げっ歯類を用いた毒性試験用統計解析ツールの 決定樹に組み込まれているノンパラメトリックの Dunnett型順位和検定の変遷 小林克己 NITE Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 1 試験責任者は低用量群をNOELとしたい 1. 本試験の前に，2週間程度の小規模試験を実施 し用量を設定する． 2. 中には急性毒性値(LD50)を参考に本試験を設定 する場合もある． 3. 低毒性が予想できる場合は，0, 100, 300, 1000 mg/kgが一般的である． 4. 一般的：対照群，低用量群，中用量群，高用量 群 + （最高用量群）の4または5群を設定する． 5. NOELとLOELを設定したい． Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 2 DB構築に使用した毒性試験報告書数 出典 国立衛研 NITE 経産省 NTP短期試験 NTP 長期試験の予備試験 学術論文 計 Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 試験数 265 27 23 57 124 30 526 3 NOELとNOAEL/日本トキシコロジー学会(JTS) 生物学的なすべての影響が対照群に対し NOEL て統計学的に有意な変化を示さなかった 最高投与量. 毒性学的なすべての有害影響が認められ ない最高用量. 有害影響があるかどうかの 判断は, 毒性専門家によるとされているが, NOAEL 国際機関を含めて多くの機関では基質的 変化を伴わない血清生化学値あるいは器 官重量の増減, または代償的な変化は有害 性と見なさないとしている. Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 4 化審法とOECD毒性ガイドラインの評価 化審法 「最低用量は試験期間を通 じて被験物質による毒性影 響が発現しない量とする」 （慢性毒性試験の「用量」 の項の記載）．「NOEL (mg/kg)」「NOEL の推定根 拠とした変化」を記載する (試験結果報告書様式の欄). OECD NOAEL Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 5 化審法の評価 1. 収集した毒性試験報告書の多くは， 統計学的有意差を根拠にNOELを採 用している． 2. 最近の収集データは，NOELと NOAELの併記およびNOAELの表記 の傾向にある． Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 6 Dunnett型ノンパラメトリック検定は， 使用できない 1. 決定樹を用いている毒性試験では，80%程 度の頻度で現在も使用されている． 2. 検出力は，極めて悪い． 3. 低用量群は，絶対有意差(P=5%)が認めら れない． 4. 日本のみで使用されている． 5. 最近では，これに代わって検出力の高い Steelの検定．これは，別名ノンパラダネット セパレートタイプともいう． Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 7 28日間反復投与毒性試験に 使用された決定樹/悪い例 use rate;23/122 Bartlett’s test P>0.05 Kruskal-Wallis’s H test ANOVA P<0.05 P>0.05 Dunnett’s test P<0.05 End Group size Same P<0.05 P>0.05 End Group size Diff. Scheffé’s test Same Non-para type Dunnett’s test 0.01 QsarP<0.05, DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 Diff. Non-para type Scheffé’s test 8 バートレットの検定で不等分散・ 有意差アリ(P < 0.05)とは マウスの飲水量(g/week) Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 9 しかし，救いは Bartlettの検定によって等分散が悪くノンパラメトリック のダネット型検定に流れる定量値は，全体の 1. N = 4, 5程度では（化審法），8%程度， 2. N = 20程度では，16%程度， 3. N = 50程度では，35%程度， である． この決定樹の経路を示している試験機関は，安評の みである． Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 10 定量値に対するBartlettの等分散検定(5% 水準)で有意差が検出される割合 試験期間（週） 動物種 試験数 有意差検出率(%) 12, 52 イヌ 3 164/2004 (8.0%) 13 ラット 7 198/1126 (18%) マウス 7 129/ 904 (14%) 14 327/2030 (16%) ラット 5 1198/3278 (37%) マウス 5 882/2626 (34%) 10 2089/5904 (35%) 平均 104 平均 体重，飼料摂取量，飼料効率，血液および生化学的検査値，尿検査値，器官重量および その体重比などを示す．Bartlettの検定は，N数10以上に使用と正書に述べられている． Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 11 ノンパラメトリックDunnettの多重比較 検定の呼び方 同一検定法 使用状況 出典 ノンパラダネット 佐久間(1981), ノンパラダネット(ｼﾞｮﾝｲﾄ型) 日本のみ 山崎(1981), ダネットの順位和検定 吉村(1996) ダネット型順位和検定 ノンパラダネット(ｾﾊﾟﾚｰﾄ型) Steelの検定 日本と 外国 Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 Steel (1959) 12 順位和検定による低用量群で有意差を 検出できる1群内の最低標本数 ･･･最高の用量相関性を示した場合･･･ 検定法 Scheffé type Dunn's test Tukey type Dunnett type Williams-Wilcoxon Steel Mann-Whitney U 4群設定 5群設定 22 40 19 30 18 32 15 26 8 12 4 6 3 （2群間検定/参考値） Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 13 Dunnett 型順位和検定による低用量群で有意 差を検出できる１群内の最低標本数 最高の用量相関性を示した場合 個体の順位 群 対 低 中 1→15 16→30 31→45 ●●●●●●●●●●●●●●● ●●●●●●●●●●●●●●● ●●●●●●●●●●●●●●● 高 • • • 46→60 ●●●●●●●●●●●●●●● Dunnett 型順位和検定は1982から長期にわたり使用されている． 化審法の28日間反復投与には使用できない． 最近では，代わってSteelの検定が常用されている．化審法では？ Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 14 Dunnett 型順位和検定による検出力 ---有意差が検出できない例--個体の順位 群 対 低 中 1→15 16→30 31→45 ●●●●●●●●●●●●●●● ●●●●●●●●●●●●●●● ●●●●●●●●●●●●●●● 高 • • • 46→60 ●●●●●●●●●●●●●●● Dunnett 型順位和検定は1982から長期にわたり使用されている． 化審法の28日間反復投与には使用できない． 最近では，代わってSteelの検定が常用されている．化審法では？ Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 15 Non-parametric Dunnett とSteelの検出力 (小林ら, 2000) 群 (N) 対照(5) 低用量(5) 中用量(5) 高用量(4) 最高用量(4) 2.4, 2.8 Rats 2.4, 2.4 尿量(mL) 2.4 43, 45, 40, 41, 46 62, 48 68, 52, 55 73, 104, 102, 72 52, 103, 97, 99 平均±S.D. 43±2.5 57±8.0 88±18 88±24 2.7±0.1 Bartlett P=0.0001 KruskalWallis P=0.0006 Non-para Dunnett - Not sig. P<0.05 P<0.01 P<0.01 Steel - P<0.05 P<0.05 P<0.05 P<0.05 Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 16 Steelの順位和検定による低用量群で有意差を 検出できる１群内の最低標本数 最高の用量相関性を示した場合 個体の順位 群 対 照 低用量 中用量 1→4 5→8 9→12 13→14 ●●●● ●●●● ●●●● 高用量 ●●●● • Steelの検定は，別名セパレート型ダンネットの多重比較検定と呼ばれ ている． • 最近では，一般毒性試験にSteelの検定が常用されている． Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 17 28日間反復投与毒性試験に 使用された最新の適した決定樹 use rate;20/122 Bartlett’s test P<0.05 P>0.05 Dunnett’s test Steel’s test One-sided, P<0.05, 0.01 Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 18 まとめ 1. 毒性試験では，ノンパラメトリックDunnett型検定の 使用ができない． 2. 毒性試験では，低用量群に有意差の検出差がで きない． 3. 有意差が検出できる1群内動物数は15匹． 4. 使用できる検定は，ノンパラメトリックDunnettのｾ ﾊﾟﾚｰﾄ型 = Steelの検定 5. 有意差が検出できる1群内動物数は4匹． 6. Steelの検定の欠点は高用量群に検出力が低い． Qsar DB構築・福田合宿資料/201111-4&5 19
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