1.精草銨膦的美國農藥登記

精草銨膦已在中國和日本率先登記上市,這一重要的新品種在美國的登記當前也已進入了最后的關鍵階段。

目前共有兩個品種的精草銨膦同時在美國市場被推進登記,其中精草銨膦銨鹽原藥原先的申請人為Agrimetis,后由巴斯夫收購成功并繼續(xù)推進。在登記數(shù)據方面Agremetis/巴斯夫并沒有提交完整的登記資料,而是充分利用巴斯夫自有的外消旋草銨膦登記資料進行數(shù)據架橋,僅對關鍵的差異性數(shù)據進行補充,從而大大提高了整體精草銨膦的登記效率。

另一個品種精草銨膦原藥的申請最早是由明治制果持有的,而后再由三井化學收購獲得。明治制果/三井化學的登記數(shù)據方面則依托于OECD GLP數(shù)據互認體系所帶來的優(yōu)勢,直接利用精草銨膦已在日本登記中獲得的全套登記資料來滿足美國登記所需內容,因此在當前美國登記進展推進也較快。

根據現(xiàn)有的毒理學研究,草銨膦主要引起關注的健康毒性效應是神經發(fā)育毒性效應以及生殖毒性效應。在本年度中,美國環(huán)境保護署(US EPA)于權威學術期刊上首度公開了精草銨膦在神經發(fā)育毒性方面的評估結果,而中國的科研團隊也通過毒性作用機制研究揭示了精草銨膦與外消旋草銨膦在生殖毒性方面的差異。

2. 草銨膦的神經發(fā)育毒性

對草銨膦神經發(fā)育毒性的關注主要來源于草銨膦高劑量急性中毒后人體所產生的神經毒性效應,如抽搐、失憶,甚至是神經病理學的改變。這一高劑量下草銨膦暴露所誘導的神經毒性相關癥狀在有限的動物毒理試驗中也同樣被發(fā)現(xiàn),進一步的體內/體外的作用機制研究表明了草銨膦是NMDA(N-methyl-D-aspartate receptor)受體拮抗劑,因此草銨膦對NMDA的抑制作用可能與其神經毒性的發(fā)生密切相關。

而胚胎和幼兒的神經發(fā)育過程是神經毒理學研究的敏感期,因此神經發(fā)育毒性也是各國農藥登記過程中越來越關注的毒理學節(jié)點,并將有可能同其他神經毒性節(jié)點的結果一起被加入到未來的GHS危害分類標準中。

基于以上因素,精草銨膦作為登記的新有效成分,US EPA要求申請人提供相應的數(shù)據對精草銨膦的神經毒性進行充分評估。

3. NAMs運用于精草銨膦神經發(fā)育毒性評估

在本次由US EPA主導的針對于精草銨膦的神經發(fā)育毒性評估中,并沒有采用基于試驗動物的傳統(tǒng)神經發(fā)育毒性試驗方法(如OECD TG 426, OPPTS 870.6300等),而是利用了一系列新途徑技術方法(New Approach Methods, NAMs),通過高內涵篩選(high content screening, HCS)、基于體外電生理學的微電極陣列(microelectrode array, MEA)、生理動力學(physiologically based kinetic, PBK)等方法共同來評估精草銨膦的神經發(fā)育毒性。

US EPA分別對精草銨膦銨鹽原藥(來源可能為Agrimetis/巴斯夫)和精草銨膦原藥(來源可能為明治制果/三井化學)開展研究,結果顯示有效成分精草銨膦(L-glufosinate)與外消旋草銨膦(D/L-glufosinate)在神經毒性方面并沒有顯著性差異,如通過高內涵篩選技術并沒有發(fā)現(xiàn)它們對神經突觸生長有影響,微電極陣列結果也顯示它們對神經網絡的形成(network formation)無影響,同時兩者都具有一樣的神經元放電率(firing rate)。基于這些結果,可以認為精草銨膦與外消旋草銨膦具有相同的神經發(fā)育毒性。

US EPA進一步通過PBK模型采用體內-體外外推(in vitro-in vivo extrapolation, IVIVE)方法得出草銨膦在大鼠和人體內的穩(wěn)態(tài)血藥濃度分別是45.29 mg/kg/day和13.5 mg/kg/day,且在此濃度下精草銨膦與外消旋草銨膦對神經突觸生長和MEA的試驗結果均不存在任何影響。

由此,US EPA確認精草銨膦在大鼠和人的神經發(fā)育毒性NOAEL可分別設定為45.29 mg/kg/day和13.5 mg/kg/day,其中,此次推導得出的大鼠神經發(fā)育毒性NOEAL值是原先基于動物試驗結果值14 mg/kg bw/day的三倍左右。

生理動力模型(physiologically based kinetic, PBK)
(來源: OECD Series on Testing and Assessment No. 331)

4. US EPA確認精草銨膦神經發(fā)育毒性結果滿足最新登記要求

雖然此次精草銨膦推導得出的神經發(fā)育毒性低于原先草銨膦的動物試驗結果,但是US EPA認為該結果仍滿足美國農藥登記所需的最新登記要求。主要原因是在健康風險評估中所選擇的毒性閾值,如由草銨膦亞慢和慢性毒性試驗確定的PoD為1.5 mg/kg/day,其遠低于神經發(fā)育毒性的NOEAL,所以最新的神經發(fā)育毒性數(shù)據不會顯著改變精草銨膦整體的健康風險評估結果。

除此之外,申請人Agrimetis/巴斯夫也提交了一組基于體內神經發(fā)育毒性的劑量探索試驗以及另一組基于高內涵篩選的體外神經發(fā)育毒性試驗的數(shù)據,這些登記數(shù)據也作為了US EPA在本次評估中的重點參考資料。

最終,US EPA的研究結論認為精草銨膦與外消旋草銨膦在神經發(fā)育毒性方面無顯著差異,由此精草銨膦銨鹽原藥(Agrimetis/巴斯夫)與精草銨膦原藥(明治制果/三井化學)的申請人均可以豁免相關數(shù)據,不需要再補充額外的神經發(fā)育毒性試驗數(shù)據。

5. 中國科研團隊揭示精草銨膦與外消旋草銨膦的生殖毒性差異

除了神經發(fā)育毒性外,生殖毒性是草銨膦另一個重點關注的毒理學節(jié)點。

盡管早在2006年來自全球多國研究人員的合作評估已確認草銨膦是通過抑制谷氨酰氨合成酶(glutamine synthetase)在試驗動物中同時誘導了生殖毒性效應與發(fā)育毒性效應,并且這項評估也認為在合理的使用條件下,草銨膦不會對使用人員和敏感人群造成不利影響,可是歐盟在2018年再評審階段仍將草銨膦列為生殖毒性 1B,這一舉措最終成為草銨膦在歐盟禁用的一項決定性因素。因此在精草銨膦推向市場之后,生殖毒性自然而然成為了這一新有效成分的關注重點。

目前精草銨膦已在中國和日本率先登記上市,但已披露的登記數(shù)據并沒有很好的區(qū)分精草銨膦與外消旋草銨膦在生殖毒性方面的差異,同時這些登記數(shù)據也不能很好地闡明精草銨膦潛在的毒性作用機制。

對此,一項來自浙江工業(yè)大學的研究結果顯示精草銨膦相比于外消旋草銨膦不僅具有更強的除草活性,而且在對斑馬魚的暴露試驗中精草銨膦顯示出了更低的胚胎毒性與致畸性。進一步作用機制分析也表明外消旋草銨膦比精草銨膦具有更強的氧化應激響應。這項研究通過差異性分析,有力地支持了精草銨膦相比于傳統(tǒng)的外消旋草銨膦具有更高的安全性這一結論。

草銨膦與精草銨膦除草活性與毒性的比較

(來源: Environ. Sci. Technol., 2020, 7(3): 143-148)

6.精草銨膦市場未來可期

現(xiàn)階段,我國在精草銨膦的研發(fā)、生產和應用方面均已處于世界前列,特別是依托于合成生物學技術的精草銨膦生產工藝。

隨著相關企業(yè)自主研發(fā)技術的成熟與大規(guī)模投產,精草銨膦勢必會在未來滅生性除草劑市場成為新的發(fā)展動力。從美國監(jiān)管機構最新披露的評估信息來看,精草銨膦更為廣闊的國際市場即將要打開,中國農藥企業(yè)也應盡早布局,選擇最優(yōu)的全球市場登記策略。

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