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Environmental agent susceptibility assessment utilising existing and novel biomarkers as rapid non-invasive testing methods

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Modelli chimici per la previsione della tossicità

Per ogni reazione biochimica, le molecole che reagiscono devono collegarsi tra loro come pezzi di un puzzle. Gli scienziati hanno sfruttato tale concetto e hanno sviluppato metodi per la valutazione della tossicità di sostanze inquinanti attraverso la loro struttura, senza ricorrere a sperimentazioni animali.

Salute

La previsione della tossicità chimica nell'immissione della catena alimentare è di importanza fondamentale nella conservazione e nella prevenzione delle minacce alla salute umana. Lo scopo del progetto europeo EASYRING era il miglioramento delle informazioni sui livelli ambientali di sostanze inquinanti, gli effetti biologici sulle specie acquatiche e i rischi conseguenti per i mammiferi. I test di tossicità tradizionalmente sono stati basati su sperimentazioni in vivo, ma attualmente si tende a limitare la sperimentazione sugli animali per motivazioni di ordine etico ed economico. Ciò ha dato impulso al progetto della Liverpool John Moores University, finalizzato alla previsione dell'attività biologica dalla struttura molecolare delle sostanze inquinanti. I metodi di questo tipo sono noti collettivamente come QSAR (Quantitative Structure Activity Relationships). Tali metodi sono ritenuti una scelta sempre più percorribile per la messa a punto dei livelli di valutazione del rischio delle molecole tossiche per i sistemi biologici. L'oggetto dello studio è stato il gruppo di prodotti chimici noti come emulatori degli estrogeni. Queste molecole estrogeniche includono ormoni sintetici e naturali, ad esempio pesticidi e ftalati dell'industria della plastica. Tali molecole sono state implicate nella conta spermatica ridotta negli animali e negli uomini e nei tumori dell'apparato riproduttivo. Il team ha semplificato la previsione sulla tossicità eliminando le molecole candidate che non avevano effetto estrogenico. In primo luogo, sono stati applicati filtri di rigetto sotto forma di caratterizzazioni molecolari. La presenza di un motivo ad anello e di un intervallo di peso molecolare si è rivelato il criterio più significativo. Il secondo aspetto della razionalizzazione ha tenuto conto delle affinità di collegamento delle potenziali tossine, ed è stato determinato con precisione un valore RBA (Receptor Binding Affinity) per ogni molecola. Altre misurazioni considerate dal team hanno incluso la variabilità della organismi viventi potenzialmente affetti. È stata condotta un'analisi comparativa del campo molecolare (CoMFA) supportata da un'analisi delle relazioni struttura-attività (SAR). Il team, inoltre, ha identificato numerosi siti strutturali, importanti per il collegamento, e ha eseguito analisi QAAR (Quantitative Activity-Activity Relationships) per il confronto dei campioni biologici. I gruppi industriali europei si sono impegnati a sostenere alternative alle sperimentazioni sugli animali, e l'UE attualmente investe milioni di euro in tale direzione. Questi risultati possono rivelarsi un contributo prezioso nell'eradicazione della sperimentazione sugli animali, una pratica disumana, costosa, lunga e non necessaria.

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