Ausbreitung der In-silico-Toxikologie
Laut der REACH-Verordnung der EU für die Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung von Chemikalien ist die Industrie verpflichtet, die Giftigkeit neuer Chemikalien und zehntausender bereits existierender chemischer Substanzen, die verwendet werden, jedoch nie zuvor geprüft wurden, zu beurteilen. Viele argumentieren, dass es Jahrzehnte in Anspruch nehmen, Milliarden kosten und den Tod vieler Millionen Wirbeltiere bedeuten würde, diese Prüfungen mit traditionellen Verfahren durchzuführen. Die REACH-Verordnung regt daher zu Innovationen an, schreibt wenn möglich die Auswertung bestehender Daten vor und beschreibt weitere Tierversuche als "letztes Mittel". Daher riefen Wissenschaftler in Mailand das EU-finanzierte Projekt ORCHESTRA (Organising dissemination on results of projects on chemical evaluation, spreading techniques for risk assessment) ins Leben. Gemeinsam mit weiteren Partnern setzten sie sich zum Ziel, ein tieferes Verständnis der neuesten rechnergestützten (In-silico-) "QSAR"-Verfahren zur Bewertung der Giftigkeit zu schaffen und die Erkenntnisse über verschiedene Sektoren hinweg zu verbreiten. SAR-Modelle (Structure-activity relationship) beleuchten den Zusammenhang zwischen strukturellen Merkmalen eines Moleküls und dessen Giftigkeit (Endpunkte). Während klassische SAR-Modelle von Giftigkeitsnachweisen Gebrauch machen und sich nach dem aktuellen Verständnis der Mechanismen giftiger Wirkungen richten, ändern quantitative SAR-Modelle (QSAR-Modelle) dies radikal, indem sie die Rechenkraft von Computern einsetzen, um die SAR-Beziehungen mathematisch zu untersuchen und zu modellieren. QSAR-Modelle können auf alle verfügbaren experimentellen Daten zur Toxizität einer Reihe verwandter Chemikalien zurückgreifen, um strukturelle Eigenschaften der Moleküle zu ermitteln, die statistisch mit bestimmten toxischen Endpunkten korrelieren. Sie können potentiell hunderte bestehende experimentelle Ergebnisse heranziehen, um Zuverlässigkeit sicherzustellen, neue toxikologische Korrelationen zu ermitteln, die über die aktuell verstandenen hinausgehen, und potentiell tausende Chemikalien an einem Tag zu bewerten. Die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) befürwortet die neue Technologie, da QSAR-Modelle, sobald ausreichend Daten zur Verfügung stehen, weitere kostenintensive Tierversuche ergänzen, reduzieren und sogar ersetzen können. Die Forscher von ORCHESTRA produzierten eine vierteilige Videodokumentation mit dem Titel "QSAR in REACH: Uses, issues and priorities", die Interviews mit Regulatoren, Industrievertretern und QSAR-Experten enthält. Schulungsmaterial für einen Kurs mit 15 Sitzungen für Doktoranden und Postdoktoranden wurde entwickelt und über die ORCHSTRA-Website bereitgestellt. Die Projektmitglieder organisierten einen internationalen Workshop, um die Interaktion zwischen Industrie, Regulatoren und Softwareentwicklern in Bezug auf den regulatorischen Einsatz der QSAR-Methoden anzuregen. ORCHESTRA-Vertreter nahmen auch an mehreren internationalen toxikologischen Konferenzen teil und stellten an einem Stand im Zentrum der Konferenz "SETAC 2011 Europe" eine Videoinstallation und Computerterminals aus und boten die Unterstützung von Experten an. Die Projektmitglieder erstellten ein E-Book ("Theory, guidance and applications in QSAR and REACH") sowie Broschüren, Videos, Berichte, Artikel und Online-Informationen, um Wissen zu generieren und zu einem Wandel über verschiedene Sektoren hinweg zu inspirieren. Diese sind über die Projektwebsite und an anderen Stellen verfügbar. Das Projekt ORCHESTRA verbessert derzeit in Einklang mit EU-Politik toxikologische Bewertungen, indem Interessengruppen verschiedener Sektoren mit einem tieferen Wissen über QSAR-Modelle als alternative Methoden und deren Anwendung ausgestattet werden.
Schlüsselbegriffe
Toxikologie, alternative Methoden, QSAR, Chemikalien, Giftigkeitsbewertungen, chemische Beurteilung, Zusammenhang zwischen Struktur und Aktivität, Computermodell, REACH