Эко-Согласие” совместно с Департаментом Наук о здоровье и окружающей среде Университета Штата Массачусеттс получило поддержку от Программы российско-американского партнерского диалога на организацию обмена информационными матералами с целью широкого обсуждения происходящих изменений в токсикологии. Материалы этого проекта размещены на сайтах Эко-Согласие и сайте, посвященном стойким органическим загрязнителям и химическим веществам, нарушающим работу эндокринной системы. Также обмен информацией будет происходить через группу “Токсикология в 21 веке” на сайте https://professionali.ru

4 сентября в Москве прошел семинар ТОКСИКОЛОГИЯ В 21 ВЕКЕ: объединение усилий по обеспечению химической безопасности будущего. Ниже приводится краткое описание трансформации регуляторной токсикологии, которое находится в фокусе нашего проекта.

Неудовлетворительное состояние регуляторной токсикологии сегодня

Сегодня принятие решений о токсических веществах основывается на данных, полученных в результате экспериментов с лабораторными животными. Эти методы были разработаны около 50 лет назад и с тех пор практически не менялись, несмотря на то, что последние десятилетия отмечены революционными преобразованиями медико-биологической науки. Отставание в методологии тестирования токсичности приводит к неспособности институтов, ответственных за принятие решений о регулировании оборота токсинов во всем мире, обеспечивать химическую безопасность населения.

Недостатки традиционных методов включают среди прочего:

• очень высокую стоимость (несколько миллионов долларов для тестирования токсичности одного вещества),

• огромные трудозатраты и длительность тестирования,

• этические проблемы, вызванные необходимостью использования тысяч лабораторных животных,

• низкую способность предсказывать токсические эффекты у людей,

• полное отсутствие возможности использовать имеющиеся данные для предсказания токсических свойств новых веществ,

• низкую чувствительность методов, приводящую к их неспособности регистрировать слабые эффекты, отложенные эффекты, эффекты низких доз, эффекты на разных возрастных группах и т.д.

Отсутствие понимания механизмов токсичности не позволяет эффективно разрабатывать превентивные и защитные мероприятия. Описанные недостатки приводят к тому, что для тысяч веществ данные о токсичности просто отсутствуют, а для тысяч других эти данные имеют очень низкое качество. Обобщая можно сказать, что регуляторная токсикология находится в глубоком кризисе и необходимы революционные изменения в этой области, чтобы привести её в соответствие современным требованиям общества.

Реформирование регуляторной токсикологии

Движение в сторону кардинального преобразования регуляторной токсикологии началось с опубликования стратегического документа группой ведущих мировых экспертов в 2007 году (Тестирование токсичности в 21 веке: общее видение и стратегия развития), а на сегодняшний день приняло массовый характер в развитых странах. Это революционное движение, охватывает ученых, специалистов по оценке рисков, государственные институты, программы финансирования науки и образования и уже привело к значительному сдвигу в разработке новой парадигмы тестирования токсичности. Новые методы и стандарты еще не стали основой принятия решений о регулировании оборота токсинов, но революционные изменения в токсикологии навсегда меняют всю область деятельности по обеспечению химической безопасности человечества и окружающей среды. Если попытаться упрощенно описать, как должна выглядеть регуляторная токсикология будущего, то тестирование токсичности химических веществ будет происходить примерно следующим образом:

1. На первом этапе токсичность химических веществ будет предсказываться с помощью компютерных моделей, базирующихся на знании соответствия химической структуры вещества его токсическим свойствам.

2. На втором этапе вещества с предсказанной токсичностью будут тестироваться на сотнях тестов, построенных в основном на человеческих клеточных культурах. Каждый конкретный тест будет отвечать на вопрос, нарушает ли данное вещество работу одного конкретного клеточного механизма. Эти тесты будут быстрыми, дешевыми, будут иметь огромную пропускную способность и будут выполняться с помощью роботизированного оборудования.

3. Вещества, показавшие токсичность в культурах клеток, будут далее тестироваться с помощью одного или всех ниже перечисленных подходов, чтобы понять их способность нарушать работу всего многоклеточного организма: а) будут использованы компьютерные модели, которые позволят предсказать поведение вещества в организме (абсорбцию, распределение, метаболизм и выведение); б) если необходимо будут использованы маленькие целевые эксперименты на лабораторных животных, в) будут использованы модели многоклеточных организмов, состоящие из трехмерных комбинаций различных культур клеток.

4. Постоянный мониторинг человеческих экспозиций загрязнителями окружающей среды позволит а) определить приоритетные вещества для тестирования, и б) понять экспонируются ли люди такими дозами, какие способны привести к нарушениям функционирования организма.

5. Сопоставление данных по экспозициям с данными о токсичности послужит основой для оценки рисков и принятии решений о регулировании оборота веществ.

Более подробно узнать о реформе токсикологии можно из ключевого документа "Тестирование токсичности в 21 веке: общее видение и стратегия развития". Также вводная информация о состоянии реформы токсикологии может быть получена из лекции д.б.н А.Н.Суворова.

Что уже сделано?

Ответить на этот вопрос почти невозможно, так как переход на новую парадигму происходит на наших глазах массово в большинстве развитых стран и объединяет усилия тысяч ученых-токсикологов, биоинформатиков, специалистов по компьютерному моделированию и др., а также множества государственных институтов, академических лабораторий, частных компаний и общественных организаций. С момента провозглашения реформы токсикологии прошло десять лет. За этот период были разработаны сотни новых методов и подходов, и многие государственные институты шаг за шагом переводят регуляторную токсикологию на новые рельсы, хотя ни один институт пока не першел на новую платформу полностью. Основные достижения в процессе реформирования токсикологии были описаны в обзорной публикации опубликованной в 2017 году (Наука 21-го века: вклад в оценку токсикологических рисков). Отдельные главы этой публикации переведены на русский язык и и доступны читателям нашего сайта: глава 2 посвящена современным достижениям науки об экспозиции; глава 3 - методам оценки токсичности; глава 4 - эпидемиологическим исследованиям влияния загрязнителей окружающей среды на здоровье человека; глава 5 - применению новых подходов в процедурах оценки риска; и Приложение Б описывает практические примеры изпользования новых подходов.

Где можно еще прочитать о реформе токсикологии?

Презентации: 1. Тестирование токсичности в XXI веке.
2. Принятие решений в регуляторной токсикологии.
3. Использование интернет-ресурсов для выяснения отношений структура-активность для химических веществ.
4. Использование интернет-ресурсов для выяснения путей токсичности нарушаемых химическим веществом.
5.Molecular epidemiology: New methodology to examine windows of susceptibility.
6. Экологически зависимые нарушения репродуктивного процесса

7. Российский пример использования современных подходов в оценке эффектов воздействия химических веществ
8. Русскоязычные ресурсы в токсикологии и эпидемиологии

https://www.epa.gov/chemical-research/toxicity-forecasting - Программа Агенства по Охране Окружающей Среды США по разработке новых методов и подходов к быстрому и надежному тестированию токсичности.

http://www.eu-toxrisk.eu/ - Европейская программа по реформированию токсикологии.

https://ntp.niehs.nih.gov/results/tox21/index.html - Национальнай программа США по реформированию токсикологии.

http://www.scitovation.com/ - Сайт компании разрабатывающей коммерческие тесты для тестирования токсичности на основе компьютерного моделирования и тестов ин витро.

https://humantoxicologyproject.org/ - Партнерство занимающееся продвижением новых подходов в токсикологии. Содержит образовательные видео и ссылки на другие образовательные материалы.