Metabolomik könnte den Einsatz von Laborratten bei der Sicherheitsbewertung von Chemikalien reduzieren

"Wir hoffen, dass die Erkenntnisse aus dieser Forschung in neue Leitlinien für die chemische Industrie einfließen werden, damit kommerzielle Laboratorien diese Dienstleistungen auf breiter Basis anbieten können"

26.02.2024
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Symbolisches Bild

Wissenschaftler haben eine robustere Methode für die Gruppierung von Chemikalien und die Verwendung von Analogieschlüssen für toxikologische Daten entdeckt, um die gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen, wodurch Tierversuche erheblich reduziert werden könnten.

Die Sicherheit von Chemikalien wird von den Aufsichtsbehörden sehr ernst genommen. Daher muss die Industrie bestimmte Kriterien erfüllen, wenn sie versucht, eine neue Chemikalie zur Verwendung zuzulassen, was häufig durch Tests an Ratten geschieht.

Gruppierung und Analogie ist ein von der EU genehmigtes Verfahren, bei dem für neue Chemikalien, die strukturell anderen, bereits zugelassenen Chemikalien ähneln, dieselben toxikologischen Informationen übernommen werden, damit sie auf den Markt gebracht werden können. Dieses Verfahren ist jedoch unzuverlässig, und die meisten Anträge auf Einstufung in eine neue chemische Gruppe und auf Analogieschlüsse werden von der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) abgelehnt.

Eine in Archives in Toxicology veröffentlichte Methode, die sich der Metabolomik bedient, könnte der Schlüssel dazu sein, das Verfahren der Gruppierung und des Analogieschlusses effektiver zu gestalten.

Die Studie wurde vom MATCHING-Konsortium unter der Leitung der Universität Birmingham in Zusammenarbeit mit BASF, BASF Metabolome Solutions, der ECHA, dem Imperial College London, Syngenta, der Vrije Universiteit Amsterdam und der US-Umweltschutzbehörde durchgeführt und von der Cefic-LRI (European Chemical Industry Council's Long-Range Research Initiative) finanziert.

Mark Viant, Professor für Metabolomik an der Universität von Birmingham, sagte: "Chemikalien lassen sich in drei Kategorien einteilen: Arzneimittel, Pestizide und Industriechemikalien, und wir sind jeden Tag unseres Lebens einigen von ihnen ausgesetzt. Industriechemikalien sind nicht für den direkten Kontakt mit dem Menschen oder der Umwelt bestimmt, aber es kommt unweigerlich dazu, so dass die toxikologischen Informationen genau sein müssen.

"Anstatt nur die strukturelle Ähnlichkeit der Chemikalien zu messen, um Gruppen zu bilden, haben wir herausgefunden, dass wir durch die Verwendung von Metabolomics zur Messung der biologischen Reaktionen der Chemikalien die Gruppierung und das Ablesen zuverlässiger machen können."

Um herauszufinden, ob die Metabolomik effektiver ist, führten sechs internationale Labors das gleiche Experiment durch. Die Forscher erhielten alle gemeinsame Plasmaproben von Ratten, die mit acht Chemikalien getestet worden waren. Die Teams wussten nicht, um welche Chemikalien es sich handelte, und mussten sie mithilfe der Metabolomik richtig einordnen.

Die Wissenschaftler suchten nach diagnostischen Stoffwechsel-Biomarkern, die ein detailliertes Bild von der Gesundheit der Ratte liefern. Mithilfe eines "Shotgun-Ansatzes" wie der Metabolomik konnten die Wissenschaftler Tausende von Markern wie Aminosäuren und Lipide mit Hilfe der Massenspektrometrie messen. Auf diese Weise konnten die Labors die acht Chemikalien in zwei Gruppen von drei und eine Gruppe von zwei Chemikalien einteilen.

Alle Ergebnisse wurden dann an die Europäische Chemikalienagentur weitergeleitet, die sie zusammenstellte, bevor die Ergebnisse dem gesamten Konsortium mitgeteilt wurden. Die fünf Labors, deren Daten die Qualitätskontrolle bestanden, entdeckten alle die gleiche Gruppierung. Dies ist das erste Mal, dass sich die Verwendung von Metabolomics für die Gruppierung als reproduzierbare Methode erwiesen hat.

Katherine Santizo vom Cefic-LRI: "Dies ist ein enormer Fortschritt bei der Verbesserung des bestehenden Gruppierungs- und Read-across-Ansatzes. Die Tatsache, dass fünf Labore aus verschiedenen Ländern alle zu den gleichen, korrekten Ergebnissen kamen, obwohl sie unterschiedliche Methoden und Instrumente, eigene Verfahren und statistische Analysen verwendeten, zeigt, dass die Metabolomik eine zuverlässige Methode ist."

Dies ist eine gute Nachricht für die schrittweise Abschaffung von Rattentests, da der Zweck der Gruppierung und des Analogieschlusses darin besteht, die Anzahl der Chemikalien zu verringern, die an Ratten getestet werden müssen. Aufgrund des hohen Prozentsatzes der Chemikalien, die derzeit abgelehnt werden, ist dies jedoch nicht immer der Fall.

Professor Viant erklärte: "Ratten sind von vornherein kein gutes Modell für den Menschen, und die Reproduzierbarkeit von Rattentests ist nicht sehr gut. Hinzu kommt, dass die Toxizitätstests für nur eine Chemikalie mehr als 1000 Ratten erfordern können. Bei Zehntausenden von Chemikalien, die in Europa getestet werden müssen, und obwohl nicht alle von ihnen das gleiche Maß an Tests erfordern, werden viele von ihnen letztendlich an Ratten getestet. Selbst ohne ethische Erwägungen ist dies ein kostspieliger und langsamer Prozess. Indem wir also die Gruppierung und den Read-Across-Ansatz durch den Einsatz von Metabolomics robuster machen, könnte die Zahl der getesteten Laborratten drastisch reduziert werden."

Tomasz Sobanski, Teamleiter für alternative Methoden im Referat für rechnergestützte Bewertung und alternative Methoden der ECHA, sagte: "Die Notwendigkeit, die Zuverlässigkeit der Metabolomik nachzuweisen, wurde erstmals bei einem unserer Workshops im Jahr 2016 festgestellt. Wir sind sehr beeindruckt von den Ergebnissen dieser Forschung und glauben, dass sie die Gruppierung und das Read-Across verbessern werden. Wir hoffen, dass die Erkenntnisse aus dieser Forschung in neue Leitlinien für die chemische Industrie einfließen werden, damit kommerzielle Labore diese Dienstleistungen auf breiter Basis anbieten können."

"Für mich persönlich ist dies ein Musterbeispiel dafür, wie regulatorische Herausforderungen durch Wissen, Wissenschaft und Zusammenarbeit bewältigt werden können. Dieser Erfolg war möglich, weil die Regulierungsbehörden ihre Bedürfnisse klar kommunizieren konnten, die wissenschaftliche Gemeinschaft sich damit auseinandersetzen wollte und die Industrie bereit war, sie zu unterstützen. Ich bin davon überzeugt, dass diese Forschung letztlich dazu beitragen wird, Gesundheit und Umwelt besser zu schützen und gleichzeitig unnötige Tierversuche zu vermeiden."

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

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