Kaninchenruhe: Kann Im Labor Gezüchtete Menschliche Haut Tiere Bei Toxizitätstests Ersetzen?
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Anonim

Neue experimentelle Modelle, die auf dreidimensionalen Rekonstruktionen der menschlichen Haut basieren, tragen dazu bei, chemische Tests an lebenden Tieren zu reduzieren, können Tiere jedoch noch nicht vollständig ersetzen.

Es ist wahrscheinlich keine Überraschung, dass viele gängige Haushaltschemikalien und Medizinprodukte sowie Industrie- und Agrarchemikalien die menschliche Haut vorübergehend reizen oder, schlimmer noch, bleibende, ätzende Verbrennungen verursachen können. Um unnötigen Schaden zu vermeiden, müssen die Aufsichtsbehörden in den USA und darüber hinaus Sicherheitsprüfungen für viele Substanzen durchführen, um deren potenzielle Gefahren zu ermitteln und sicherzustellen, dass auf einem Produkt das entsprechende Warnschild angebracht ist. Traditionell wurden solche Hauttests an lebenden Tieren durchgeführt - obwohl in den letzten Jahrzehnten die Bemühungen, humane Ansätze zu entwickeln, sowie solche, die für Menschen relevanter sind, zu neuen Modellen geführt haben, die auf menschlicher Haut im Labor basieren.

Das jüngste Kapitel dieser laufenden Bemühungen wurde am 22. Juli verfasst, als die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) - eine internationale Gruppe, die ihren 32 Mitgliedsländern unter anderem Leitlinien für Methoden zur offiziellen Bewertung der chemischen Sicherheit vorlegt genehmigte drei im Handel erhältliche In-vitro-Modelle der menschlichen Haut zur Verwendung bei chemischen Tests. Insbesondere sieht die neue Richtlinie (OECD-Test Nr. 439) vor, dass die Modelle als Alternative zu Tieren bei Tests auf Hautreizungen dienen können, einem von mehreren Endpunkten für die menschliche Gesundheit, auf die Chemikalien getestet werden. Ähnliche 3D-Modelle wurden 2004 für Korrosionstests zugelassen, so dass viele hoffen, dass es bald möglich sein wird, das gesamte Spektrum der Auswirkungen einer Chemikalie auf die menschliche Haut - von Reizung bis Korrosion - ohne Verwendung lebender Tiere zu bewerten.

Die jüngste Gesetzgebung in der Europäischen Union (E.U.) hat die Notwendigkeit nicht-tierischer Testmethoden zu einer dringenden Angelegenheit gemacht. Seit 2009 verbietet die Kosmetikrichtlinie der Europäischen Union Tierversuche mit kosmetischen Inhaltsstoffen und Fertigprodukten (mit wenigen Ausnahmen für bestimmte Gesundheitsendpunkte). Darüber hinaus gilt das Verbot für Kosmetikprodukte, die in der Europäischen Union vermarktet werden. Infolgedessen müssen Hersteller in Ländern außerhalb der Union die Vorschriften einhalten, um ihre Produkte in E.U. zu verkaufen. Märkte. Wichtig ist jedoch, dass E.U. Das Gesetz verbietet Tierversuche, wenn alternative Methoden "vernünftigerweise und praktisch verfügbar" sind.

Gleichzeitig sollen die Hersteller in den kommenden zehn Jahren Millionen von Tieren verwenden, um das Programm der Europäischen Gemeinschaft von 2007 mit dem Titel Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH) einzuhalten, das für etwa 30 Jahre umfassendere Sicherheitsbewertungen angefordert hat. 000 Chemikalien.

Obwohl die neuen In-vitro-Hautmodelle in einigen chemischen Tests sicherlich die Notwendigkeit und das Leiden von Tieren verringern werden, sind diese Methoden noch nicht bereit, tierbasierte Hauttests vollständig zu ersetzen. Um zu verstehen, warum, muss überlegt werden, wie Toxizitätstests durchgeführt werden und welche regulatorischen Einschränkungen bestehen.

Haut richtig.

Seit Mitte der 1940er Jahre haben Forscher das Hautreizungspotential von Chemikalien hauptsächlich an Albino-Kaninchen getestet. Bei einem Verfahren, das als Draize-Kaninchenhauttest bezeichnet wird, wird ein Fleck des Tierfells rasiert und die Testsubstanz bis zu vier Stunden lang auf die nackte Haut aufgetragen. Ein ausgebildeter Techniker überwacht dann die Haut bis zu 14 Tage lang auf Anzeichen einer Nebenwirkung und bewertet subjektiv die Schwere der Reaktion. Das global harmonisierte System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien (GHS) klassifiziert einen Stoff als reizend, wenn er die Haut reversibel schädigt, oder als ätzend, wenn er Verbrennungen oder bleibende Narben verursacht (irreversibler Schaden).

Gegner kritisieren tierbasierte Hauttests seit langem als zu variabel, da die beobachteten Reaktionen bei einzelnen Tieren unterschiedlich sein können. Die Ergebnisse variieren auch häufig zwischen den Labors, teilweise weil die Messungen der Reaktionen qualitativ sind.

Andere befürchten, dass bei Tieren festgestellte Nebenwirkungen nicht immer die Reaktion des Menschen auf die chemische Exposition widerspiegeln. "Das Kaninchen ist kein besonders gutes Modell für Reizungen oder Korrosion beim Menschen, vor allem, weil die Barriereeigenschaften bei Kaninchen [Haut] weitaus weniger robust sind als beim Menschen", sagt John Sheasgreen, Präsident der MatTek Corp., die eines der Produkte herstellt zugelassene Modelle. Er erklärt, dass das "In-vitro-Modell viel besser mit der menschlichen Erfahrung korreliert als mit der Erfahrung von Kaninchen", wenn sein Unternehmen Ergebnisse chemischer Tests an seiner In-vitro-Haut mit verfügbaren Daten von Menschen und Kaninchen vergleicht.

Die künstlichen Hautmodelle stammen aus normalen menschlichen Hautzellen, die in speziellen Medien kultiviert werden, um eine dreidimensionale Rekonstruktion der realen Sache zu bilden. Sheasgreen erklärt, dass die In-vitro-Haut sowohl strukturell als auch biochemisch der intakten menschlichen Haut sehr ähnlich ist - sie besteht aus mehreren Zellschichten und hat ein Stratum Corneum, die tote Zellschicht auf der Oberfläche, die eine Schutzbarriere bildet. Diese Eigenschaften machen es für die Verwendung in Toxizitätstests zugänglich.

Befürworter der In-vitro-Alternativen behaupten, dass sie reproduzierbarere und quantitativere Ergebnisse liefern, da die Reaktion auf Reizung auf Messungen der Lebensfähigkeit der Zellen basiert. Da die neuen Tests auf menschlichen Zellen basieren, können die von ihnen bereitgestellten Daten außerdem besser darstellen, wie Menschen reagieren würden.

Bei der formellen Prüfung der Alternativen kam das Europäische Zentrum für die Validierung alternativer Methoden (ECVAM) zu dem Schluss, dass die Modelle zuverlässig und genau vorhersagen können, ob eine Chemikalie reizend ist.

Haut retten.

Gemäß der neuen OECD-Richtlinie kann die In-vitro-Haut je nach den Anforderungen eines Landes an die Gefahrenklassifizierung als "eigenständiger Ersatztest für In-vivo-Hautreizungstests" dienen. Das Regulierungssystem in E.U. Länder beispielsweise klassifizieren Substanzen als ätzend, reizend oder beides nicht, was durch In-vitro-Tests hinreichend identifiziert werden kann. Im Gegensatz dazu verlangen einige Regulierungsbehörden in einigen Ländern, wie beispielsweise die US-Umweltschutzbehörde, die Identifizierung und Kennzeichnung einer zusätzlichen Kategorie sogenannter "milder" Reizstoffe, die die In-vitro-Tests nicht erkennen können. Zusätzliche Tests, wie Tierversuche oder ethische Versuche an freiwilligen Probanden, können erforderlich sein, um solche Reizstoffe mit niedrigem Gehalt zu identifizieren.

Die Genehmigung der menschlichen Hautmodelle würde Tierversuche nicht ausschließen, erklärt Laurence Musset, Hauptadministrator der Abteilung Umwelt, Gesundheit und Sicherheit der OECD-Umweltdirektion. "Die In-vitro-Tests haben einen begrenzten Umfang und funktionieren nicht für alle Chemikalien", sagt Musset und fügt hinzu, dass die Aufsichtsbehörden jedes Landes entscheiden werden, ob der In-vitro- oder der Tierversuch für Hautreizungsstudien verwendet werden soll.

In den OECD-Richtlinien wird empfohlen, die Tests der menschlichen Haut als Teil einer sequentiellen Teststrategie zu verwenden, bei der In-vitro-Methoden vor Tieren in Kombination mit einer WoE-Analyse (Weight of the Evidence) vorhandener Daten zu einem Stoff oder einer verwandten Chemikalie angewendet werden. Bei dieser Teststrategie sind keine Folgetests an Tieren erforderlich, wenn in vitro ein ätzender oder reizender Stoff identifiziert wird. Wenn eine Substanz in vitro negativ getestet wird, kann eine WoE-Analyse verwendet werden, um diesen Befund zu belegen. Andernfalls können In-vivo-Tests erforderlich sein, um mögliche falsch negative Ergebnisse auszuschließen.

William Stokes, der Exekutivdirektor des Interagency Coordinating Committee der USA zur Validierung alternativer Methoden (ICCVAM), sagt, seine Organisation prüfe derzeit die Anwendbarkeit der In-vitro-Reiztests für chemische Tests in diesem Land. Stokes weist darauf hin, dass bei den In-vitro-Korrosionstests fast 20 Prozent der getesteten bekannten Korrosivstoffe fehlen, was besorgniserregend ist, da es keine klare Strategie gibt, die zu befolgen ist, wenn ein Stoff negativ getestet wird.

"Die Richtlinie besagt, dass wenn [ein Stoff negativ getestet wird], Sie möglicherweise zu dem Schluss kommen können, dass er mit einem WoE-Ansatz nicht ätzend ist", sagt Stokes. Informationen, die in einer WoE-Analyse berücksichtigt werden könnten, umfassen Ergebnisse von In-vitro-Reiztests für diese Substanz.

Die falsch negativen Ergebnisse der Korrosionstests wurden jedoch nie untersucht, als ECVAM die Hautreizungsmodelle validierte. ICCVAM führt derzeit diese Bewertung durch, und vorläufige Ergebnisse zeigen, dass die Reiztests mindestens zwei bekannte ätzende Stoffe nicht als reizend einstufen. Ohne anschließende In-vivo-Tests könnten diese ätzenden Stoffe ohne Gefahrenkennzeichnung in Verbraucherprodukte gelangen.

"Wir möchten sicherstellen, dass etwas, das ätzend ist, nicht durch diese Tests gerutscht ist", sagt Stokes. "Die Daten, die wir haben, zeigen, dass es eine Möglichkeit ist. Das … zeigt, dass wir die Nützlichkeit dieser Assays besser verstehen müssen. Unser Ziel ist es, Verletzungen und Krankheiten vorzubeugen. Es ist uns wichtig, genaue Sicherheitstestmethoden zu haben."

Ein weiteres Problem ist, dass die falsch-positive Rate für die In-vitro-Hautreizung bei 30 Prozent liegt - eine beträchtliche Anzahl von Substanzen wird als reizend identifiziert, wenn dies tatsächlich nicht der Fall ist.

"Wir möchten Produkte nicht übermäßig als gefährlich kennzeichnen, da die Menschen sonst wahrscheinlich anfangen würden, Sicherheitsetiketten zu ignorieren", sagt Stokes.

Das Fazit ist, dass In-vitro-Methoden dazu beitragen, den Tiergebrauch zu reduzieren, aber "ein vollständiger Ersatz wird derzeit von der Wissenschaft nicht unterstützt", sagt Stokes. "Wir versuchen … Wege und Ansätze zu finden, die die Unsicherheit bei diesen Entscheidungen weiter verringern können, um die Anzahl der Umstände zu verringern, unter denen Sie möglicherweise [ein Tier] verwenden müssen. Da wir die neuen Fortschritte in Wissenschaft und Technologie nutzen, ' Ich werde in diesem Bereich weitere Fortschritte machen. Es ist eine Win-Win-Situation, bei der wir sowohl die öffentliche Gesundheit als auch die Tiere schützen."

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