《Current Opinion in Toxicology》：Regulatory challenges and opportunities on NAMs at ECHA
欧洲化学品管理局（ECHA）通过实施欧盟化学品立法，特别是《化学品的注册、评估、授权和限制法规》（REACH）和《物质和混合物分类、标签和包装法规》（CLP），以及其他部门性立法，在保护人类健康和环境方面发挥着核心作用。新方法方法论（NAMs）正越来越多地被用于为危害识别、暴露评估和风险表征提供信息，同时减少对动物试验的依赖。本文概述了欧盟框架下化学品安全评估的基本原则，总结了ECHA整合NAMs的活动，并讨论了关键的监管挑战和机遇，包括下一代风险评估（NGRA），以及在近期立法发展下的潜在应用。本文还强调了国际协调、稳健验证、数据标准以及改进的暴露信息对于实现自信、透明和有效的监管决策的重要性。
**1. 引言与范围**
欧洲化学品管理局（ECHA）成立于2007年，在欧盟化学品立法实施中发挥核心作用，特别是通过《化学品的注册、评估、授权和限制法规》（REACH）和《物质和混合物分类、标签和包装法规》（CLP）。多年来，该机构的授权范围显著扩大，增加了实施其他关键欧盟化学品立法的职责，如《生物杀灭产品法规》（BPR）以及其他针对特定使用类别和暴露类型（如工人、消费者、产品和环境）的部门立法。
ECHA的使命是通过化学品安全保护人类健康和环境，这要求在REACH、CLP及相关部门立法下综合考量危害、暴露和风险。在REACH下，行业负责生成物质数据，包括危害、用途、环境归趋和暴露。这些信息要求包括动物研究，但动物试验仅作为最后手段进行。CLP则根据REACH和其他法规生成的信息，为物质按人类健康、环境和理化危害进行分类提供一个横向框架。
在此背景下，新方法方法论（NAMs）通过增强机制理解、支持监管决策和减少对动物试验的依赖而日益重要。监管目标并非简单地替代动物试验，而是开发和应用科学上稳健的方法，生成可靠、透明且具有监管相关性的信息。REACH附件十一中的适应选项已体现了这一点，包括（定量）结构-活性关系模型和交叉参照。交叉参照结合基于相似性和机制的证据支持危害评估，并通过ECHA的交叉参照评估框架（RAAF）等框架进行评估，以确保可靠性和透明性。NAMs可通过为相似性假设提供机制支持来进一步加强这些方法。同时，向无动物监管体系的转变不应仅被框定为替代动物试验。REACH及相关立法经验表明，尽管传统动物研究仍是监管决策的既定基础，但它们也具有科学和实践上的局限性，包括周期长、资源需求高、伦理问题以及捕获机制信息的能力有限。
**2. ECHA关于NAMs的活动**
NAMs广义上包括体外测定、计算机模拟模型、化学体外技术、交叉参照方法和基于组学的技术等方法。这些方法可单独或组合应用，并越来越多地被用于预测复杂的生物终点以替代传统动物试验。在ECHA，NAMs不仅被视为未来可能性，而且是已经在特定背景下为监管方法做出贡献的工具，随着信心、标准化和监管经验的增加，其作用可逐步扩大。例如，其价值体现在能够评估某些已有替代方法的终点、提供机制见解，并支持REACH下的综合测试策略和适应方法。
ECHA在促进动物试验替代方面拥有广泛经验，其作用包括识别NAMs在现行立法下已有用的领域、可在哪些方面降低决策不确定性，并积极探索今天获得的经验如何支持未来更宏大的监管应用。这包括支持分组方法用于优先排序、危害和风险评估；开展国际合作推进NAMs科学进步；促进NAMs的国际接受；以及推进针对监管需求的NAMs研究。除方法论进展外，ECHA还积极为建立验收标准、标准化数据格式以及支持OECD全球协调倡议做出贡献。通过这些活动，ECHA为在欧盟和国际层面更广泛地接受NAMs创造条件，并支持联合国全球化学品统一分类和标签制度（GHS）的发展。在欧盟，GHS通过CLP法规实施，使其标准具有法律约束力，同时允许欧盟特定调整。
**2.1 ECHA内部的NAMs**
替代方法已成功取代了皮肤致敏等“简单”终点的动物试验，而重复剂量毒性和生殖毒性等复杂终点仍然具有挑战性。对于这些终点，一对一替代不太可能；相反，替代方法必须为危害识别、严重性和风险表征提供科学合理的结论。为此，ECHA提出了三步策略：首先确定最迫切需要无动物方法的监管领域，其次在现有框架下尽可能应用现有NAMs，最后长期重新定义监管体系，使基于NAMs的危害和风险评估能够完全整合。
逐步摆脱动物试验强调了逐步培养对替代方法信心的必要性，同时使科学进步与监管要求保持一致。在这方面，数据生成必须遵循标准化且广泛认可的测试协议，如OECD制定的协议。这种协调支持数据的可靠性和可比性，同时使其能够在《数据相互接受协定》（MAD）框架下在欧盟各类立法和全球范围内得到广泛接受和国际认可。此外，该方法为信息适用于识别不良效应、符合CLP/GHS分类标准，以及在适当时推导安全水平（如推导无效应水平，DNEL）提供了基础。
《监管挑战关键领域》（KARC）文件确立了ECHA的前瞻性研究优先事项，旨在引导科学创新面向当前和未来最紧迫的监管需求。通过突出人类健康、环境保护和摆脱动物试验过渡方面的知识空白，KARC帮助引导研究工作投向能产生最大监管影响的领域。KARC文件定期更新以反映科学进展、新立法任务和不断演变的政策优先事项，确保研究始终与现实监管挑战和新兴风险保持一致。
ECHA坚定致力于支持NAMs的开发和应用，同时保护人类健康和环境。具体承诺示例包括支持使用生理动力学模型和定量体外-体内外推（QIVIVE）以实现无动物危害评估。对于环境终点，ECHA鼓励开发基于细胞的分析和胚胎试验的透明适用性标准以预测鱼类毒性，旨在替代短期鱼类试验并尽量减少长期研究的需要。在致癌性领域，ECHA主张以已知人类致癌物为基准对NAMs进行基准测试，并开发不良结局路径（AOPs）以捕获遗传毒性和非遗传毒性机制。
**2.2 研究合作与监管整合**
ECHA通过监管者与研究者之间的合作促进NAMs的开发与监管整合，例如参与PARC项目，并通过资助和指导内部框架合同中的研究项目以及与国际联盟合作来促进替代方法的发展。ECHA还支持欧洲动物试验替代方法伙伴关系（EPAA）的工作，为暴露评估、环境风险评估以及非动物方法在监管实践中的更广泛推进项目提供科学专业知识。
ECHA通过APCRA倡议与美国和加拿大等地区当局合作，支持替代方法的全球接受。特别是，ECHA积极参与APCRA中与重复剂量毒性相关的案例研究，探索描述危害的新方式（即通路扰动作为不利效应的度量）、描述风险的新方式（即使用NAMs确定保护水平而不必预测特定危害），并为啮齿动物研究和替代方法在评估人类健康风险中的作用提供现实预期。所研究的方法包括试图将NAM数据与监管结果（如DNEL的安全阈值）直接关联。
ECHA还应用组学方法增强危害评估、支持分组和交叉参照，并促进NAMs的应用以减少对动物试验的依赖。ECHA在MTox700+代谢生物标志物组的开发和推广中发挥了关键作用，该标志物组是约1000种内源代谢物的标准化集合，旨在增强组学数据的机制解释并减少化学品危害和毒理学评估中的不确定性。该倡议基于早期的转录组学面板（如S1500+），旨在为监管毒理学提供基于代谢物的补充。
最近一项欧洲公民倡议收集了超过120万签名，呼吁欧盟委员会迅速行动，加强欧盟化妆品动物试验禁令，现代化安全科学，并承诺制定在欧盟化学品立法中逐步淘汰动物试验的路线图。ECHA积极为委员会的工作做出贡献，并在路线图制定过程中提供意见。ECHA还于2023年组织了一次专门的NAMs研讨会，汇集监管者、研究人员和利益相关者讨论关键终点的科学和监管准备情况。此外，ECHA设立了一个动物试验替代协作平台，汇集成员国代表以及包括行业和非政府组织在内的相关利益相关者，主要目的是加强成员国的能力建设，并促进对用于危害和/或风险评估的替代方法的成熟度和监管适用性形成共识。
**2.3 与OECD的合作**
ECHA为OECD测试指南的制定提供专家意见，重点是替代、减少和优化动物使用，并在采用皮肤和眼睛刺激及皮肤致敏的非动物方法方面发挥了重要作用。此外，ECHA共同资助和共同管理OECD QSAR工具箱，这是一种通过相似性和生物转化建模预测化学品危害的全球性工具。为支持（Q）SAR作为动物试验替代品的可靠使用，ECHA与ISS和OECD共同开发了QSAR评估框架（QAF）。QAF整合了OECD验证原则，并引入了评估模型预测的标准，为监管者提供了一致且透明的方法来评估计算机模拟方法的可靠性和相关性。
此外，ECHA支持OECD在监管科学中推进组学应用的努力，提议在OECD测试指南中加入冷冻保存选项，并领导一个项目为适合组学样本的采集制定指导和最佳实践。ECHA与国际专家合作，通过整合NAM和组学数据来加强化学品分组指导，完善分组假设并减少测试需求，同时通过改进转录组学和代谢组学的报告标准和框架来提高数据质量。
**3. NGRA挑战与机遇**
下一代风险评估（NGRA）被确定为欧盟全面替代动物试验的支柱之一。NGRA被定义为一种以暴露为导向、假设驱动的安全评估框架，有潜力支持无动物安全决策。它基于安全评估始于现实暴露情景的原则，首先考虑现实使用条件下的外部暴露（如经皮、口服、吸入）。NGRA依赖于新方法方法论（NAMs），包括计算机模拟、化学体外和体外系统。NGRA起源于化妆品行业，现正扩展到其他行业，展示了如何将体外生物活性数据、毒代动力学模型和现实暴露情景整合到透明、机制知情的风险评估中。
NGRA的核心支柱是定量暴露评估，通过生理动力学（PBK/TK）模型将外部使用与内部剂量联系起来。体外到体内外推（IVIVE）将测量的体外效力转换为预测的体内暴露。这使得能够比较在体外引发生物活性的内部浓度与实际人类暴露，通过暴露边际（MoE）建立安全性。因此，NGRA最适用于评估在明确暴露条件下安全使用的基于风险的框架，如《化妆品法规》，并可能在《饮用水指令》下提供机会。
相比之下，在REACH和CLP等横向化学品立法下，监管者需要支持危害识别、跨多种可能用途和暴露情景分类的信息。NGRA侧重于确保免受暴露的保护，而不一定预测特定的不良结局。因此，这种以暴露为导向的方法与基于危害要求的法规或与欧盟CLP或联合国GHS下的分类和标签需求不是直接一致的。
尽管如此，NGRA的要素，包括机制性危害表征和毒代动力学，可以在现有框架内为危害评估提供信息，即使在完全暴露导向的NGRA尚不能应用的情况下。它们提供机制见解，支持作用模式识别，并可为证据权重、交叉参照或分组策略提供信息。虽然它们尚不能完全替代CLP/GHS分类所需的数据，特别是对于全身毒性等复杂终点，但已为监管决策提供了重要的构建模块。特别是，正在进行的综合测试和评估方法（IATA）工作为构建和整合基于NAMs的证据提供了实用途径，并有助于定义既定方法（DAs）的期望。
此外，“每个NGRA的定制特性意味着制定一份确保安全的预设测试清单是不可能的或不适当的”。这可能限制其在REACH等具有固定信息要求框架下的直接应用。同时，NGRA方法有助于发展未来全身毒性的综合评估策略。
总之，NGRA依赖于可靠且足够详细的暴露信息、透明且适合目的的毒代动力学建模、对生物活性数据的稳健解释以及证据的透明整合。因此，其更广泛的应用需要改进NAMs的标准化、协调的数据整合以及加强暴露评估。扩大NGRA的应用将需要进一步努力来增强对暴露模式的理解，特别是在消费者广泛使用的行业。正在进行的生物监测计划以及可靠的PBK建模可提供所需数据。
NGRA框架目前提供了在某些背景下评估风险的手段。扩大其监管应用需要区分生物活性驱动的危害识别和表征与暴露评估。这种区分有助于更广泛的实施、协调跨行业方法，并为未来数据相互接受奠定基础。短期内，NGRA最可能在暴露情景充分表征且监管问题明确基于风险的情况下最有效；长期来看，这些应用的经验可能有助于支持基于NAMs的、暴露知情的评估概念在欧盟化学品立法中的更广泛使用。
总之，完全定制的暴露导向NGRA尚不是REACH和CLP下所有监管需求的通用解决方案。然而，NGRA范式的重要部分在推进无动物评估方面已经具有相关性和实用性，特别是以模块化方式应用时，区分面向危害的证据生成与基于暴露的决策背景。
**4. 建立NAMs监管信心**
应对复杂终点越来越依赖于整合体外测定、计算机模拟工具、机制模型和多种数据流的基于NAMs的方法。虽然许多NAMs现已可用，但其监管使用仍然有限，主要挑战涉及建立信心、证明目的适合性以及确保在监管环境中一致的解释，这些反映了NAMs应用的更广泛系统性障碍。从ECHA的角度来看，这些挑战转化为需要清楚证明NAMs适用于特定监管应用，并且能够在决策中以一致、透明和可重复的方式应用。这不仅需要单个方法的技术表征，还需要商定的证据整合和处理监管环境中不确定性的方法。
一个主要问题是生物和毒理学覆盖范围的不确定性，因为单个NAMs通常针对特定通路或机制，可能无法捕获全身效应的复杂性。从监管角度来看，这并不意味着NAMs必须重现传统动物试验结果，而是它们应共同支持确保对人类健康和环境提供可比或更高水平保护的决策，符合欧盟化学品立法下的法律决策标准。在此背景下，以表征良好的参考化学品进行基准测试是有用的。参考化学品并非旨在复制动物研究结果，而是将NAMs结果锚定到具有良好表征的危害特征、作用模式或监管结果的物质上。要制定不依赖传统动物数据的新解决方案的透明验收标准，监管者与科学界之间的对话至关重要。应证明新方法覆盖相似的毒性范围，在参考物质间提供可比分布，并提供与传统终点相当的固有变异性。
此外，用于评估困难毒理学终点的基于NAMs的解决方案的复杂性和模块化结构，要求监管接受方式超越传统上对单个测试指南开发和验证的关注。为加速监管者采用NAMs，重要的是将单个测定的开发、表征和技术准备证明过程与旨在解决毒理学关切的既定方法的验证和监管批准分开。标准化协议、明确的质量标准和强有力的可重复性指南对于NAMs的监管接受至关重要。例如，组学技术正成为毒理学中的强大工具。它们提供机制见解和支持NGRA的高通量数据，但其监管使用依赖于已确立的最佳实践以确保可靠性和可重复性。为加强质量和一致性，OECD已发布关于组学分析中样本采集和标准化良好实践的指导。作为补充，OECD组学报告框架（OORF）以及化学品分组-应用报告模块（CG-ARM）通过改善数据处理透明性、支持质量评估和促进跨实验室可重复性来支持转录组学、蛋白质组学和代谢组学数据的监管使用。
将NAM数据转化为用于安全评估的剂量-反应关系在技术上仍然复杂。使用生理动力学（PBK）模型的定量体外-体内外推（qIVIVE）是一种有前途的方法，但需要协调的建模实践、适当的输入参数和适合目的的框架。OECD和其他机构正在开展的工作有助于建立对qIVIVE用于推导风险评估参考剂量的信心。
最后，如前所述，基于风险的决策的一个主要限制是缺乏详细、高质量的暴露数据。暴露报告的质量和一致性可能变化，这可能破坏基于风险的决策和供应链中安全使用沟通的有效性。此外，正在开发改进的暴露建模、生物监测和暴露重建工具，如反向剂量测定平台（例如TKPlate），以填补这些空白。更好的综合和累积暴露估计对于将NAMs整合到风险评估框架至关重要。
总之，实现更广泛的NAMs监管接受需要建立对其可靠性和目的适合性的信心，包括改进标准化、透明的数据整合框架、针对参考化学品的基准测试，以及解释复杂数据流的明确标准。处理NAMs和传统方法中的变异性和不确定性对于一致的监管决策至关重要。
**5. 结论**
向更广泛监管使用新方法方法论（NAMs）的转变需要综合的、适合目的的方法，结合体外和计算机模拟证据、组学、机制框架和毒代动力学建模，并辅以现实的暴露信息。
释放NAMs和下一代风险评估的全部潜力将取决于国际协调标准（例如OECD）、透明的数据格式和报告、稳健的基准测试和可重复性实践，以及能够实现一致证据权重决策和数据相互接受的监管指导。
展望未来，欧盟委员会逐步淘汰动物试验的路线图将为监管者、成员国、学术界和行业之间的持续合作提供一个稳健框架，以建立信心、将研究针对性引导至最紧迫的监管需求，并逐步将基于NAMs的证据嵌入欧盟化学品管理决策中。
**免责声明**
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