854–871.
Dourson, M. L., & Stara, J. F. (1983). Regulatory history and experimental support of uncertainty (safety) factors. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 3(3), 224–238.
Nair, A. B., & Jacob, S. (2016). A simple practice guide for dose conversion between animals and human. Journal of Basic and Clinical Pharmacy, 7(2), 27–31.

표의 기준값은 위 문헌에 근거한 관례이며, 분야·학술지마다 다른 기준을 쓸 수 있습니다.