Pruebas de toxicidad sin animales
Robot Tox21 wikimedia, maggie barlett, instituto nacional de investigación del genoma humano
Hacia la reducción de las pruebas con animales mientras se predicen los efectos de una sustancia química en la salud humana, investigadores de los Institutos Nacionales de Salud (NIH)&rsquo El Centro Nacional para el Avance de las Ciencias Traslacionales (NCATS, por sus siglas en inglés) y sus colegas han desarrollado una herramienta de detección robótica in vitro capaz de detectar sistemáticamente miles de sustancias químicas en líneas celulares humanas. En un estudio publicado hoy (26 de enero) en Nature Communications, , el equipo dirigido por los NIH demuestra la capacidad de probar las sustancias químicas ambientales que se encuentran en medicamentos, alimentos y envases de alimentos, productos de consumo y sustancias químicas producidas durante procesos industriales y de fabricación utilizando ensayos basados en células.
El trabajo es parte de Tox21, una colaboración entre cuatro agencias gubernamentales: los NIH, la Agencia de Protección Ambiental (EPA), el Programa Nacional de Toxicología (NTP), y la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA)—que comenzó oficialmente en 2008.
“Creo que este es uno de los mejores ejemplos de big data ingresando [the…
[El grupo] está probando productos químicos de amplia relevancia ambiental, incluidos medicamentos, cosméticos e ingredientes alimentarios, dijo Richard Judson, bioinformático del Centro Nacional de Toxicología Computacional de la EPA en Research Triangle, Carolina del Norte, que colabora con los autores como parte del esfuerzo Tox21 pero no estuvo involucrado en el presente estudio.
Tradicionalmente, las pruebas de toxicidad de productos químicos y compuestos se han realizado en animales como un sustituto de la seguridad de la salud humana. En un esfuerzo por reducir el daño a los animales y disminuir el costo y el tiempo que lleva generar datos de seguridad animal, Ruili Huang, líder del grupo de informática en NCATS, y sus colegas examinaron 10 000 productos químicos a través de 30 diferentes ensayos automatizados basados en células. Todos los productos químicos eran de especial interés para la EPA, el NTP o los NIH.
El sistema es muy eficiente, dijo Huang a The Scientist. Podemos probar todos los productos químicos en 15 concentraciones diferentes cada una y en tres experimentos independientes en una semana. Con las pruebas en animales, esto llevaría años.
Las muchas réplicas y concentraciones probadas hacen que los datos sean más confiables y directamente utilizables para estimar las concentraciones en las que los productos químicos pueden estar activos en el mundo real, dijo Judson a The Scientist.
Los datos nos dan una indicación de la concentración de tejido que debería preocuparnos, añadió Hartung.
Cada ensayo evalúa la capacidad de los productos químicos para interactuar con una vía de receptor nuclear o una vía de respuesta al estrés celular, incluidas las vías de señalización mitocondrial. Los ensayos de receptores nucleares incluyen pruebas de sustancias químicas ambientales para determinar su capacidad para interrumpir la señalización endocrina, lo que puede tener efectos nocivos en el desarrollo, la reproducción y las funciones neurológicas. Varios de los ensayos prueban la capacidad de los productos químicos para alterar la señalización de PPAR, un receptor de ácidos grasos y regulador maestro del desarrollo de células grasas. Estos productos químicos, relacionados con el aumento de grasa, se denominan obesógenos. (El programa de detección química de la EPA ha adoptado varios de los ensayos de disruptores endocrinos).
El equipo observó que ciertas sustancias químicas se agrupaban por función, en su capacidad para activar ciertas vías de señalización, como la vía del receptor de estrógeno. Podemos predecir en parte los datos de toxicidad animal y humana, pero la información no es perfecta, todavía necesitamos agregar datos de estructura química para lograr una predicción más precisa, explicó Huang. Con la adición de más ensayos, la información generada podría usarse para crear modelos para predecir con mayor precisión la toxicidad in vivo, agregó Huang.
Lo interesante es que los datos hasta ahora han sido más predictivos para humanos que para humanos. que la toxicidad animal, dijo Fiona Sewell, investigadora de toxicología y ciencias regulatorias en el Centro Nacional para el Reemplazo, Refinamiento y Reducción de Animales en la Investigación (NC3Rs) del Reino Unido que no participó en el trabajo. Las agencias reguladoras a menudo se sienten más cómodas con el uso de datos de animales para predecir la toxicidad humana, pero ahora debemos cambiar al uso de más ensayos in vitro relevantes para humanos que pueden resultar tan informativos o más que los estudios en animales, agregó Sewell. Este [estudio] es un primer paso positivo, pero todavía queda un largo camino por recorrer antes de que alcancemos el objetivo final de poder evaluar la seguridad de los productos químicos para los humanos sin usar animales.
El equipo hará lo siguiente optimizar algunos de los ensayos basados en células y aumentar la cobertura de objetivos celulares relevantes para la toxicidad mediante el desarrollo de pruebas adicionales. El grupo también espera aumentar su biblioteca de compuestos químicos para incluir alrededor de 80.000 productos químicos creados por el hombre que actualmente se liberan al medio ambiente. Los investigadores también se están centrando en algunos de los productos químicos más interesantes, como los identificados en el ensayo de toxicidad mitocondrial, para validar sus resultados in vitro con más pruebas, incluso en animales.
Lo que es realmente notable es que, en el Estados Unidos, esto está siendo impulsado desde arriba hacia abajo, por agencias gubernamentales, dijo Hartung. Se está produciendo una revolución sobre cómo se realizará la evaluación de la seguridad en el futuro.
R. Huang et al., Modelado de perfiles químicos Tox21 10 K para predicción de toxicidad in vivo y caracterización de mecanismos, Nature Communications, doi:10.1038/ncomms10425, 2016.
Aclaraciones (26 de enero): la primera oración de este artículo se ha actualizado para señalar que los resultados de los investigadores son un paso hacia la reducción de las pruebas con animales (no hacia la eliminación, como se escribió anteriormente ). El penúltimo párrafo se ha actualizado para señalar que el grupo espera hacer crecer la biblioteca compuesta. (Anteriormente se escribió que el grupo planeaba hacerlo).
¿Interesado en leer más?
The Scientist ARCHIVES
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, ¡Ediciones digitales de El científico, artículos destacados y mucho más!Únase gratis hoy ¿Ya es miembro?Inicie sesión aquí