Forskare har upptäckt ett mer robust sätt att gruppera kemikalier och använda read-across för toxikologiska data för att uppfylla regulatoriska krav, vilket avsevärt skulle kunna minska djurförsök.

Kemikaliers säkerhet tas på otroligt stort allvar av tillsynsmyndigheter och som sådan måste industrin uppfylla vissa kriterier om de försöker få en ny kemikalie godkänd för användning; ofta görs detta genom att testa kemikalierna på råttor.

Gruppering och genomläsning är ett EU-godkänt tillvägagångssätt som gör det möjligt för nya kemikalier som strukturellt liknar andra redan godkända kemikalier att få samma toxikologiska information kopierad till sig för godkännande att släppas ut på marknaden. Men denna process är opålitlig och majoriteten av nya kemikaliegrupperingar och genomläsningar avvisas av Europeiska kemikaliemyndigheten (ECHA).

Men nu en metod som använder metabolomics, publicerad i Archives in Toxicology , kan vara nyckeln till att göra grupperingsprocessen mer effektiv.

Studien kommer från MATCHING-konsortiet, som leds av University of Birmingham, i samarbete med BASF, BASF Metabolome Solutions, ECHA, Imperial College London, Syngenta, Vrije Universiteit Amsterdam och US Environmental Protection Agency.

Mark Viant, professor i metabolomik vid University of Birmingham, sa:"Kemikalier delas in i tre kategorier av läkemedel, bekämpningsmedel och industrikemikalier, och vi utsätts för några av dessa varje dag av våra liv. Industriella kemikalier är inte avsedda för direkt exponering för människor eller miljön, men detta kommer oundvikligen att hända, så den toxikologiska informationen måste vara korrekt Istället för att bara mäta kemikaliernas strukturella likhet för att bilda grupper, har vi funnit att genom att använda metabolomik för att mäta kemikaliernas biologiska reaktioner. , vi kan göra grupperingen och läsningen mer tillförlitlig."

För att se om metabolomics skulle vara effektivare genomförde sex internationella laboratorier samma experiment. Forskarna fick alla vanliga plasmaprover från råttor som hade testats med åtta kemikalier. Teamen visste inte vad kemikalierna var och var tvungna att gruppera dem korrekt med hjälp av metabolomics.

Forskarna letade efter diagnostiska metaboliska biomarkörer, som ger en detaljerad bild av råttans hälsa. Genom att använda en "shotgun approach" som metabolomics, kunde forskare mäta tusentals markörer, såsom aminosyror och lipider, med hjälp av masspektrometri. Detta hjälpte labben att gruppera de åtta kemikalierna i två grupper om tre och en av två kemikalier.

Alla resultat skickades sedan till European Chemicals Agency, som sammanställde dem innan resultaten avslöjades för hela konsortiet. De fem labb vars data klarade kvalitetskontroll upptäckte alla samma gruppering. Detta är första gången som användningen av metabolomik för gruppering har visat sig vara en reproducerbar metod.

Katherine Santizo från Cefic-LRI förklarar, "Detta är ett enormt steg framåt för att förbättra den befintliga grupperingen och genomläsningsmetoden. Det faktum att fem labb från olika länder alla fick samma, korrekta resultat samtidigt som de använde olika metoder och instrument, sina egna procedurer och statistisk analys visar att metabolomics är en pålitlig metod."

Detta är goda nyheter för utfasningen av råtttestning, eftersom syftet med gruppering och genomläsning är att minska antalet kemikalier som måste testas på råttor. Men på grund av den höga andelen kemikalier som för närvarande avvisas är detta inte alltid fallet.

Professor Viant förklarade, "Råttor är inte en bra modell för människor i första hand och reproducerbarheten av råtttestning är inte bra. Förutom detta kan toxicitetstesterna för bara en kemikalie kräva mer än 1 000 råttor. Med tiotusentals kemikalier som kräver testning i Europa, och även om alla dessa inte kräver samma nivå av testning, kommer många av dem att testas på råttor. Även utan de etiska övervägandena är detta en kostsam och långsam process gruppering och genomläsning är mer robust genom att använda metabolomik, antalet laboratorieråttor som testas kan minska dramatiskt."

Tomasz Sobanski, teamledare för alternativa metoder vid enheten för beräkningsbedömning och alternativa metoder, ECHA, sa:"Behovet av att demonstrera tillförlitligheten hos metabolomik identifierades först under en av våra workshops 2016. Vi är mycket imponerade av resultaten av detta. forskning, och vi tror att de kommer att förbättra grupperingen och genomläsningen. Vi hoppas att lärdomar från denna forskning kommer att inkluderas i ny vägledning för den kemiska industrin så att kommersiella laboratorier kan tillhandahålla dessa tjänster i stor utsträckning.

"För mig personligen är detta ett modellexempel på hur regulatoriska utmaningar kan hanteras genom kunskap, vetenskap och samarbete. Denna prestation var möjlig eftersom tillsynsmyndigheter kunde tydligt kommunicera sina behov, forskarvärlden ville ta itu med dem, och industrin var villig att stödja jag tror att denna forskning i slutändan kommer att hjälpa oss att bättre skydda hälsan och miljön samtidigt som man undviker onödiga tester på djur."

Mer information: Mark R. Viant et al, Demonstrating the reliability of in vivo metabolomics based chemical grouping:to best practice, Archives of Toxicology (2024). DOI:10.1007/s00204-024-03680-y

Tillhandahålls av University of Birmingham