Badanie skutków działania substancji chemicznych bez udziału zwierząt
Każdego dnia jesteśmy narażeni na działanie tysięcy substancji chemicznych – wdychamy je wraz z powietrzem, zjadamy w swoich posiłkach, nanosimy na skórę wraz z kosmetykami lub spożywamy je w formie tabletek i syropów. Choć większość z nich jest całkowicie bezpieczna w ilościach, z jakimi stykamy się na co dzień, nie wszystkie są zupełnie nieszkodliwe. Skąd wiemy, które substancje chemiczne są bezpieczne, a które nie? W przeszłości było to w dużej mierze oceniane metodą prób i błędów. W pewnym momencie ludzie uznali jednak, że nie chcą sami pełnić roli królików doświadczalnych i zaczęli wykorzystywać w badaniach toksyczności zwierzęta, głównie myszy i szczury. W dzisiejszych czasach wiąże się to jednak z zastrzeżeniami natury etycznej oraz naukowej – człowiek nie jest 75-kilogramowym szczurem. Dlatego naukowcy coraz usilniej poszukują alternatywnych rozwiązań, które pozwolą im na badanie toksyczności substancji chemicznych. Rozwiązaniem mogą okazać się ludzkie komórki.
Dostęp do DNA
„Ludzkie komórki można usunąć z wybranej żywej tkanki i utrzymywać przy życiu w odpowiednich warunkach w laboratorium”, twierdzi Paul Jennings, badacz zatrudniony na Wolnym Uniwersytecie w Amsterdamie. „Wprowadzając do komórki określony zestaw instrukcji genetycznych, naukowcy mogą przekształcić dorosłą komórkę w komórkę macierzystą, która sama może ulec przemianie w wiele różnych rodzajów komórek”. Metodę tę określamy mianem indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC) i to właśnie na niej skupili się badacze finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu in3. „Komórki macierzyste zachowują kod DNA dawcy, mogą być namnażane w laboratorium praktycznie bez końca, a dodatkowo mogą ulegać dyferencjacji i stawać się komórkami dowolnego rodzaju, występującymi w organizmie”, wyjaśnia Jennings, koordynator projektu wspieranego w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Przyszłość bezpieczniejszych substancji chemicznych
W ramach projektu naukowcy namnażali komórki macierzyste i przesyłali je do laboratoriów partnerskich na terenie całej Europy. Korzystając ze swojej wiedzy i doświadczenia, pracownikom laboratoriów udało się uzyskać na ich podstawie komórki nerek, płuc, mózgu, wątroby oraz naczyń krwionośnych, które posłużyły jako modele do badania oddziaływania wybranych substancji chemicznych, o których wiadomo, że wykazują toksyczność u ludzi. Zebrane w ramach tych badań dane biologiczne i chemiczne z różnych laboratoriów zostały następnie zestawione i przeanalizowane za pomocą narzędzi i metod komputerowych. Uzyskane w ten sposób dane wyjściowe zostały wykorzystane do wielu celów – jednym z nich było zrozumienie wpływu tych samych substancji chemicznych na różne komórki występujące w organizmie. Posłużyły również do zbadania, w jaki sposób połączenie informacji o strukturach chemicznych i ich oddziaływaniach biologicznych może zostać wykorzystane do przewidywania toksyczności podobnych związków. „Wyniki naszych badań pokazały, że komórki macierzyste są cennym narzędziem, które pomoże nam zrozumieć, w jaki sposób substancje chemiczne wpływają na ludzkie organizmy”, podsumowuje Jennings. „Rozwój technologii, w tym metod opartych na komórkach macierzystych, połączony z dalszym dopracowywaniem metod obliczeniowych, pozwoli nam stworzyć bezpieczniejsze substancje chemiczne, a jednocześnie wykluczy konieczność przeprowadzania badań toksyczności z udziałem zwierząt”.
Słowa kluczowe
in3, badanie toksyczności, zwierzę, badanie, komórka ludzka, instrukcje genetyczne, DNA
