Sto padesát tisíc zvířat ročně, nejčastěji myší a potkanů, se využívá v Evropské unii k testování bezpečnosti běžně používaných chemických látek. V poslední době se objevují první náznaky, že to může jít i jinak. Vědci se snaží využít umělou inteligenci (AI), lidské buňky a takzvané miniorgány, aby vyvinuli novou generaci testů, které odhalují nebezpečné chemikálie. Mohly by lépe předpovídat rizika pro lidi i omezit využívání zvířat ve výzkumu.
Přestože nejvíce veřejností rezonují obavy o blaho zvířat, ve skutečnosti to není jediný problém. Další obavy jsou spojené s tím, jak dobře jsou vůbec výsledky testů získané na zvířatech přenositelné na člověka a jak moc toho vlastně výzkumy zejména na nižších savcích říkají. A do třetice: laboratorní zvířata a péče o ně je docela drahá část výzkumu a vědci by byli nejraději, kdyby mohli investovat do něčeho lepšího. Jen až doposud nic takového reálně neexistovalo
Dlouho ke změně chyběla motivace. Testy na zvířatech fungovaly celé desítky let, systém na ně byl dlouhodobě nastavený, takže cílit na změny by se nikomu nevyplatilo. Jenže od roku 2013 Evropská unie kompletně zakázala nejen testování kosmetiky na zvířatech, ale dovoz takto vyvinutých produktů do Evropy. Podnikatelé v tomto oboru tedy museli hledat náhrady. A protože investovali část svých zisků, začali nacházet řešení.
A protože jsou metody prozkoumané výrobci kosmetiky dostatečně podobné těm v chemickém a farmaceutickém průmyslu, začínají se objevovat i tam. „Společnosti musí své látky registrovat a prokázat jejich bezpečnost, aby získaly přístup na evropský trh,“ uvedl pro Evropský vědecký magazín John Colbourne, biolog specializující se na environmentální genomiku na Univerzitě v Birminghamu ve Velké Británii.
Tato povinnost vyplývá z nařízení, které upravuje bezpečnost chemických látek a zavazuje Evropu k dodržování tří pravidel: nahrazování testů na zvířatech, kde je to možné, snižování počtu zvířat používaných k testování a zdokonalování postupů s cílem minimalizovat utrpení zvířat.
Colbourne vedl jednu ze tří úzce propojených výzkumných iniciativ, které od roku 2021 z různých úhlů směřují ke stejnému cíli: nahradit testování na zvířatech metodami bez použití zvířat, včetně in vitro testů a metod založených na umělé inteligenci. Výzkum probíhal v rámci projektu ASPIS, výzkumného klastru EU s rozpočtem šedesát milionů eur zaměřeného na testování chemické bezpečnosti nové generace.
Právní předpisy EU stanoví, že zvířata by měla být používána pouze jako poslední možnost. Omezení testování na zvířatech ale souvisí nejen s dobrými životními podmínkami zvířat, ale také s bezpečností lidí.
„Možná jen padesát procent testů na zvířatech, které provádíme, je reprezentativních pro člověka,“ komentoval pro časopis Horizon toxikolog Mathieu Vinken z Vrije Universiteit Brussel v Belgii. Vinken vede projekt ONTOX, další iniciativu v rámci ASPIS. Projekt, který potrvá do listopadu, zkoumá, jak opakovaná expozice chemickým látkám poškozuje ledviny, játra a mozek.
Levněji, mnohem levněji
Dalším faktorem jsou náklady. „Testy na zvířatech jsou opravdu drahé, zejména testy chronické toxicity,“ řekl Vinken a vysvětlil, že se na nich mohou podílet stovky zvířat. Testy chronické toxicity zjišťují poškození způsobené dlouhodobou opakovanou expozicí.
Ve 40. až 60. letech minulého století, kdy se testování na zvířatech začínalo využívat, nikdo nepředpokládal obrovské množství chemických látek, které bude nakonec nutné posoudit. „Nikdo nemohl tušit, že se každý rok na trhu objeví tisíce nových chemických látek,“ uvedl Colbourne. Vědci také nemohli předvídat, jak obtížné a nákladné bude jejich testování. „Pokud to stojí až patnáct milionů eur na jednu látku a trvá to tři až sedm let, a my máme tisíce látek, které je třeba otestovat, pak prostě musíme postupovat jinak,“ doplnil vědec.
Tradiční testy na zvířatech sice mohou odhalit okamžité toxické účinky, ale posoudit důsledky dlouhodobé expozice je mnohem obtížnější. Některá onemocnění se mohou vyvinout až po letech vystavení chemickým látkám, které způsobují nepatrné změny v buňkách a potenciálně zvyšují riziko rakoviny nebo poškozují reprodukční zdraví.
„Opravdovou výzvou je předpovědět toxicitu v dlouhodobém horizontu,“ shrnul Vinken. Relativně krátká délka života hlodavců také nemůže pomoci s dlouhodobými účinky, které se u lidí mohou projevit až po desítkách let.
Vinkenův tým vyvinul několik testů využívajících buňky namísto zvířat, přičemž umělá inteligence pomáhá vědcům interpretovat, co by výsledky mohly znamenat pro lidské orgány. Některé přístupy využívají technologii „orgán na čipu“ – malá zařízení obsahující lidské buňky, která napodobují některé aspekty toho, jak skutečný orgán reaguje na chemickou látku.
Poučení od jiných druhů
Velmi důležitý je projekt PrecisionTox, který vede právě Colbourne. Porovnává reakce pěti modelových organismů a lidských buněk na přibližně dvě stě chemických látek a bude dokončen v prosinci. Tyto primitivní většinou bezobratlé druhy se v biomedicínském výzkumu hojně využívají, protože navzdory svým zjevným rozdílům sdílejí s lidmi mnoho základních biologických procesů. Evoluce zachovala mnoho základních mechanismů, které udržují organismy naživu, umožňují jim rozmnožování a udržují je zdravé napříč velmi odlišnými druhy.
Porovnáním výsledků u vzdáleně příbuzných druhů a lidských buněk může čtrnáct laboratoří zapojených do tohoto výzkumu zjistit, jak chemické látky narušují tyto společné biologické mechanismy a potenciálně způsobují škody. „Snažíme se odhalit pravidla hry,“ řekl Colbourne. „Například dnes umíme lépe léčit rakovinu, protože víme, jak funguje.“ Toxikologie se podle něj dosud soustředila na určení, jaká koncentrace chemické látky škodí zvířeti. „PrecisionTox se snaží pochopit proč.“
Celostní pohled
Pochopení toho, jak může chemická látka způsobit škodu, je pouze částí celkového obrazu. Vědci také potřebují vědět, s jakým množstvím této látky se lidé pravděpodobně setkají v reálném životě. A tady přichází na řadu RISK-HUNT3R, třetí iniciativa v rámci klastru ASPIS. Kombinuje výsledky testů bez použití zvířat s reálnými údaji o expozici, aby posoudila, zda chemická látka představuje bezpečnostní riziko.
„Shromáždili jsme data v případových studiích a integrovali jsme tyto informace, abychom mohli dospět k rozhodnutí [o bezpečnosti chemické látky,“ uvedl Bob van de Water, biolog z Leidenské univerzity v Nizozemsku.
Tým otestoval tuto strategii na šedesáti chemických látkách – z nichž polovina byla toxická a polovina netoxická – s cílem zjistit, zda by kombinace informací o expozici s výsledky testů bez použití zvířat mohla vést ke spolehlivým posouzením bezpečnosti, která by nakonec mohly využít regulační orgány, jako je například Evropská agentura pro chemické látky.
Cílem je přehodnotit celkový způsob posuzování chemické bezpečnosti, nikoli pouze nahradit každý test na zvířatech laboratorní alternativou. To znamená kombinovat biologii relevantní pro člověka, údaje o expozici a výpočetní nástroje, aby bylo možné vytvářet lepší předpovědi a zároveň omezit využívání zvířat.
Vinken uvedl, že úplné upuštění od testování na zvířatech zatím není možné, ale už nyní existuje značný prostor pro zdokonalení postupů a snížení počtu použitých zvířat. „Umělá inteligence bude hrát v budoucnu významnou roli při výrazném omezování testování na zvířatech,“ zakončil.
