Cum ar putea inteligența artificială să înlocuiască testarea pe animale

Aproximativ 150.000 de animale, în principal șoareci și șobolani, sunt folosite anual în Uniunea Europeană pentru a testa siguranța substanțelor chimice de zi cu zi, dar această situație începe să se schimbe. Activistii pentru bunăstarea animalelor au ridicat de mult timp îngrijorări cu privire la această practică, iar întrebările persistă în legătură cu cât de bine se traduc rezultatele obținute pe animale la oameni.

Prin urmare, cercetătorii au început să dezvolte metode de testare mai fiabile și mai puțin invazive, bazându-se pe interdicția anterioară a UE privind testarea pe animale pentru cosmetice.

„Companiile trebuie să se înregistreze și să demonstreze că substanțele lor sunt sigure pentru a avea acces pe piața europeană”, a declarat profesorul John Colbourne, biolog specializat în genomica de mediu la Universitatea din Birmingham, Marea Britanie, unde conduce și Centrul pentru Cercetare și Justiție de Mediu.

Această obligație provine din REACH, reglementarea UE care guvernează siguranța chimică, care angajează Europa și la cele trei R-uri: înlocuirea testelor pe animale acolo unde este posibil, reducerea numărului de animale folosite pentru testare și rafinarea procedurilor pentru a minimiza suferința animalelor.

Colbourne a condus una dintre cele trei inițiative de cercetare strâns legate, care lucrează din 2021 din perspective diferite către același obiectiv: înlocuirea testării siguranței chimice pe animale cu abordări non-animale, inclusiv metode in vitro și bazate pe inteligență artificială. Cercetarea a fost realizată ca parte a ASPIS, clusterul de cercetare al UE în valoare de 60 de milioane de euro dedicat testării siguranței chimice de nouă generație.

Legea UE stipulează că animalele ar trebui folosite doar ca ultimă soluție. Dar reducerea testării pe animale este, de asemenea, o chestiune de siguranță umană, pe lângă bunăstarea animalelor.

„Poate 50% din testele pe animale pe care le facem sunt reprezentative pentru oameni”, a spus Mathieu Vinken, profesor de toxicologie la Vrije Universiteit Brussel din Belgia.

Vinken conduce ONTOX, o altă inițiativă din cadrul ASPIS. Aceasta, care se va desfășura până în noiembrie 2026, investighează modul în care expunerea repetată la substanțe chimice afectează rinichii, ficatul și creierul.

Mai rapid, mai ieftin, mai bine

Costul este un alt factor. „Aceste teste pe animale sunt cu adevărat scumpe, în special testele de toxicitate cronică”, a spus Vinken, explicând că acestea pot implica sute de animale. Testarea toxicității cronice caută daune cauzate de expunerea repetată pe termen lung.

În anii 1940-1960, când testarea pe animale a devenit o practică obișnuită, nimeni nu anticipa numărul imens de substanțe chimice care ar trebui evaluate în cele din urmă.

“

Inteligența artificială va juca un rol major în reducerea semnificativă a testării pe animale în viitor.

„Nu s-a prezis că vor exista mii de substanțe chimice noi pe piață în fiecare an”, a spus Colbourne. Nici cercetătorii nu au putut anticipa cât de dificil și costisitor va deveni testarea tuturor acestora.

„Dacă durează până la 15 milioane de euro per substanță și între trei și șapte ani, iar noi avem mii de substanțe de testat, atunci pur și simplu trebuie să facem ceva diferit”, a spus el.

Testele tradiționale pe animale pot identifica efectele toxice imediate, dar evaluarea consecințelor expunerii pe termen lung este mult mai dificilă. Unele boli pot apărea după ani de expunere la substanțe chimice care cauzează modificări subtile în celule, crescând potențial riscul de cancer sau afectând sănătatea reproductivă.

„Adevărata provocare este de a prezice toxicitatea pe termen lung”, a spus Vinken. Durata relativ scurtă de viață a rozătoarelor face, de asemenea, dificilă reproducerea efectelor care pot dura zeci de ani pentru a apărea la oameni.

Echipa lui Vinken a conceput mai multe teste folosind celule în loc de animale, cu ajutorul inteligenței artificiale pentru a ajuta cercetătorii să interpreteze ce ar putea însemna rezultatele pentru organele umane. Unele abordări utilizează tehnologia organ-on-a-chip – dispozitive mici care conțin celule umane și care imită aspecte ale modului în care un organ real răspunde la o substanță chimică.

Rezultatele cercetării au atras interesul organizațiilor internaționale, inclusiv al Organizației pentru Cooperare și Dezvoltare Economică (OECD). „Au considerat informațiile foarte valoroase”, a spus Vinken.

Acest demers se bazează pe o schimbare mai amplă deja în curs în Europa. Testarea pe animale pentru cosmetice a fost eliminată treptat pe parcursul a două decenii, cu o interdicție totală de marketing în UE care a intrat în vigoare în 2013. Aceasta a contribuit la dezvoltarea metodelor non-animale, inclusiv modele de piele umană reconstruite utilizate pentru testarea siguranței.

Învățând din alte specii

PrecisionTox, cercetarea privind siguranța chimică condusă de Colbourne, compară răspunsurile a cinci organisme model și celule umane la aproximativ 200 de substanțe chimice înainte de a ajunge la concluzii în decembrie 2026.

Cercetătorii au lucrat cu muște de fructe, viermi rotunzi și raci de apă, precum și cu embrioni de pești-zebri și broaște în etape de dezvoltare care nu sunt reglementate prin testarea pe animale.

Aceaste specii sunt utilizate pe scară largă în cercetarea biomedicală deoarece, în ciuda diferențelor evidente, ele împărtășesc multe procese biologice fundamentale cu oamenii. Evoluția a conservat multe dintre mecanismele de bază care mențin organismele vii, reproducându-se și sănătoase în specii foarte diferite.

„Procesele necesare pentru a rămâne sănătoși au apărut devreme în arborele vieții”, a spus Colbourne. „Există diferențe uriașe între animale, dar aceste diferențe nu sunt legate de ceea ce ne menține sănătoși și susține viața.”

Prin compararea rezultatelor între specii îndepărtate și celule umane, cele 14 laboratoare implicate în această cercetare pot identifica modul în care substanțele chimice interferează cu aceste mecanisme biologice comune și pot provoca potențial daune.

“

Companiile trebuie să se înregistreze și să demonstreze că substanțele lor sunt sigure pentru a avea acces pe piața europeană.

„Încercăm să ajungem la regulile jocului”, a spus Colbourne. „De exemplu, acum suntem mai buni în tratarea cancerului pentru că știm cum funcționează cancerul.”

Toxicologia, a spus el, s-a concentrat anterior pe determinarea concentrației unei substanțe chimice care dăunează unui animal. „Ceea ce încearcă PrecisionTox să facă este să înțeleagă de ce.”

Acest demers contribuie la ceea ce oamenii de știință numesc „metodologii noi de abordare”, sau NAM-uri – o gamă largă de teste bazate pe celule, instrumente computaționale și alte metode concepute pentru a reduce sau înlocui utilizarea animalelor protejate prin legea UE.

Aceste abordări ar putea ajuta la protejarea faunei sălbatice și a ecosistemelor, precum și a sănătății umane, deoarece substanțele chimice dăunătoare pot afecta ambele.

Puneți totul împreună

Înțelegerea modului în care o substanță chimică poate provoca daune este doar o parte din imagine. Cercetătorii trebuie să știe și cât de mult din aceasta este probabil să întâlnească oamenii în viața reală.

Aici intervine RISK-HUNT3R, a treia inițiativă din cadrul clusterului ASPIS. Aceasta combină rezultatele testelor non-animale cu datele despre expunerea din lumea reală pentru a evalua dacă o substanță chimică prezintă un risc pentru siguranță.

„Am adunat datele în studii de caz și am integrat informațiile astfel încât să putem ajunge la o decizie [cu privire la siguranța unei substanțe chimice]”, a spus Bob van de Water, biolog la Universitatea din Leiden din Olanda, care a coordonat cercetarea.

Echipa a testat strategia pe 60 de substanțe chimice – jumătate toxice și jumătate netoxice – pentru a vedea dacă combinarea informațiilor despre expunere cu rezultatele testelor non-animale ar putea produce evaluări fiabile ale siguranței pe care autoritățile de reglementare, cum ar fi Agenția Europeană pentru Substanțe Chimice, le-ar putea utiliza în cele din urmă.

Scopul este de a regândi modul în care este evaluată siguranța chimică în ansamblu, mai degrabă decât pur și simplu să înlocuim fiecare test pe animale cu o alternativă de laborator. Aceasta înseamnă combinarea biologiei relevante pentru oameni, datelor despre expunere și instrumentelor computaționale pentru a face predicții mai bune, reducând în același timp utilizarea animalelor.

Vinken a spus că abandonarea completă a testării pe animale nu este încă posibilă, dar există deja un spațiu considerabil pentru a rafina procedurile și a reduce numărul de animale utilizate.

„Inteligența artificială va juca un rol major în reducerea semnificativă a testării pe animale în viitor”, a spus el.

Cercetarea din acest articol a fost finanțată prin Programul Horizon al UE. Opiniile intervievaților nu reflectă neapărat poziția Comisiei Europene. Dacă ți-a plăcut acest articol, te rugăm să iei în considerare distribuirea lui pe rețelele sociale.