Acute Systemic Toxicity: Alternative in Vivo and in Vitro Methods

KUBINCOVÁ, Petra, Jiří NOVÁK and Iva SOVADINOVÁ. Acute Systemic Toxicity: Alternative in Vivo and in Vitro Methods. CHEMICKÉ LISTY. Praha: Česká společnost chemická, vol. 110, No 2, p. 118-125. ISSN 0009-2770. 2016.

Basic information

• Original name: Acute Systemic Toxicity: Alternative in Vivo and in Vitro Methods
• Name (in English): Acute Systemic Toxicity: Alternative in Vivo and in Vitro Methods
• Authors: KUBINCOVÁ, Petra (203 Czech Republic, belonging to the institution), Jiří NOVÁK (203 Czech Republic, belonging to the institution) and Iva SOVADINOVÁ (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution).
• Edition: CHEMICKÉ LISTY, Praha, Česká společnost chemická, 2016, 0009-2770.

Other information

• Original language: Czech
• Type of outcome: Article in a journal
• Field of Study: 10406 Analytical chemistry
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• Impact factor: Impact factor: 0.387
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/16:00090001
• Organization unit: Faculty of Science
• UT WoS: 000372100600004
• Keywords in English: toxicity assessment; acute systemic toxicity; alternative methods; in vitro methods; 3R concept
• Tags: AKR, rivok
• Tags: Reviewed

Abstract

Článek poskytuje stručný přehled alternativních metod dostupných pro hodnocení akutní systémové toxicity a zaměřuje se na jejich postavení v moderním pojetí posuzování rizika pro lidské zdraví. Současná strategie tradičního testování toxicity látek je založena především na stanovování nepříznivých účinků látek v rámci homogenní skupiny zvířat. Účinky na lidi se však často od těch na zvířatech liší, metody využívající zvířata jsou finančně i časově náročné, nejsou vhodné k robotizaci a automatizaci a jsou i eticky kontroverzní. Současné vědecké pokroky vedly k nové strategii v posuzování rizik pro lidské zdraví založené na metodách, které budou levnější, s vysokým potenciálem pro automatizaci i robotizaci a jejichž podmínky budou více napodobovat reálnou expozici lidí. Kromě toho umožní tato strategie i významně snížit počet zvířat potřebných pro konečné testování in vivo. Zatím jsou validované in vitro metody používány zejména k odhadu počáteční dávky v akutních orálních testech, což by mohlo snížit počet zvířat až o polovinu. In vitro metody jsou také užitečné pro určení, zda testovaná látka proniká přes kůži či pro posouzení hematotoxicity. Tyto metody hrají zásadní roli v predikci akutní systémové toxicity, zejména ve stupňovitém schématu testování toxicity. Velice slibně se jeví strategie stupňovitého hodnocení bazální cytotoxicity, hematotoxicity, neurotoxicity, metabolismus a biokinetiky a in vitro metody v nich hrají podstatnou roli. Některé strategie již byly navrženy a pre-validovány v rámci projektu ACuteTox. Kompletní testovací strategie však musí být ještě plně validovány, aby mohly plně nahradit stávající přístup testování akutní toxicity založený na tradičních metodách in vivo. Přes všechny naděje, které nová strategie a přístup ve stanovení akutní systémové toxicity budí, celý proces změny rutinního testování v praxi je úplně na začátku a teprve další vývoj ukáže, zda daná očekávání jsou vůbec splnitelná a kde jsou hlavní omezení a limitace

Abstract (in English)

This paper provides a brief overview of alternative methods in acute systemic toxicity and focuses on their position in the modern human health risk assessment. Current traditional toxicity testing strategies rely primarily on the observation of adverse health responses in homogeneous groups of animals. However, human reaction to chemicals often differs from that of animals and the animal-based methods are quite expensive, not suitable for high throughput testing and, last but not least, they are ethically controversial. The current advances in science have led to the formulation of a new strategy in human risk assessment based on methods that will be cost effective, with a higher throughput, and will be more comparable to real-life exposures in humans. So far, the validated in vitro methods are used to estimate starting doses for acute oral lethality assays, which could potentially reduce animal use by as much as 50 %. They are also useful for determining the skin penetration of a substance and for assessing hematotoxicity. Currently, there is none of the in vitro alternative methods or their combinations which could fully replace in vivo methods for acute systemic toxicity. However, they play an essential role in the prediction of acute systemic toxicity, mainly in tiered-based screening and testing strategy. A promising tiered-based strategy consisting of a test battery assessing basal cytotoxicity, hematotoxicity, neurotoxicity, metabolism and biokinetics was suggested and pre-validated within the ACuteTox project. The whole testing strategy still needs to be validated to fully replace current classical acute toxicity testing approach based on in vivo assays. Despite hopes driven by these new strategies and approaches, the whole process of changes in routine toxicity testing is at the very beginning stage and will be long and hard. The future progress will show us if the expectations are reasonable and achievable, what are the main constraints and limitations.

Links

• LM2011028, research and development project: Name: RECETOX ? Národní infrastruktura pro výzkum toxických látek v prostředí

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR

• LO1214, research and development project: Name: Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí (Acronym: RECETOX)

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR

• 2SGA2764, interní kód MU: Name: Environmental endocrine disruptors and male fertility: mechanisms and toxic effects (Acronym: ED-MALE-TOX)

Investor: South-Moravian Region, Incoming grants