Projekt Twinalt – cel i idee

W działania promujące nowoczesne metody badawcze w toksykologii wpisuje się międzynarodowy projekt TWINALT „Twinning towards excellence in alternative methods for toxicity assessment”, finansowany przez Komisje Europejską z projektu Horyzont 2020, który realizowany jest przez naukowców z IMP w Łodzi w ramach współpracy ze Stiftelsen Norsk Institutt for Luftforskning (Norwegia), Vrije Universiteit Brussel (Belgia) i Universita Degli Studi Di Milano (Włochy).

Projekt ten ma na celu rozwinięcie lepszego zrozumienia alternatywnych metod testowania toksyczności, wymianę know-how z partnerami oraz rozpowszechnienie wiedzy dla korzyści naukowych i społecznych.

Działania w ramach projektu TWINALT skierowane są przede wszystkim do młodych naukowców. Realizowane są  szkolenia praktyczne do wdrażania nowy metod badawczych oraz podnoszenia kompetencji naukowców. Projekt bazuje również na wymianie doświadczeń z zakresu metod alternatywnych dla badań na zwierzętach oceniających toksyczność substancji chemicznych, wyrobów medycznych bądź kosmetyków. Bardzo ważnym działaniem jest podnoszenie świadomości społecznej w kierunku zredukowania testów na zwierzętach i zastępowania ich zwalidowanymi testami na komórkach. Celem Twinalt jest nie tylko rozwój naukowy,  ale również nawiązanie relacji ze społeczeństwem poprzez szerzenie i popularyzowanie wiedzy o metodach alternatywnych. Organizowane są również zajęcia dla studentów i licealistów oraz warsztaty dla przedstawicieli firm z branży life-science.

ZASADA 3R

Postulat dotyczący 3R po raz pierwszy został wystosowany w 1959 roku i od tego czasu wyznacza standardy humanitarnego prowadzenia badań na modelach zwierzęcych.

Pod terminem „zasada 3R” kryją się 3 anglojęzyczne słowa – replacement, reduction i refinement, które oznaczają: zastąpienie - stosowanie metod, w których nie wykorzystuje się zwierząt.; redukcję – stosowanie metod wykorzystujących najmniej konieczną liczbę zwierząt wykorzystanych w eksperymencie, oraz doskonalenie – stosowanie metod minimalizujących cierpienie zwierząt i gwarantujących ich dobrostan.

Unia Europejska stoi na straży ochrony zwierząt laboratoryjnych

Unia Europejska daje wyraźny sygnał jak ważna dla niej jest ochrona zwierząt laboratoryjnych. Aktywnie wspiera rozwój oraz promocję metod alternatywnych.  Prowadzone od ponad dwóch dekad działania pokazują, ze wykorzystując metody badawcze oparte na hodowlach komórkowych czy modelach matematycznych, można znacząco ograniczać zastosowanie modelu zwierzęcego.

Należy pamiętać, ze od 2004 roku na terenie UE wprowadzono całkowity zakaz testowania kosmetyków na zwierzętach, a od 2009 roku zakaz ten dotyczy również poszczególnych składników kosmetyków. Natomiast od 2013 nie wolno nawet  wprowadzać (importować) na rynek UE kosmetyków testowanych na zwierzętach (dlatego proszę pamiętać, ze oznaczenia na kosmetykach o nietestowaniu na zwierzętach to chwyt czysto marketingowy).

Natomiast w 2006 roku Parlament Europejski i Rada wydały rozporządzenie w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów (tzw. rozporządzenie REACH, Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) i powołały Europejską Agencję Chemikaliów (ECHA, European Chemicals Agency), która zajmuje się koordynacją i wdrażaniem przepisów. A formułując to prościej,  REACH wprowadza obowiązek rejestracji wszystkich substancji chemicznych produkowanych w UE lub importowanych do UE w ilości 1 tony lub większej w ciągu roku.

Rozporządzenie REACH zostało przyjęte w celu poprawy ochrony zdrowia ludzkiego i środowiska naturalnego przed zagrożeniami stwarzanymi przez substancje chemiczne, przy jednoczesnym zachowaniu konkurencyjności przemysłu chemicznego Unii Europejskiej wobec innych państw. Regulacje wprowadzone przepisami tego rozporządzenia dotyczącą substancji chemicznych, które nie tylko są stosowane w procesach przemysłowych, ale także w naszym życiu codziennym życiu,
(w środkach czyszczących, farbach, a także w wyrobach takich jak odzież, meble i urządzenia elektryczne)

REACH weszło w życie 1 czerwca 2007 i od tego momentu znacząco wpływa na funkcjonowanie większości przedsiębiorstw w Unii Europejskiej. Dotyczy ono zarówno producentów (wytwarzających chemikalia i sprzedających je bezpośrednio lub dostarczających je innym firmom), importerów kupujących poza granicami UE pojedyncze substancje lub ich mieszaniny lub produkty gotowe - ubrania, meble, wyroby z plastiku), dystrybutorów (przechowujących, a następnie wprowadzających do obrotu chemikalia lub ich mieszanki), a także użytkowników, czyli osób stosujących.

Zgodnie z rozporządzeniem, trzeba znać zagrożenia związane z substancjami produkowanymi lub sprzedawanymi w krajach UE/ Europejskim Obszarze Gospodarczym i odpowiednio zarządzać ryzykiem. Czyli producent lub importer rejestrujący chemikalia musi poinformować ECHA o tym, jak bezpiecznie z nich korzystać, i za pośrednictwem specjalnego zestawienia danych dotyczących bezpieczeństwa poinformować potencjalnych użytkowników w łańcuchu dostaw o wszelkich metodach zarządzania ryzykiem, jakie należy zastosować.

Celem rozporządzenia REACH jest zapewnienie wysokiego poziomu ochrony zdrowia człowieka i środowiska przed wpływem niebezpiecznych chemikaliów.

Ocena bezpieczeństwa chemicznego substancji dokonywana przez producenta lub importera dotyczy

1. Oceny zagrożeń dla zdrowia człowieka.

2. Ocenę zagrożeń dla zdrowia człowieka wynikających z właściwości fizykochemicznych substancji.

3. Ocenę zagrożeń dla środowiska.

4. Ocenę trwałości, zdolności do bioakumulacji i toksyczności

Jak widać, zanim jakaś substancja chemiczna zostanie wprowadzona na rynek europejski, musi zostać bardzo dokładnie sprawdzona, a to niestety wiąże się z przeprowadzeniem dużej ilości badań (które kiedyś były prowadzone z użyciem kręgowych zwierząt laboratoryjnych). Dlatego tez rozporządzenie REACH dąży do równowagi - do lepszego zrozumienia możliwych zagrożeń związanych z chemikaliami, a jednocześnie do unikania niepotrzebnych badań na zwierzętach, korzystając z dostępnych metod alternatywnych. Trzeba jednak powiedzieć też, ze czasami aby dowiedzieć się więcej na temat chemikaliów  trzeba je w ostateczności przebadać na zwierzętach. Jednakże, rejestrujący mogą przeprowadzać nowe badania jedynie po wyczerpaniu wszystkich innych stosownych i dostępnych źródeł danych. Rozporządzenie to wyraźnie mówi, że badań na zwierzętach kręgowych się nie powtarza, czyli jeżeli ktoś już wcześniej takie badania przeprowadził to nie wolno tych badań wykonać ponownie. Generalnie zachęca się przedsiębiorstwa do dzielenia się wszelkimi dostępnymi informacjami, które posiadają, w celu powielania badań.

Przykłady nowoczesnych metod alternatywnych

Nowoczesne metody alternatywne to między innymi metody in vitro, które opierają się na hodowlach komórkowych oraz wykorzystaniu tkanek ludzkich i zwierzęcych w celu przeprowadzenia testów toksyczności. Dzięki takim podejściom, można przewidywać reakcje organizmów na różne substancje bez konieczności eksperymentów na żywych organizmach.

Jednym z kluczowych aspektów w badaniach nad toksycznością jest genotoksyczność, czyli zdolność substancji do uszkadzania DNA. W celu oceny tego zjawiska, korzystać można z nowoczesnych technik badawczych, takich jak RT-qPCR, które pozwalają na analizę poziomu uszkodzenia DNA na poziomie komórkowym. Przykładem może być badanie genotoksyczności leków i składników kosmetyków, gdzie komórki wątroby stanowią model do oceny reakcji na te substancje.

Kolejnym ważnym aspektem jest immunotoksyczność, czyli wpływ substancji na układ odpornościowy organizmu. W badaniach nad immunotoksycznością, zwłaszcza leków stosowanych w terapiach, warto skorzystać z komórek jednojądrzastych krwi obwodowej (PBMC), które są reprezentatywnym modelem układu immunologicznego. Pomiar stężenia cytokiny hIL-8 za pomocą metody ELISA pozwala ocenić reakcję układu immunologicznego na substancje chemiczne.

Nie mniej istotne są badania związane z działaniem drażniącym lub żrącym na skórę. Tradycyjnie, do takich badań wykorzystywano testy na zwierzętach, jednakże coraz częściej sięgamy po alternatywne metody. Rekonstruowane tkanki skóry człowieka pozwalają na analizę reakcji skóry na różne substancje w warunkach in vitro, co jest etycznie bardziej akceptowalne i pozwala na bardziej precyzyjne prognozowanie reakcji ludzkiej skóry, zrekonstruowanego naskórka ludzkiego (EpiDerm System, MatTek) narażonego na działanie alergenów kontaktowych. Punktem końcowym jest ocena żywotności przy użyciu testu MTT i ocena wytwarzania cytokin metodą ELISA.

Współczesne podejście do badania toksyczności obejmuje także aspekt ekspozycji środowiskowej na substancje chemiczne. Szczególnie ważne jest badanie nanocząstek, które ze względu na swoje właściwości mogą wywierać istotny wpływ na zdrowie ludzkie. Zaawansowane hodowle 3D płuc i wątroby in vitro stanowią cenne narzędzie do analizy oddziaływania nanocząstek na układ oddechowy, umożliwiając kontrolowaną eksperymentalną ocenę skutków narażenia na czynniki środowiskowe

Podsumowanie

Metody alternatywne do oceny toksyczności to wciąż gorący temat, a naszym celem jest ich popularyzowanie. Dlatego tez w ramach projektu Twinalt organizowane są kursy stacjonarne (odbywające się u parterów projektu) i szkolenia on-line, dzięki którym naukowcy ze wszystkich krajów mogą poszerzać swoją wiedze i umiejętności głównie z zakresu metod alternatywnych. Wiedzę na temat nowoczesnych metod badawczych, jak np. z zastosowaniem zrekonstruowanego naskórka ludzkiego, rozpowszechnialiśmy wśród studentów nauk medycznych i biologicznych.

Więcej informacji na temat projektu oraz realizowanych działąń można znaleźć na stronie: www.twinalt.com oraz www.imp.lodz.pl.

Autorki:

Monika Lesicka, Anna Wolniakowska, Joanna Roszak, Karina Mierczak, Kateryna Tarhonska, Edyta Reszka

Zakład Badań Translacyjnych, Instytut Medycyny Pracy im. prof. J. Nofera w Łodzi (www.imp.lodz.pl)