Introducción de TKPlate: ¿seguridad alimentaria sin ensayos con animales?

Históricamente, las evaluaciones de la seguridad de las sustancias químicas presentes en alimentos y piensos (al igual que ocurre con los medicamentos, los productos de consumo y las sustancias químicas industriales y de otro tipo) se han basado en pruebas obtenidas en experimentos con animales. Esta práctica esencial en la evaluación de los riesgos derivados de las sustancias químicas ha garantizado, en general, la seguridad de nuestros alimentos desde la década de 1950.

Sin embargo, la sociedad y los científicos cuestionan cada vez más esta práctica, por razones tanto éticas como científicas. Todos queremos reducir el sufrimiento de los animales y, de hecho, en los últimos años, se han visto importantes mejoras en la promoción de los principios de sustitución, reducción y perfeccionamiento de la experimentación con animales.

El uso de herramientas alternativas para generar información más representativa sobre toxicocinética Estudio de los procesos mediante los cuales se tratan las sustancias potencialmente tóxicas en el organismo. Implica comprender cómo funciona la absorción, la distribución, el metabolismo y la excreción de dichas sustancias. (TK) (cómo gestiona el organismo Ser vivo, como los humanos, los animales, las plantas y los microbios (como bacterias y virus). las sustancias químicas) y toxicidad o toxicodinámica Proceso de interacción de las sustancias químicas con el organismo y las reacciones subsiguientes que provocan efectos adversos. (TD) (qué efecto tienen las sustancias químicas en el organismo) también es ya una realidad.

¡Adelante, «TKPlate»!

Predicciones de toxicocinética y toxicidad con software de acceso abierto

Científicos de la EFSA y de varias organizaciones de investigación europeas de primer nivel se unieron para crear «TKPlate». Se trata de una plataforma en línea que ofrece un espacio y una serie de herramientas para que científicos y reguladores realicen modelos y predicciones de propiedades de TK y TD.

Este trabajo está liderado por dos científicos de alto nivel de la EFSA: el toxicólogo Jean-Lou Dorne y el estadístico y modelizador José Cortiñas Abrahante.

Jean-Lou: «La idea de TKPlate comenzó en 2014 con un informe científico sobre métodos alternativos a los ensayos con animales que pudieran ser utilizados por los expertos de la EFSA. El informe proponía el desarrollo de una serie de modelos TK y TD. La toxicocinética nos dice cómo el organismo absorbe, distribuye, metaboliza y excreta la sustancia química. La toxicodinámica explora los efectos tóxicos sobre moléculas, células, tejidos, órganos o el organismo entero».

José: «Entre 2015 y 2020, la EFSA desarrolló estos modelos TK y produjo numerosos estudios de casos relativos a una serie de especies Subdivisión del género, la especie es un grupo de organismos estrechamente relacionados y de apariencia similar; en el caso del Homo sapiens (el ser humano), la segunda parte del nombre (sapiens) representa a la especie. pertinentes para su trabajo: seres humanos, animales de laboratorio como ratas y ratones, animales de granja y otras especies que desempeñan un papel en la cadena alimentaria humana y animal, como las lombrices de tierra. Hemos subcontratado a socios académicos y agencias nacionales partes importantes del trabajo, que han dado lugar a varios doctorados con éxito de jóvenes científicos».

Única en el ámbito de la seguridad alimentaria: ¿qué puede hacer TKPlate?

«Por lo que sabemos, esta plataforma es única en el ámbito de la seguridad alimentaria humana y animal » -Jean-Lou Dorne

Jean-Lou: «Por lo que sabemos, esta plataforma es única en el ámbito de la seguridad alimentaria humana y animal»

«Permite a los responsables de la evaluación de riesgos y a otras personas que trabajan en toxicología modelizar los procesos TK y TD en todas las especies incluidas en la plataforma. Básicamente, se selecciona la especie, la sustancia o grupo de sustancias químicas y los parámetros de entrada, como el tipo de exposición Concentración o cantidad de una sustancia concreta que absorbe una persona, población o ecosistema con una frecuencia específica en un periodo determinado de tiempo., y se ejecutan los modelos con un clic.»

«A continuación, la plataforma calcula las concentraciones de las sustancias químicas en el interior del cuerpo a partir de la ingesta Cantidad de una sustancia (por ejemplo, un nutriente o una sustancia química) que ingiere una persona o un animal a través de la dieta. (TK) y predice los efectos (TD) que pueden causar. Estos resultados pueden reemplazar directamente a los datos de animales, de modo que se reduzca la necesidad de realizar nuevos experimentos. También actúa en sentido contrario: podemos estimar la exposición si disponemos de datos como las concentraciones en sangre u orina. La plataforma dispone de un gran número de funciones adicionales, como la modelización TK-TD y una herramienta para evaluar los riesgos de las mezclas de sustancias químicas.»

«Al final se obtiene un informe automático que proporciona detalles de toda la información introducida y obtenida, datos y gráficos. Este informe puede incluirse directamente en la evaluación científica como parte de la base de pruebas».

Creación de la plataforma: un esfuerzo colosal

TKPlate es algo más que meros modelos, pero estos son una parte importante de lo que ofrece la plataforma.

José: «Los tipos de modelos incluidos en TKPlate son complejos de desarrollar, ya que reflejan un marco conceptual sobre el modo en que una sustancia interactúa con un organismo. Por supuesto, todos los modelos son una simplificación de la realidad, por lo que el reto consiste en tratar de capturar el proceso con la mayor precisión posible, reduciendo la complejidad para lograr algo generalizable».

«No es realista intentar imitar todo el proceso que tiene lugar en el interior del organismo, por lo que el reto consiste en considerar qué componentes conservar para que sean lo más resilientes posible si nuestras premisas son inexactas o defectuosas.»

«Se tarda al menos un año en desarrollar modelos tan bien trabajados como estos» -Jose Cortiñas Abrahantes

«Se tarda al menos un año en desarrollar modelos tan bien trabajados como estos, incluidas las fases de ensayo y validación, según la complejidad del organismo y de todos los componentes que se desee incluir. Se trata de un esfuerzo colosal y los investigadores que los han elaborado merecen nuestro agradecimiento. Además de los modelos producidos entre 2015 y 2020, otros siguen en fase de desarrollo en la actualidad».

Fiabilidad de los modelos TK

Ahora que herramientas como TKPlate son viables, la atención se centra en su fiabilidad como fuentes de pruebas.

Jean-Lou: «Como ocurre con toda la información científica, las predicciones generadas por estos modelos se caracterizan por su variabilidad Variaciones naturales observadas entre los miembros de una población, u observadas a lo largo del tiempo o en distintos lugares geográficos; por ejemplo, variaciones individuales en la susceptibilidad a una sustancia tóxica particular. e incertidumbre Concepto científico utilizado en el ámbito de la evaluación de riesgos para describir todo tipo de limitaciones en los conocimientos disponibles en el momento de realizar una evaluación, con los recursos acordados, y que afectan a la probabilidad de los posibles resultados de la evaluación., ya que dependen de los datos de que se disponga sobre la especie y la sustancia química sometida a ensayo. Estos se documentan con transparencia en una serie de estudios de casos prácticos aplicando normas internacionales para evaluar la fiabilidad de cada modelo».

José: «Todo el trabajo de modelización externalizado requirió una importante labor de ajuste, ensayo y validación, en la que no solo se utilizaron los datos existentes de experimentos con animales, sino también datos de laboratorio adicionales generados por los contratistas. En los estudios de casos prácticos se pusieron a prueba los resultados de los modelos en diferentes contextos y para diferentes especies, y se obtuvieron resultados que son coherentes con nuestras expectativas. En consecuencia, confiamos en la fiabilidad y la solidez de los modelos».

¿Se utiliza ya TKPlate en las evaluaciones de riesgos?

La integración de los modelos TK en una interfaz fácil de usar —la plataforma que se lanza hoy— es un paso importante para que lleguen a utilizarse en la evaluación de los riesgos químicos en la EFSA y en otros ámbitos.

Carlos Gonçalo das Neves es científico jefe de la EFSA y entusiasta promotor de los avances en las «metodologías de nuevo enfoque» (NAM, por sus siglas en inglés), como TKPlate.

Carlos: «TKPlate y otras herramientas NAM similares tienen un potencial asombroso. En la EFSA ya se utilizan algunas NAM basadas en software y desempeñan un papel cada vez más importante en algunas de nuestras evaluaciones de riesgos.

«La EFSA todavía no utiliza TKPlate en sus evaluaciones, pero se están explorando aplicaciones de sus modelos para optimizar la plataforma y dar prioridad a la formación de nuestro personal y nuestros expertos en toda Europa. De este modo se facilitará su aplicación en las evaluaciones de riesgos realizadas por las Comisiones Técnicas Científicas de la EFSA, previsiblemente en un futuro próximo. Y, por supuesto, podremos y queremos extender este apoyo a otras agencias y autoridades nacionales de la UE.»

«Estamos en el umbral Dosis o exposición por debajo de la cual no se detectan efectos adversos. de una nueva era en la evaluación de los riesgos químicos» -Carlos Gonçalo das Neves

«Estamos en el umbral de una nueva era en la evaluación de los riesgos químicos, que no solo traerá la esperada reducción de la necesidad de realizar ensayos con animales, muy solicitada por nuestros ciudadanos, sino también nuevas mejoras en la calidad y pertinencia de los datos utilizados en nuestras evaluaciones. Realmente confío en que TKPlate representará un gran paso adelante en esta dirección.»

«Organismos de asesoramiento científico como la EFSA esperan con ansia el momento de poder realizar evaluaciones de riesgos aplicando las NAM.  Es importante que los reguladores y la sociedad estén seguros de que todos los resultados que se utilicen en los procesos de toma de decisiones se basen en un trabajo científico sólido. Confiamos en que TKPlate cumpla su promesa».

• Editorial – TKPlate 1.0: An Open-access platform for Toxicokinetic and Toxicodynamic modelling of chemicals in food and feed safety
• Technical report - User Guide for TKPlate 1.0: An open access platform for implementing new approach methodologies in chemical risk assessment through toxicokinetic and toxicodynamic modelling
• Technical report - Applications of TKPlate 1.0 for toxicokinetic and toxicodynamic modelling of chemicals: Case Studies
• External scientific report - Further development of a web-based open-source platform for Toxicokinetic and Toxicodynamic modelling: TKPlate 1.0