Kryształowa kula w badaniach toksykologicznych nanocząstek
Coraz powszechniejsze występowanie sztucznych nanocząstek (NP) jest źródłem obaw społeczeństwa i organów prawodawczych, związanych z ich wpływem na człowieka i środowisko. Eksperymentalne badania toksykologiczne wymagają prowadzenia testów na zwierzętach, przez co są one drogie i czasochłonne. Aby ograniczyć badania na zwierzętach, najczęściej stosuje się metody in silico. Europejskie konsorcjum pracowało nad przezwyciężeniem ograniczeń w opracowaniu precyzyjnych i skutecznych modeli obliczeniowych dzięki finansowaniu projektu PRENANOTOX(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Predictive toxicology of engineered nanoparticles) ze środków UE. Prace skupiały się na stworzeniu platformy do predykcyjnej nanotoksykologii. Naukowcy wykorzystali najnowocześniejsze narzędzia do wyodrębniania informacji w odniesieniu do wyczerpującego zestawu branżowych artykułów naukowych. Aż 85% filtrowanych informacji było istotnych dla badania. Automatyczna analiza wykresów słupkowych potwierdziła skuteczne wykrywanie rezultatów. Pełna walidacja nie była jednak możliwa ze względu na brak wskaźników porównawczych w tej dziedzinie. Zespół PRENANOTOX badał nanomateriały o różnej wielkości, kształcie, orientacji oraz właściwościach błony. Badano też adsorpcję NP i zawijanie przez błonę komórkową przy pomocy ciągłego modelu błony, aby określić czynniki wpływające na uszkodzenie komórki. Pozwoliło to na dokonanie systematycznej charakterystyki NP oraz mechanizmów przylegania między NP a błoną. Omawiane badanie dostarczyło wielu nowych informacji na temat cech NP, które pomogą w opracowaniu ilościowych modeli zależności między strukturą i aktywnością, strukturą i właściwościami oraz nanostrukturą i aktywnością (odpowiednio QSAR, QSPR i QNAR). Na przykład NP krzemionki o rozmiarach poniżej 45 nm okazały się cytotoksyczne, w przeciwieństwie do NP o wielkości 45 – 500 nm. Z wyjątkiem makrofagów, dodatnio naładowane NP były bardziej cytotoksyczne niż NP o ładunku ujemnym. O sukcesie projektu świadczy publikacja 19 recenzowanych artykułów oraz 45 prezentacji na konferencjach i spotkaniach. Projekt PRENANOTOX wniósł istotny wkład w rozwój nanotoksykologii dzięki zorientowanej na linie komórek bazie danych dotyczących nanomateriałów oraz profilowi cytotoksyczności i nowym modelom toksyczności opartym na QSAR, QSPR oraz QNAR. Uczeni wykorzystali też i zarekomendowali bezpłatne oprogramowanie CORAL(odnośnik otworzy się w nowym oknie), które może w przyszłości posłużyć do tworzenia modeli QSPR/QSAR. Rozwiązania te powinny pomóc w opracowywaniu bezpiecznych NP w wielu różnych zastosowaniach, w tym biomedycynie.
