Metody in silico – nowoczesne podejście do oceny toksyczności

• Strona główna
• Artykuły
• Metody in silico – nowoczesne podejście do oceny toksyczności

2022-02-08  / Autor: Dominika Jurkiewicz, Joanna Tomczak-Coch, Anita Sosnowska, QSAR Lab Sp. z o. o.

Toksyczność

Substancja toksyczna to taka, która jest potencjalnie szkodliwa dla konkretnych komórek lub organizmów żywych. Toksyczność to efekt wywoływany przez substancję, dlatego wystarczy niewielka ilość lub krótkie narażenie na substancję o wysokiej toksyczności, aby była ona szkodliwa. Inaczej jest w przypadku substancji o niskiej toksyczności – niepożądany efekt jest skutkiem wysokiej dawki lub długotrwałej ekspozycji.

Toksyczność najczęściej wyraża się jako LD50 (ang. lethal dose) – jest to określenie dawki substancji, która jest śmiertelna dla 50% badanej populacji. LD50 jest wartością umowną i ma znaczenie głównie przy porównywaniu toksyczności kilku substancji. Między gatunkami może występować duża zmienność; to, co jest stosunkowo bezpieczne dla jednego organizmu może być bardzo toksyczne dla innego. Niekiedy związki podobne do siebie pod względem struktury mogą powodować różnie wyrażone efekty toksyczne, co związane jest ze złożonymi mechanizmami ich działania. Efekty toksyczne związków można wyrażać jakościowo (wystąpienie efektu lub jego brak), jak i ilościowo (LOAEL/NOAEL – najniższa/najwyższa dawka powodująca ujawnienie efektu toksycznego). W badaniach in vivo, in vitro oraz in silico dotyczących toksyczności związków określane są konkretne punkty końcowe, które należy uwzględnić przy ocenie ryzyka związków. Są to m.in. toksyczność ostra, działanie żrące/ drażniące dla oczu/skóry, uczulenie, toksyczność dawki powtórzonej, toksyczność genetyczna, rakotwórczość czy działanie mutagenne na komórki rozrodcze.

Metody alternatywne

Szacuje się, że w 2017 roku w celach naukowych przetestowano około 9,58 miliona zwierząt, z czego aż 45% to badania podstawowe, skupiające się przede wszystkim na zdobywaniu nowej wiedzy, bez gwarancji zastosowania ich do dalszych celów naukowych. Aby ograniczyć liczbę badań na zwierzętach do celów rejestracyjnych, w rozporządzeniu umieszczono zapisy takie, jak: „Nowe badania na kręgowcach są przeprowadzane lub proponowane tylko w ostateczności, jeśli wszystkie inne źródła danych zostały wyczerpane”. Jako „inne źródła” można traktować tzw. metody alternatywne. Do metod alternatywnych zaliczane są m.in.: (i) metody in vitro wykonywane poza żywym organizmem i zwykle obejmujące izolowane tkanki, narządy lub komórki; (ii) metody szacowania przekrojowego i grupowania substancji; (iii) metody ilościowej/ jakościowej zależności struktura-aktywność/właściwość fiz./chem. (ang. (Q)SAR – Quantitative Structure-Activity Relationship/(Q)SPR – Quantitative Structure-Property Relationship), (iv) metody łączenia informacji z różnych źródeł (ang. weight of evidence), czy (v) dokowanie molekularne i modelowanie farmakokinetyczne (ang. physiology-based pharmacokinetic, PBPK).

Aby metody alternatywne mogły być stosowane, muszą najpierw przejść walidację, która potwierdzi ich niezawodność, przydatność i wiarygodność. Każda metoda, która ukończyła proces walidacji opisana jest w protokołach Organizacji Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD). Przykładem zastosowań testów alternatywnych jest m.in. przeprowadzanie badań na modelach zrekonstruowanego naskórka i skóry ludzkiej EpiSkin, EpiDerm itp. w celu sprawdzenia efektu toksycznego substancji chemicznych względem tkanki skórnej. Tego rodzaju modele pozwalają zbadać wiele substancji chemicznych pod kątem toksyczności, przy zachowaniu wysokiej czułości i specyficzności metody.

CAŁA TREŚĆ DOSTĘPNA W "Chemia i Biznes. Rynek Kosmetyczny i Chemii Gospodarczej" nr 4/2021

"Chemia i Biznes. Rynek Kosmetyczny i Chemii Gospodarczej" to kwartalnik biznesowo-informacyjny z zakresu przemysłu kosmetycznego i środków czystości.

modelowanie komputeroweocena toksycznościmetody alternatywneprzemysł kosmetycznykosmetyki