Tox21: ny strategi för bättre kemikalietester - utan djurförsök!

Fram till för bara några år sedan har USA varit ett land där myndigheterna har försvarat djurtester och varit tveksamma till att ersätta djurförsöken. Men de senaste åren har de gjort en helomvändning.
Amerikanska myndigheter samarbetar sedan 2008 i ett enormt påkostat projekt, Tox 21, för att utveckla snabbare, bättre och mer relevanta testmetoder. Man vill inte längre förlita sig på den begränsade och svårtolkade information som djurtesterna ger. Djurtesterna är dessutom för dyra och långsamma för att det ska gå att testa sig igenom det ständigt växlande berg av kemikalier som konsumenterna utsätts för och för att undersöka effekterna av kombinationer av olika kemikalier.

Bakgrunden till storsatsningen är en framtidsvision för kemikalietester, utgiven av amerikanska vetenskapsrådet 2007: Toxicity Testing in the 21st Century: A Vision and a Strategy*

Billigare och bättre riskvärdering

I Toxicity Testing in the 21st Century föreslås en helt ny strategi för kemikalietestning. Framtidens tester ska ske i automatiserade testsystem med odlade celler, inte i djurtester.

Under en utvecklingsfas forskas om hur giftiga ämnen stör normala biologiska förlopp i olika typer av celler, och hur detta leder till funktionsnedsättning och celldöd. Kunskapen används för att konstruera skräddarsydda cellsystem för att undersöka olika giftighetsaspekter. Målet är en bättre och billigare riskvärdering av kemikalier och kombinationer av kemikalier.

Modellerna ska även anpassas för att särskilt undersöka effekter av kombinationer av kemikalier och risker för känsliga individer, t ex små barn.

Vid utvärdering av kemikaliers giftighet kombineras dessa nya celltester med beräkningsmodeller i datorer, avancerade kemiska analyser, genomic och andra moderna tekniker.

Visionen förverkligas genom olika projektet som gemensamt kallas "Tox21-projekt". Flera av projekten samordnas av amerikanska miljömyndigheten EPA och hälsoforskningsmyndigheten NIH (den största finansiären av medicinsk forskning i USA) och flera andra myndigheter är involverade. Även olika organisationer och företag deltar i olika projekt inom ramen för Tox21.

Robotar utför tester på celler

Testerna sker bl.a. i robotiserade s.k. High Throughput Screening-system (HTS) som gör det möjligt att testa enorma mängder kemikalier snabbt och effektivt på mängder av olika typer av celler samtidigt.

Vid ett av sina forskningscenter hade NIH redan robotiserade system som användes för att testa misstänkt giftiga kemiska blandningar på celler och isolerade fragment från celler istället för på försöksdjur. Nu togs denna anläggning i bruk för att få fram de bästa testerna för att bedöma hälsorisker för människor och påverkan på miljön. 

I slutet av 2010 hade man testat igenom 2 500 kemikalier för potentiell giftighet med hjälp av robotar, celltester och olika innovativa kemiska analysmetoder.

En av de ansvariga forskarna beskriver strategin så här:
"I korthet är det vi gör här att ta råttan eller en person som kanske skulle utsättas för en riskabel kemikalie och dissekerar dem, inte på riktigt, men teoretiskt, ner till deras olika celltyper - hjärnceller, hudceller, lungceller, leverceller, njurceller. Och sedan testar vi på var och en av dessa celler individuellt i vårt robotsystem för toxisk respons, för olika typer av giftighet. Sedan använder vi datorer för att bygga ihop råttan eller människan igen och frågar oss om vi lyckats åstadkomma någon giftighetsreaktion av ett eller annat slag i dessa individuella cellbaserade tester".

Kapaciteten vid robotiserade testsystem är enorm. Varje kemikalie testas i upp till 15 olika koncentrationer och HTS-roboten kan testa en miljon prover varje vecka.Testerna sker i plattor som var och en rymmer 1536 nedsänkta odlingsskålar med olika typer av odlade celler. Roboten hinner med att hantera 100 sådana plattor per dag.

Fördelar vid läkemedelsutveckling

Sedan 2010 deltar även amerikanska läkemedelsmyndigheten FDA och läkemedelsindustrin i Tox21.

Läkemedelsföretaget Pfizer bidrar t.ex. med information om 100 kemikalier som testats på människor. Kemikalierna är sådana som var tänkta att användas som läkemedel, men som i de första testerna på människor visade sig vara alltför giftiga. Företaget ska förse projektet både med kemikalierna och data om doser, blodkoncentrationer och påverkan på människor.

I Tox21 kommer humandata att jämföras med resultaten från tester av samma kemikalier på en mängd olika celler, för att kunna avgöra vilka celltester som är bäst på att förutsäga risker för människor.

Både läkemedelsindustrin och FDA hoppas att de nya metoder som utvecklas och testas inom Tox21-projektet kan leda till stora fördelar inom läkemedelsutveckling. De nya testmetoderna kommer att snabba på och minska kostnaderna för att forska fram och testa av nya läkemedel och samtidigt minska risken för allvarliga biverkningar. 

Kemikaliers giftighet offentliggörs

De amerikanska myndigheterna har valt att offentliggöra all information som tas fram om kemikalier inom projektet. Under 2010 lanserades därför en ny databas, ToxRefDB där de publicerar detaljerad information om både nya och gamla testresultat och känd giftighet hos kemikalierna.  

Ny, snabbare robot ska testa 10 000 kemikalier

I mars 2011 avslöjades att Tox21-projektet investerat i en ännu snabbare robot, som ska testa igenom 10 000 vanliga kemikalier som förekommer i olika konsumentprodukter, livsmedelstillsatser och läkemedel. Alla ska testas i en mängd cellsystem och på delar från celler, i odlingsskålar på plastplattor.

Citat från ansvariga för projektet om planerna inför 2011

- Tox21-samarbetet kommer att transformera vår kunskap om toxicitet (giftighet) med möjlighet att under en enda dag testa lika mycket som det tar för en människa att göra på ett helt år för hand, Christopher Austin, MD chef för NCGC.

- Det nya robotsystemet kommer att göra det möjligt för vårt nationella toxikologi-program (NTP) att flytta fram positionerna i vårt uppdrag att testa kemikalier smartare, bättre och snabbare, enligt Linda Birnbaum, Ph.D., vid NIEHS och chef för NTP.
- Vi kommer att snabbare kunna leverera information om potentiellt farliga ämnen till ansvariga myndigheter så att de kan fatta välgrundade beslut för att skydda människors hälsa."

- Att förstå vad som händer på molekyl-nivå är en förutsättning för att kunna skydda människor hälsa och miljön, säger Paul Anastas, Ph.D., vid EPA.
- Tox21 gör det möjligt för oss att få djupare och bättre kunskap, snabbare än någonsin tidigare.

Mer information om projektet

En powerpointpresentation, på engelska, från 2010 som beskriver projektet finns här >>

Mer om projekten (på engelska) finns här >>

Video: Intervju med en av de ansvariga för Tox21, med bilder från labben: www.youtube.com/watch?v=zGqG6-f2CiY&feature=related

Video: Så här går de robotiserade testerna till:
www.genome.gov/Multimedia/Flash/video_NCGC.cfm?projectID=NCGC&videoID=B3

Video: Robotar i arbete på labbet:
www.genome.gov/Multimedia/Flash/video_NCGC.cfm?projectID=NCGC&videoID=2

Video: Den nya roboten i arbete, april 2011:
www.genome.gov/27543670 (länk för att se videon längst ner på sidan)

Läs mer om tox21:
www.epa.gov/comptox/articles/comptox_mou.html
http://www.epa.gov/comptox/articles/comptox_mou.html

FDA går med i Tox21:
http://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm219482.htm

Läs mer om kemikalietester på djur

Mer om kemikalietester på djur finns här >>
EU:s lagstiftning kräver fler kemikalietester på djur >>
Så här går djurtesterna till >> 
Om djurtester av olika produkter >>

*Toxicity Testing in the 21st Century: A Vision and a Strategy är sammanställd av amerikanska forskningsrådet (National Research Council), på uppdrag av amerikanska miljömyndigheten EPA. http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=11970 (OBS: halvvägs ner på länkens sida finns en ruta där det går att ladda upp en 38 sidor lång sammanfattning).