Ten artykuł powstał we współpracy z Horyzont Komisji Europejskiej, magazyn UE poświęcony badaniom i innowacjom.
Każdego roku w UE do testowania bezpieczeństwa chemikaliów stosowanych na co dzień wykorzystuje się około 150 000 zwierząt, głównie szczurów i myszy, ale zaczyna się to zmieniać. Działacze na rzecz dobrostanu zwierząt od dawna wyrażają obawy dotyczące tej praktyki, a pozostaje pytanie, jak dobrze wyniki uzyskane na zwierzętach przekładają się na ludzi.
Dlatego naukowcy postanowili opracować bardziej niezawodne i mniej inwazyjne metody testowania, opierając się na wcześniejszym unijnym zakazie testowania kosmetyków na zwierzętach.
„Firmy muszą zarejestrować się i udowodnić, że ich substancje są bezpieczne, aby uzyskać dostęp do rynku europejskiego” – powiedział profesor John Colbourne, biolog specjalizujący się w genomice środowiska na Uniwersytecie w Birmingham w Wielkiej Brytanii, gdzie kieruje także Centrum Badań nad Środowiskiem i Sprawiedliwości.
Obowiązek ten wynika z rozporządzenia REACH, unijnego rozporządzenia dotyczącego bezpieczeństwa chemicznego, które również zobowiązuje Europę do przestrzegania tzw. trzech zasad: zastąpienia testów na zwierzętach tam, gdzie to możliwe, ograniczenia liczby zwierząt wykorzystywanych do testów oraz udoskonalenia procedur w celu zminimalizowania cierpienia zwierząt.
Colbourne kierował jedną z trzech ściśle powiązanych inicjatyw badawczych, które od 2021 r. działały pod różnymi kątami i zmierzały do tego samego celu: zastąpienia testów bezpieczeństwa chemicznego na zwierzętach podejściami niewymagającymi wykorzystania zwierząt, w tym metodami in vitro i opartymi na sztucznej inteligencji. Badania przeprowadzono w ramach ASPIS, unijnego klastra badawczego o wartości 60 milionów euro zajmującego się testowaniem bezpieczeństwa chemicznego nowej generacji.
Prawo UE stanowi, że zwierzęta należy wykorzystywać jedynie w ostateczności. Ograniczenie testów na zwierzętach dotyczy jednak także bezpieczeństwa ludzi i dobrostanu zwierząt.
„Być może 50% testów na zwierzętach, które przeprowadzamy, jest reprezentatywnych dla ludzi” – powiedział Mathieu Vinken, profesor toksykologii na Vrije Universiteit Brussel w Belgii.
Vinken kieruje ONTOX, kolejną inicjatywą w ramach ASPIS. Jego realizacja potrwa do listopada 2026 r. i bada, w jaki sposób powtarzające się narażenie na substancje chemiczne szkodzi nerkom, wątrobie i mózgowi.
Szybciej, taniej, lepiej
Koszt to kolejny czynnik. „Te testy na zwierzętach, zwłaszcza badania toksyczności przewlekłej, są naprawdę drogie” – powiedział Vinken, wyjaśniając, że mogą obejmować setki zwierząt. Badanie toksyczności przewlekłej ma na celu wykrycie szkód spowodowanych długotrwałym, powtarzającym się narażeniem.
W latach czterdziestych i sześćdziesiątych XX wieku, kiedy zaczęto przeprowadzać badania na zwierzętach, nikt nie przewidywał ogromnej liczby substancji chemicznych, które w końcu będą musiały zostać poddane ocenie.
„
Sztuczna inteligencja odegra w przyszłości główną rolę w zdecydowanym ograniczeniu testów na zwierzętach.Mathieu Vinken, ONTOX
„Nie przewidywano, że co roku na rynku będą pojawiać się tysiące nowych chemikaliów” – powiedział Colbourne. Badacze nie mogli też przewidzieć, jak trudne i kosztowne stanie się testowanie ich wszystkich.
„Jeśli potrzeba do 15 milionów euro na substancję i trwa od trzech do siedmiu lat, a mamy tysiące substancji do przetestowania, to po prostu musimy zrobić coś inaczej” – stwierdził.
Tradycyjne testy na zwierzętach mogą zidentyfikować natychmiastowe skutki toksyczne, ale ocena konsekwencji długotrwałego narażenia jest znacznie trudniejsza. Niektóre choroby mogą rozwinąć się po latach narażenia na działanie substancji chemicznych powodujących subtelne zmiany w komórkach, potencjalnie zwiększające ryzyko raka lub szkodliwe dla zdrowia reprodukcyjnego.
„Prawdziwym wyzwaniem jest przewidzenie toksyczności w dłuższej perspektywie” – powiedział Vinken. Stosunkowo krótka długość życia gryzoni utrudnia także odtworzenie skutków, które u ludzi mogą ujawnić się dopiero po dziesięcioleciach.
Zespół Vinkena opracował kilka testów z wykorzystaniem komórek, a nie zwierząt, a sztuczna inteligencja pomogła badaczom zinterpretować, co wyniki mogą oznaczać dla narządów ludzkich. Niektóre podejścia wykorzystują technologię „organ-on-a-chip” – małe urządzenia zawierające ludzkie komórki, które naśladują pewne aspekty reakcji prawdziwego organu na substancję chemiczną.
Wyniki badań wzbudziły zainteresowanie organizacji międzynarodowych, w tym Organizacji Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD). „Uznali, że informacje są naprawdę cenne” – powiedział Vinken.
Prace te opierają się na dłuższej zmianie, która już trwa w Europie. Testowanie kosmetyków na zwierzętach było stopniowo wycofywane przez dwie dekady, a w 2013 r. wprowadzono całkowity zakaz wprowadzania do obrotu w UE. Pomogło to w rozwoju metod niewykorzystujących zwierząt, w tym zrekonstruowanych modeli ludzkiej skóry wykorzystywanych do testów bezpieczeństwa.
Uczenie się od innych gatunków
PrecisionTox, zespół badań nad bezpieczeństwem chemicznym kierowany przez Colbourne’a, porównuje reakcje pięciu organizmów modelowych i komórek ludzkich na około 200 substancji chemicznych przed zakończeniem prac w grudniu 2026 r.
Naukowcy pracowali z muszkami owocowymi, glistami i pchłami wodnymi, a także zarodkami danio pręgowanego i żab na etapach rozwoju wykraczających poza regulowane badania na zwierzętach.
Gatunki te są szeroko stosowane w badaniach biomedycznych, ponieważ pomimo oczywistych różnic, dzielą z człowiekiem wiele podstawowych procesów biologicznych. Ewolucja zachowała wiele podstawowych mechanizmów utrzymujących organizmy przy życiu, rozmnażaniu się i zdrowiu u bardzo różnych gatunków.
„Procesy niezbędne do zachowania zdrowia rozpoczęły się na wczesnym etapie drzewa życia” – powiedział Colbourne. „Istnieją ogromne różnice między zwierzętami, ale te różnice nie są związane z tym, co zapewnia nam zdrowie i podtrzymuje życie”.
Porównując wyniki dla odlegle spokrewnionych gatunków i komórek ludzkich, 14 laboratoriów zaangażowanych w te badania może określić, w jaki sposób chemikalia zakłócają te wspólne mechanizmy biologiczne i potencjalnie powodują szkody.
„
Aby uzyskać dostęp do rynku europejskiego, firmy muszą się zarejestrować i udowodnić, że ich substancje są bezpieczne.John Colbourne, PrecisionTox
„Próbujemy poznać zasady gry” – powiedział Colbourne. „Na przykład teraz lepiej leczymy raka, ponieważ wiemy, jak on działa”.
Powiedział, że toksykologia skupiała się wcześniej na ustalaniu, jakie stężenie substancji chemicznej szkodzi zwierzęciu. „To, co PrecisionTox próbuje zrobić, to zrozumieć dlaczego”.
Prace te wnoszą wkład w to, co naukowcy nazywają „metodologiami nowego podejścia”, czyli NAM, czyli szeroką gamą testów komórkowych, narzędzi obliczeniowych i innych metod mających na celu ograniczenie lub zastąpienie wykorzystywania zwierząt chronionych na mocy prawa UE.
Podejścia te mogą pomóc w ochronie dzikiej przyrody i ekosystemów, a także zdrowia ludzkiego, ponieważ szkodliwe chemikalia mogą mieć wpływ na jedno i drugie.
Składanie tego wszystkiego w całość
Zrozumienie, w jaki sposób substancja chemiczna może wyrządzić szkody, to tylko część obrazu. Naukowcy muszą także wiedzieć, ile z nich ludzie mogą spotkać w prawdziwym życiu.
W tym miejscu z pomocą przychodzi RISK-HUNT3R, trzecia inicjatywa w ramach klastra ASPIS. Łączy ona wyniki testów bez udziału zwierząt z danymi dotyczącymi narażenia w świecie rzeczywistym, aby ocenić, czy dana substancja chemiczna stwarza ryzyko dla bezpieczeństwa.
„Zebraliśmy dane w ramach studiów przypadków i zintegrowaliśmy je, abyśmy mogli podjąć decyzję (dotyczącą bezpieczeństwa substancji chemicznej)” – powiedział Bob van de Water, biolog z Uniwersytetu w Lejdzie w Holandii, który koordynował badania.
Zespół przetestował tę strategię na 60 substancjach chemicznych – w połowie toksycznych i w połowie nietoksycznych – aby sprawdzić, czy połączenie informacji na temat narażenia z wynikami testów na zwierzętach może pozwolić na uzyskanie wiarygodnych ocen bezpieczeństwa, z których mogłyby ostatecznie skorzystać organy regulacyjne, takie jak Europejska Agencja Chemikaliów.
Celem jest ponowne przemyślenie sposobu, w jaki ocenia się bezpieczeństwo chemiczne, zamiast po prostu zastępowania każdego testu na zwierzętach alternatywą laboratoryjną. Oznacza to połączenie biologii istotnej dla człowieka, danych na temat narażenia i narzędzi obliczeniowych w celu uzyskania lepszych przewidywań przy jednoczesnym ograniczeniu wykorzystywania zwierząt.
Vinken stwierdził, że całkowite zaprzestanie testów na zwierzętach nie jest jeszcze możliwe, ale istnieją już znaczne możliwości udoskonalenia procedur i zmniejszenia liczby wykorzystywanych zwierząt.
„Sztuczna inteligencja odegra główną rolę w zdecydowanym ograniczeniu testów na zwierzętach w przyszłości” – powiedział.
Badania opisane w tym artykule zostały sfinansowane w ramach unijnego programu Horyzont. Poglądy rozmówców niekoniecznie odzwierciedlają stanowisko Komisji Europejskiej. Jeśli spodobał Ci się ten artykuł, rozważ udostępnienie go w mediach społecznościowych.
Artykuł ten został pierwotnie opublikowany w Horizon, unijnym magazynie poświęconym badaniom i innowacjom
