Study on the Allometric Scaling of Animal Data for Assessing Human Risk of Low-dose Radiation Exposure

Abstract

사람에 대한 고선량 방사선 피폭 효과는 비교적 잘 정립되어 있는 반면, 저선량 방사선 피폭에 대해서는 여전히 논란이 많다. DDREF 도출과 같은 저선량 방사선에 대한 분석은 주로 역학 연구에 의해 진행되어왔는데, 역학 연구는 정확한 피폭 선량을 알기 어렵고 배경 위험도에 비해 방사선 피폭으로 인한 위험도 증가 정도가 작기 때문에 정확한 분석을 알기 어렵다는 내재적 단점이 있다. 이러한 이유로, 역학 연구를 보완하기 위해 동물과 세포에 대한 방사선 피폭 실험이 진행되어왔다. BEIR VII과 같은 여러 연구에서 사람에 대한 역학조사와 동물실험 자료를 바탕으로 저선량 방사선에 대한 연구가 진행되어 왔다. 이와 같은 연구들은 동물과 사람에 대해 같은 선량 기준을 가지고 분석을 진행하였다. 하지만, 일부 연구에 따르면 방사선으로 인한 사람의 반응과 다른 종의 반응이 다를 가능성이 있기에 이를 같은 기준으로 적용시키는 것이 옳지 않을 것으로 보인다. 이와 유사하게 화학물질에 대한 독성의 종 특이성은 오랜 기간 연구되어 왔고, 이는 알로메트리와 같은 방식으로 비교적 잘 정립 되어있다. 본 연구에서 알로메트리를 이용하여 새로운 선량 스케일링 방법을 제안하고 검증하고자 하였으며, 이 과정에서 BEIR VII의 방법을 사용하여 ERA와 Janus의 쥐 피폭 데이터를 분석하였다.¾법칙을 사용하여 사람에 대한 0~1.5 Gy의 선량 범위에 해당하는 쥐의 선량 범위로 0~11 Gy를 선택하고 분석을 진행하였다. 이와 같은 새로운 선량 범위의 분석에서 LQ모델이 선형모델보다 더 반응을 잘 설명하였고, 분석결과와 도출된 DDREF의 분포가 사람의 것과 유사한 결과를 보였다. 이러한 점을 고려하여, 사람에게 적용되는 선량 기준을 동물 노출 데이터에 그대로 적용시키기 보다는 각 종의 특성에 근거하여 다른 선량 기준을 적용 시켜야 더 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 생각되고, 그 기준으로 각 종별 무게의 차이를 이용하는 것이 하나의 선택지가 될 수 있을 것이라고 생각한다.

While the effect of high dose radiation on humans is well established, the effect of low dose radiation is still controversial. This analysis such as the derivation of DDREF is conducted mainly on epidemiological studies. However, since epidemiological analysis has inherent flaws that it is hard to know the exact exposed dose. Moreover, the increased risk with low dose radiation is hard to be distinguished because of the low increase of risk compared to the background risk. For these reasons, additional radiation exposure experiments to cells and animals have been conducted to supplement epidemiological investigations. Several studies on low dose radiation such as BEIR VII were conducted with human epidemiology and animal studies. These studies analyzed different sources with the same dose scale to derive DDREF. However, some studies indicate that the reaction of humans from radiation is different from that of other species. Species specificity of toxic chemicals has been studied for a long time and it is relatively well established by the name of allometry. In this study, I suggested and verified a new dose scaling method with reflecting the difference in the weight of the animal species and conducted an analysis of mouse exposure data from ERA and Janus using BEIR VII's method. With the allometric method, the new dose range for the mouse that I used as a corresponding dose range of 0-1.5 Gy for the human is 0-11Gy based on'3/4 Rule'. Radiation exposure data of mouse in the dose range of 0-11Gy fits better on the LQ model than the linear model. Besides, the tendency of the results and derived DDREF distributions showed similar to those of humans. In view of these points, it is thought that the dose standard applied to humans should not be applied to animal exposure data and allometric scaling methods from weight comparison would be a good option for the application of animal radiation exposure data to humans.