Module Border
 
© JvWS 2004
jvws@jvws.org
 

VAIHTOEHDOT ELÄINKOKEILLE TEOLLISTEN TUOTTEIDEN TURVALLISUUSTESTAUKSESSA

Hanna Tähti ja Kimmo Louekari

Russellin ja Burchin vuonna 1959 julkaisemassa kolmen R:n teoriassa (reduce, refine, replace) kolmas R sisältää periaatteen, jonka mukaan eläinkokeet tulisi korvata eettisemmillä, koe-eläimille vähemmän tuskaa tuottavilla menetelmillä tai sellaisilla tutkimuksilla, joissa koe-eläimiä ei käytetä lainkaan. Yleisessä kielenkäytössä nimitystä vaihtoehtomenetelmät on alettu käyttää nimenomaan tästä kolmannesta R:stä eli niin kutsutuista in vitro -menetelmistä, koe-eläinten käyttöä kokonaan korvaavista menetelmistä.

Seuraavassa luomme katsauksen siihen, mitä vaihtoehtomenetelmiä on mahdollista käyttää ja miten vaihtoehtoja kehittävä tutkimus on edistynyt.

EU ja teollisuus haluavat vaihtoehtomenetelmiä

Euroopan unionin direktiivi 86/609/EEC edellyttää, että koe-eläimiä ei tulisi käyttää, jos saatavilla on tieteellisesti pätevä vaihtoehtomenetelmä.

Teollisten kemikaalien määrä kasvaa jatkuvasti. Halutaan nopeita ja luotettavia testimenetelmiä, joilla kehitettävien kemikaalituotteiden turvallisuus ihmiselle voidaan taata. Solu- tai kudosviljelmiä käyttävät in vitro -menetelmät ovat nopeita, koska useita kemikaaleja voidaan testata samanaikaisesti suurissa sarjoissa. Menetelmiin voidaan lisätä automaatiota. Lisäksi voidaan käyttää ihmisen kudoksia soluja tai solulinjoja tutkimusmalleina.

Menetelmän pätevyyden testaus vie aikaa

Kun saadaan kehitetyksi jokin uusi korvaava menetelmä turvallisuustutkimukseen, on osoitettava että se on pätevä, toisin sanoen että sillä saatuihin tuloksiin voidaan luottaa samoin kuin aikaisemmalla menetelmillä saatuihin tuloksiin. Menetelmän pätevyys osoitetaan validaatiotutkimuksessa, jossa uudella menetelmällä saatuja tuloksia verrataan aikaisemmilla menetelmillä saatuihin tuloksiin.

Validaatiotutkimus voi kestää useita vuosia. Siksi menetelmän keksimisestä sen käyttöönottoon kuluu yleensä pitkiäkin aikoja. Esimerkiksi Ames kehitti bakteerimutageenisuustestin vuonna 1972, ja testi tuli OECD:n ohjeistoon validaatiotutkimusten jälkeen vasta vuonna 1982.

Euroopan komissio on perustanut vuonna 1991 erityisen validaatiokeskuksen, ECVAM:in (European Center for Validation of Alternative Methods), joka sijaitsee Isprassa Italiassa. ECVAM edistää ja koordinoi vaihtoehtomenetelmien validaatiotutkimusta. USA:ssa vastaava tutkimuslaitos on ICCVAM (the US Interagency Coordinating Committee on the Validation of Alternative Methods).

Vaihtoehtomenetelmien käyttöönotto on yleisesti hidasta myös siksi, että vaihtoehtoisia menetelmiä kehittävä tieteenala on suhteellisen nuori. Parhaat in vitro –mallit ovat vasta kehitteillä, ja ne tulevat valmiiksi vasta lähivuosien tutkimuksen tuloksena. Sen jälkeen aikaa vievät vielä validaatiovaihe ja ohjeistoja kehittävien asiantuntijaryhmien käsittelyt.

Mutageenisuus voi paljastaa syöpäriskin

Mutageenisuuden seulonta (screening) – jossa selvitetään, voiko tutkittava aine aiheuttaa mutaatioita eli perinnöllisiä muutoksia – on nykyään yleisesti hyväksyttyä suorittaa in vitro -testeillä. Näitä testejä on käytössä useita, ja niiden peräkkäisestä suorittamisesta syntyivät aikanaan ensimmäiset testausstrategiat. In vitro -mutageenisuustestinä käytetään laajalti mm. edellä mainittua Amesin bakteeritestiä.

Jos kemikaali osoittautuu mutageeniseksi, sitä voidaan pitää myös mahdollisena syövän aiheuttajana eli karsinogeenisena aineena (genotoksisena karsinogeenina). Tämä on merkittävää siksikin, että juuri luotettavat syöpävaikutuksen seulontamenetelmät vähentäisivät koe-eläinten käyttöä turvallisuustestauksessa merkittävästi.

Tarvitaan testejä myös ei-mutageenisten karsinogeenien tunnistamiseksi

Syöpää aiheuttava vaikutus voi kuitenkin välittyä myös muun mekanismin kautta kuin mutageenisuuden. Ei ole helppoa löytää sellaista in vitro -seulontamenetelmää tai menetelmien yhdistelmää, joka kattaisi kaikki vaikutusmekanismit.

Osa genotoksisista eli mutaatioita aiheuttavista aineista seuloutuu vähitellen pois käytöstä sitä mukaa kun niiden mutageenisuus havaitaan. Sen seurauksena entistä useampi niistä syöpävaarallisista aineista, jotka aiheuttavat riskejä työntekijöille ja kuluttajille, on ei-genotoksisia – toisin sanoen aineita, jotka eivät aiheuta vauriota tai muutoksia DNA:ssa, joten ne eivät paljastu mutageenisuustesteissä. Siksi testaamisen ja testimenetelmien kehittämisen painopisteen tulisi siirtyä ei-genotoksisiin karsinogeeneihin.

Ei-genotoksisen karsinogeneesin mekanismeja ei tunneta vielä tarkkaan. Mahdollisina mekanismeina on tuotu esille esimerkiksi solunjakautumisen kiihtyminen, solu-solu -kommunikaation estyminen, solutransformaatio ja muutokset solujen sisäisessä signaalien kuljetuksessa.

Solutransformaation ja syövän kehityksen yhteyttä ei tarkkaan tunneta, mutta siihen perustuva menetelmä on todettu lupaavaksi useissa validaatiotutkimuksissa. OECD:ssa on käsiteltävänä vastaava testiohjeluonnos. Myös solu-solu kommunikaation estymistä voidaan tutkia kehittyneillä ja luotettavilla menetelmillä, joita ei ole kuitenkaan vielä lopullisesti validoitu. Muita ei-genotoksisen karsinogeneesin mekanismeja ei toistaiseksi pystytä testaamaan systemaattisesti. Oheisessa taulukossa on yhteenveto eräistä käytetyistä menetelmistä.

Taulukko 1. Potentiaaliset ei-genotoksisuustestit. Hyväksyttävyyden asteet: ++, testi näyttää erittäin hyväksyttävältä mekanismin relevanssin, herkkyyden, spesifisyyden tai validointitilanteen suhteen; +, hyväksyttävä; ?, hyväksyttävyyttä ei tiedetä; –, ei hyväksyttävä (Wärngård et al. 1997).

 

Solu-solu kommuni-
kaatio

Solu-
transfor-
maatio

Proteiini-
fosfataasi- testi 1)

MAP kinaasi-testi 1)

Raportoija-
geeni-testi 2)

Mekanismin relevanssi syövän synnyssä

+

?

+

+

+

Herkkyys, eli väärien negatiivisten määrä

++

?

?

?

Spesifisyys, eli väärien positiivisten määrä

+

+

+

?

?

Validointitilanne

+

++

(+)

1) Nämä testit liittyvät solun sisäiseen signaalien kuljetukseen
2)
Kuvaa geenien aktivoitumista.

 

Lisääntymisterveyden ja hermoston tutkimus vaativaa

Lisääntymiseen liittyvä toksisuustutkimus on syöpävaarallisuuden arvioinnin ohella alue, jossa eläinkokeiden korvaaminen on vaikeaa. Tämä johtuu lisääntymiseen liittyvien ilmiöiden monimutkaisuudesta. Kemikaalit voivat vaikuttaa kehittyvään sikiöön monen eri mekanismin kautta. Yksi ainoa in vitro –testi ei riitä osoittamaan moninaisia vaikutusmahdollisuuksia. Monia malleja on kuitenkin tutkittu sikiöihin kohdistuvan toksisuuden osoittamiseksi. Näitä ovat muun muassa rotan sikiöviljelmät, jyrsijän raajan silmutesti ja sikiön kantasolutesti.

Eräiden ympäristössä esiintyvien kemikaalien (endocrine disrupters) on havaittu vaikuttavan eläinten hormonitoimintaan. Nämä vaikutukset saavat aikaan lisääntymishäiriöitä. Viime aikoina on kehitetty monia seulontatestejä näiden kemikaalien havaitsemiseksi. Kehitetyt testit perustuvat tietoon, että hormonivaikutus usein välittyy soluihin reseptorien kautta. Jälleen voi kuitenkin olla myös kemikaaleja, joiden vaikutukset eivät olekaan reseptorivälitteisiä. Näitä kemikaaleja ei kyseisissä testeissä havaittaisi.

Keskushermoston monimutkaisuus aiheuttaa sen, että myös hermostoon kohdistuvien haittojen arviointi on erityisen vaikeaa. In vitro -malleilla voidaan selvittää eri kemikaalien vaikutusten mekanismeja ja täten parantaa hermostovaikutusten arviointia.

Yksi ainoa in vitro -testi ei riitä osoittamaan tutkittavan kemikaalin neurotoksisuutta. Ratkaisuksi onkin esitetty useampien testien yhdistelmiä ja kokonaisia testipattereita.

Veri-aivoesteelle on viime aikoina kehitetty in vitro -malleja, joilla voidaan arvioida, miten helposti jokin vieras aine kulkeutuu verenkierrosta aivokudokseen. Lisäksi ääreishermoihin kohdistuvan toksisuuden testaukseen on kehitetty hermosolulinjan viljelmään perustuva malli. Näitä tutkimusmalleja ei ole vielä riittävästi validoitu.

Akuutin myrkyllisyyden testipatterit luotettavampia kuin eläinkokeet

Suurimpia haasteita vaihtoehtomenetelmien kehittämisessä on löytää menetelmiä, joilla voidaan arvioida tutkittavan kemikaalin vaikutusta koko eliöön: kemikaalin imeytymistä, leviämistä, muuntumista ja eritystä sekä haittavaikutuksia kohde-elimissä. On kehitetty kineettisiä malleja (physiologically based pharmacokinetic models) kohde-elimeen joutuvan, eläimessä ilmenevän pitoisuuden ennustamiseksi in vitro -menetelmällä.

Akuutti eliötoksisuus – eli lyhyessä ajassa ilmenevä myrkyllisyys eliöille – johtuu useiden elimistön mekanismien häiriintymisestä. Yhdellä testillä ei voi korvata koko eliöllä tehtyä akuutin toksisuuden määritystä. Testipatteristolla, joka sisältää eri vaikutuksia osoittavia testejä, voidaan jonkin kemikaalin akuutti toksisuus kuitenkin saada selville hyvinkin tarkasti.

Laaja MEIC-tutkimusprojekti (Multicenter Evaluation of in vitro Cytotoxicity) selvitti, että solutestien tulokset olivat suhteellisen vertailukelpoisia myrkytystilastoista saatujen toksisuusarvojen kanssa. Itse asiassa MEIC-projektissa käytetyt, ihmissolulinjoja hyödyntävät in vitro -testit ennustivat kemikaalin myrkyllisyyden ihmiselle paremmin kuin jyrsijällä tehdyt LD50-kokeet.

Havaittiin kuitenkin, että testipatteristosta puuttui testejä, jotka kuvaavat kemikaalien toksikokineettisiä ominaisuuksia. Erityisesti kemikaalin kyky läpäistä veri-aivoeste on tärkeää selvittää, koska aivoihin helposti kulkeutuvat aineet ovat paljon myrkyllisempiä kuin solutoksisuuteen perustuvat in vitro -testit kykenevät ennustamaan. Tällaisia täydentäviä in vitro- ja kineettisiä malleja ollaan parhaillaan kehittämässä.. Niiden tulisi ennustaa muun muassa kemikaalin myrkyllisyyttä hermostolle ja sitoutumista reseptoreihin.

Validoidut vaihtoehtotestit lisääntyvät

Nykyisiä vaihtoehtotestejä voidaan käyttää arvioitaessa kemikaalien paikallisia vaikutuksia. Esimerkiksi paikallisten ihovaikutusten arviointiin on olemassa valmiita, validoituja testejä. Osa testeistä on jo hyväksytty esimerkiksi EU:n ohjeistoihin.

Jos testi on liitetty EU:n vaarallisten aineiden direktiiviin (DSD; 30), sitä voidaan käyttää EU:n kemikaaliohjelmissa turvallisuustestaukseen. Ensimmäisiä voimaan tulleita testejä ovat metodi B.40 eli ihosyövyttävyyden arviointitesti (TRT, the transcutaneous electrical resistance assay ja ihmisihon konstruktiomalli) ja metodi B.41, valotoksisuustesti eli neutraalipunan sisäänotto soluihin (3T3 NRU, neutral read uptake).

Muut vaihtoehtotestit ovat validaatiovaiheessa ECVAM:issa, joten ne eivät ole vielä vaarallisten aineiden direktiivissä. Kuitenkin osaa niistä saatetaan käyttää tapauskohtaisesti EU:ssa. Käytännössä in vitro -testiä voidaan käyttää myrkyllisyyden luokitukseen, jos tulos on positiivinen, eli jos testi osoittaa kemikaalin vaaralliseksi. Jos tulos on negatiivinen, tutkimusta on jatkettava eläinkokeella EU:n ohjeiston mukaisesti. Arvioinnissa käytetään lisäksi kemikaalin rakenne-aktiivisuusanalyysiä sekä aikaisempaa tietoa samanlaisen rakenteen omaavien aineiden vaikutuksista.

EU: direktiivin liite 5 suosittelee, että myrkyllisyyden arvioinnissa käytettäisiin aina aluksi in vitro -arviointia. Esimerkiksi paikallista imusolmuketestiä (the local lymph node assay, LLNA, 36) on äskettäin suositeltu käytettäväksi ennen kuin ihoherkistävyyttä arvioidaan eläinkokeessa eli ennen marsun ihoherkistävyystestin suorittamista. Vaihtoehtotestin käyttö ihoärsytyksen ja silmä-ärsytyksen testauksessa riippuu tutkittavan kemikaalin rakenteesta ja muista ominaisuuksista.

Ihoärsytys vaikeampi tutkittava kuin ihokorroosio ja valotoksisuus

Ihoherkistävyydelle ei ole validoitua in vitro -testiä. Ainoa menetelmä on käyttää iholäpäisevyystutkimuksen tuloksia ja niiden lisäksi rakennearviointia, jossa tutkittavan aineen kemiallista rakennetta verrataan aikaisemmin ihoherkistäviksi todettujen aineiden kemialliseen rakenteeseen. Tämä seulontamenettely voi olla hyödyllinen esitutkimus, joka voi vähentää tarvittavien koe-eläinten määrää. Tällainen olemassaolevasta tiedosta tehtäviin päätelmiin perustuva riskinarviointi eli DEREK (Deductive Estimation of Risk from Existing Knowledge) on laajemminkin käytetty ja omaksuttu lähestymistapa, joka on otettu käyttöön tämän vuosikymmenen alussa.

Ihoa syövyttävän vaikutuksen eli ihokorroosion tutkimiseksi on olemassa suhteellisen yksikertainen menetelmä. Vaatimuksena on selvittää, onko aine ihoa syövyttävä vai ei. Vaihtoehtotestien validointitutkimus vv. 1996–1997 antoi tulokseksi, että esimerkiksi TER-testiä voidaan käyttää vaihtoehtotestinä. Tässä testissä käytetään kuitenkin vielä rotan ihoa, joten tarkoitusta varten täytyy tappaa koe-eläimiä, vaikka itse testiä niillä ei tehdäkään.

Toisessa validoidussa testissä (EpidermTM )käytetään ihmisen ihomallia. Testi ei siis vaadi koe-eläimiä lainkaan. Kyseessä on ihmisihoa jäljittelevä in vitro -soluviljelymalli, jonka solujen reaktioista voidaan päätellä, onko aine ihoa läpäisevä ja korroosiota aiheuttava.

Muitakin validoituja testejä korroosion arviointiin on olemassa , mutta niiden käyttö rajoittuu tiettyihin kemikaaliryhmiin, joista ne antavat riittävän luotettavan tuloksen. Myös OECD:ssä kyseisten testien ohjeistot ovat parhaillaan arvioitavina. EU:n säädökset ennakoivat siis niiden laajempaa käyttöönottoa OECD:n maiden alueella lähitulevaisuudessa.

Toinen ihoon liittyvä kemikaalien mahdollinen haittavaikutus on valotoksisuus. Sillä tarkoitetaan reaktiota, jossa kemikaaleille altistuneessa ihossa tapahtuu toksinen reaktio eli myrkytysreaktio valon osuessa ihoon. Reaktio voi syntyä myös silloin, jos kemikaali on joutunut elimistöön muita teitä kuin ihon kautta.

Valotoksisuudelle ei aikaisemmin ollut ohjeistossa lainkaan testimenetelmää, sen enempää eläinkoetta kuin ilman eläimillä tehtävää testiä. Nyttemmin tähän tarkoitukseen on kehitetty ja validoitu testi, johon ei tarvita eläimiä. Testi perustuu kemikaalin solutoksisuuden mittaamiseen UV-valoannostuksessa ja ilman UV-käsittelyä. Testinä käytetään vitaalivärin, neutraalipunan sisäänottoa soluihin. Testi on tarkoitettu arvioimaan valoärsytystä. Muita vaikutuksia, kuten valon aiheuttamaa genotoksisuutta tai karsinogeenisuutta, testi ei arvioi. Testi on hyväksytty EU- maissa ja sitä voidaan käyttää esimerkiksi kosmetiikkatuotteiden arvioinnissa.

Iho- ja silmä-ärsytyksen testit yhä kehitteillä

Suuri yleisö on tuntenut mielenkiintoa erityisesti silmä- ja ihoärsytystestien vaihtoehtojen kehittymiseen. Useita in vitro -menetelmiä onkin kehitetty, mutta validaatiokokeissa niitä ei ole hyväksytty aikaisempien testien täydellisiksi vaihtoehdoiksi. Syitä on useita, ja ehkä tärkein niistä on ärsytysreaktion monimutkaisuus ja se tosiseikka, että sen mekanismia ei täysin tunneta. Eläinkokeisiin perustuvat tutkimuksetkaan eivät perustu täydelliseen tietoon ärsytyksen mekanismista. Toinen vaihtoehtojen kehittämisen vaikeus on, että koska vaihtoehtojen validointitutkimusta varten tarvittaisiin ensin riittävän luotettavat eläinkoetutkimustulokset, mutta niitä ei tässä tapauksessa ole.

Suhteellisen lupaavia, mutta ei täydellisiä testejä ihoärsytyksen mittaamiseksi ovat Epiderm, EPISKIN ja PREDISKINTM -testit sekä sian korvalehtimenetelmä. Täysin pätevän akuutin ihoärsytyksen testin kehittäminen on kesken. Ärsytysreaktion mekanismi on ensin kyettävä selvittämään nykyistä paremmin, jotta täydellinen vaihtoehtotesti voitaisiin kehittää. Nykyisiä ihoärsytystestejä voidaan kuitenkin käyttää seulontaan, jossa voimakkaimmin ihoa ärsyttävät aineet voidaan todeta ja poistaa testattavien joukosta ennen eläinkoetta. Tällöin eläimille ei aiheuteta voimakkaita reaktioita.

Silmä-ärsytystestin kehittämiseksi on tehty paljon tutkimuksia, ja kehitettyjä in vitro -malleja on validoitu laajoissa tutkimusprojekteissa. Vielä ei kuitenkaan ole kehitetty lopullista vaihtoehtoa eläintestille, joka on yleisesti käytössä oleva Draizen testi eli kanin silmätesti. Draizen testi on laajalti käytössä silmälääkkeiden ja kosmeettisten tuotteiden testauksessa. Laajojen validaatiotutkimusten yhteydessä todettiin, että in vitro -menetelmillä saadut tulokset eivät olleet yhteneväisiä Draizen testin tulosten kanssa. Näissä vertailuissa tuli kuitenkin ilmi myös, että eri laboratorioissa tehdyt Draizen testien tulokset poikkesivat toisistaan.

Kolme validoitua in vitro -testiä osoittautui validaatiotutkimuksessa suhteellisen luotettaviksi: fluorisoivan merkkiaineen vuototesti, punasolutesti ja kudosekvivalenttitesti. Tällä hetkellä kehitetään in vitro -malleja, joissa sarveiskalvon eri solutyyppejä viljellään yhteisviljelmässä, joka vastaa eläimen tai ihmisen sarveiskalvon rakennetta. Silmä-ärsytysreaktion mekanismin selvittäminen näissä malleissa tuottanee lähitulevaisuudessa aikaisempia paremman vaihtoehtoehtotestin.

Eläinkokeita ei käytetä enää kosmeettisten formuloitujen lopputuotteiden testaamiseen. Kosmeettisten tuotteiden silmä-ärsytystestaukseen käytetään siis kanitestin asemesta vaihtoehtotestejä. Kosmetiikka-alan tuottajat kehittävät omia testipattereitaan kunkin tuotteen kemiallisen luonteen mukaisesti. Käytössä ovat muun muassa kananmunan alkiokalvotesti (HET-CAM –testi), neutraalipunatesti (solutoksisuustesti soluviljelmässä), rekonstruoitu ihmisen epiteeliviljelmä (EpiOcular, EPISKIN) ja erilaiset solutoksisuustestit.

Silmä-ärsytystutkimuksessa on myös suositeltu asteittaista etenemistä, jossa ensin arvioidaan aineen kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet, sen jälkeen suoritetaan in vitro -tutkimus ja vasta negatiivisissa tapauksissa tämän jälkeen eläinkoe eli in vivo -tutkimus. Toisin sanoen jos in vitro -tutkimus osoittaa, että aine on silmää ärsyttävä, koetta ei jatketa in vivo -vaiheeseen. Tällöin tietenkin voi olla mahdollista, että in vitro -vaihe on antanut väärän tuloksen. Jos kyseessä on useiden lähtöaineiden seulontatutkimus, tästä "väärän positiivisen" menettämisestä ei ole kovin paljon haittaa.

Täydellinen Draizen testiä korvaava malli kuitenkin odottaa vielä löytymistään ja tuloaan EU:n ja OECD:n ohjeistoihin.

Rakenne-aktiivisuusarviointi kertoo aineen ominaisuuksista

Rakenne-aktiivisuusarviointia käytetään yleisesti esimerkiksi uusien lääkemolekyylien kehittelyssä. Vasta viime vuosina sitä on alettu laajemmin käyttää myös toksikologiassa eli myrkyllisyystutkimuksessa.

Rakenne-aktiivisuusarvioinnissa eli QSAR-analyysissä ainetta analysoidaan tietokoneohjelmistolla, joka arvioi kyseisen aineen kemiallisia ominaisuuksia. Analyysissä käytetään hyväksi aikaisempia tietoja kemikaalien biologisesta aktiivisuuksista, ja testiainetta analysoidaan vertaamalla sitä tiedoston aineiden ominaisuuksiin ja rakenteeseen.

Joskus QSAR-analyysi voi johtaa heti jonkin kemikaalin hylkäämiseen. Ensiarvoisen tärkeä tämä analyysi on kuitenkin silloin, kun suunnitellaan uusien molekyylien turvallisuustestausta. Analyysi voi ohjata oikeiden testien valintaan. Arviointia voidaan käyttää myös niiden kemikaalisarjojen valintaan, joita käytetään in vitro -menetelmän validoinnissa.

Testausstrategiat vähentävät koe-eläinten käyttöä

Testausstrategialla tarkoitetaan portaittain etenevää testaamista, jossa arvioidaan olemassa oleva ja aiempien testien tuottama tieto huolellisesti ennen uusien testien aloittamista. Tavoitteena on, että olemassa oleva tieto käytetään hyväksi ja vältetään varsinkin tarpeettomia eläinkokeita. OECD on äskettäin hyväksynyt ensimmäiset testausstrategiat iho- ja silmä-ärsyttävyyden ja syövyttävyyden testaamiseksi. Sama strategia on esitetty sekä globaalia luokitusjärjestelmää koskevassa dokumentissa että kyseisissä testiohjeissa.

Testausstrategian ensimmäisellä portaalla hankitaan ja arvioidaan olemassa oleva tieto kemikaalista. Käytettävissä saattaa olla tapausselostuksia myrkytyksistä, epidemiologisia tai kliinisiä havaintoja tai aiempia eläinkokeita, jotka kertovat aineet myrkyllisyysominaisuuksista riittävästi muun muassa luokitusta ja riskinarviointia varten, jolloin lisätestausta ei tarvita.

Seuraavassa portaassa arvioidaan aineen ominaisuuksia fysikaalis-kemiallisten tietojen perusteella. Esimerkiksi erittäin happamat ja emäksiset aineet tiedetään ihoa ja silmää ärsyttäviksi, pahimmillaan syövyttäviksi. Aineen rakennetta voidaan tutkia QSAR-analyysissä eli rakenne-aktiivisuusanalyysissä, jossa toksikologisesti tuntemattoman aineen rakennetta verrataan myrkyllisyysvaikutuksiltaan hyvin tunnettujen aineiden rakenteeseen ja tehdään päätelmät tuntemattoman aineen myrkyllisyydestä, yleensä tietokoneavusteisesti ja suuria tiedostoja hyväksi käyttäen

Kolmannen portaan muodostavat in vitro -testit, joita tosin kaikille toksikologisen testaamisen alueille ei vielä ole riittävästi tai riittävästi validoituina.

Testausstrategian tarkoituksena on, että eläinkokeita tehtäisiin vain silloin, kun kolme edellä mainittua porrasta eivät vastaa kysymyksiin aineen oikeasta luokituksesta ja turvallisuudesta.

Tulevaisuudennäkymiä

Tulevaisuudessa merkittävin in vitro -testien kehittämistä nopeuttava syy tulee olemaan EU:n uusi kemikaalipolitiikka. Tämä niin kutsuttuna "Valkoisena kirjana" julkaistu ohjelma, jota parhaillaan kirjoitetaan EU-säädösten muotoon, on asettanut kunnianhimoisen tavoitteen noin 30 000 teollisuuskemikaalin testaamisesta seuraavan 10 vuoden aikana.

EU:n kemikaalipolitiikan mukaan aineet, joiden valmistus tai maahantuonti yritystä kohden on 1–10 tonnia vuodessa, tulee testata vain in vitro -testeillä, eli ilman eläinkokeita. Tällaisia aineita on EU:ssa noin 20 000.

Kuten edellä kerrotusta on ilmennyt, läheskään kaikkia kemikaalien turvallisuuden varmistamiseksi tarvittavia in vitro -testejä ei ole vielä kehitetty eikä validoitu. Siksi voi hyvällä syyllä ennakoida, että seuraava vuosikymmen tulee olemaan varsin intensiivinen in vitro -testien kehittämisen vaihe.

Yhteenveto

Taulukossa 2 on esitetty yhteenveto in vitro -testien kehittämistilanteesta eri myrkyllisyystestauksen osa-alueilla. Useilla alueilla testimenetelmien validointi ja/tai hyväksyminen virallisiksi testiohjeiksi OECD:ssa on parhaillaan käynnissä.

Suurin tarve in vivo -testien korvaamiseen kohdistunee tällä hetkellä akuutin toksisuuden eläinkokeisiin – monestakin syystä. Ensiksikin välittömän toksisuuden testi aiheuttaa lähes väistämättä selviä myrkyllisyysvaikutuksia ja voimakasta kipua koe-eläimelle ja tappaa osan eläimistä. Toiseksi kaikkien kemikaalien välittömästä toksisuudesta tarvitaan tieto muun muassa luokitus- ja sääntelytarkoituksiin. Kolmas tekijä on EU:n uusi kemikaalipolitiikka, joka tulee korostamaan in vitro -testien merkitystä ja nopeuttamaan niiden kehittämistä.

Taulukko 2. Vaihtoehtoisten testien kehittämisvaihe

Toksisuusalue

Vaihtoehtoisten ja in vitro -testien kehittämisvaihe ja -mahdollisuudet

Akuutti/välitön toksisuus

LD50-koetta vähemmän koe-eläimiä käyttävät vaihtoehtoiset testimenetelmät on hyväksytty. In vitro -testipatterit yhdistettyinä toksikokineettiseen mallinnukseen ovat osoittautuneet lupaaviksi. Validointi ja testipatterin viimeistely on käynnissä. Testipatterin tai testausstrategian hyväksymistä ei ole vielä ehdotettu OECD:lle

Iho- ja silmä-ärsyttävyys ja syövyttävyys

Osa in vitro -testeistä on hyväksytty OECD:ssä; samoin koe-eläinten käyttöä vähentävät testausstrategiat

Genotoksisuus

Perustuu suurelta osin in vitro -testeihin. In vivo -mikrotumatestille kehitetään korvaavaa in vitro -testiä.

Karsinogeenisuus

Vaikeasti korvattava in vivo -testi. Siirtogeenisten hiirien käyttö tulee mahdollisesti pienentämään koe-eläinmääriä pitkällä aikavälillä.

Ei-genotoksinen karsinogeenisuus

In vitro -solutransformaatiotesti on pitkälle validoitu ja luonnos on käsiteltävänä OECD:ssä. Ei-genotoksisuutta tunnistavien testien patteri tulee vähentämään in vivo -karsinogeenisuustestin tarvetta ainakin uusilla kemikaaleilla.

Toistetun annokset toksisuustestit

Korvaavia in vitro -testejä ei ole kehitetty

Neurotoksisuus

Useampaa solutyyppiä sisältävät soluviljelmät ja kinetiikan mallinnus tulevat vähentämään in vivo -testien tarpeellisuutta, mutta in vivo -testejä ei voida kokonaan korvata.

Vaikutukset lisääntymiseen

ECVAM on järjestänyt ensimmäisen in vitro -testien validaatiotutkimuksen. In vivo -testien täydellinen korvaaminen on vaikeaa.

 

 

   Login