PARMA – Una nuova piattaforma per modellare e predire la tossicità delle sostanze chimiche e ciò che ne avviene all’interno dell’organismo umano e quello animale segna un’importante punto di svolta verso un futuro con meno o zero sperimentazione animale in ambito di sicurezza degli alimenti.
Da sempre le valutazioni scientifiche sulla sicurezza delle sostanze chimiche negli alimenti e nei mangimi (così come per i farmaci, i prodotti di consumo, le sostanze chimiche industriali e di altro tipo) sono basate su prove tratte da esperimenti su animali. Questa prassi essenziale nella valutazione dei rischi da sostanze chimiche ha garantito, nel complesso, la sicurezza dei nostri alimenti fin dagli anni Cinquanta.
Tuttavia la società e gli scienziati stanno mettendo sempre più in discussione questa pratica, sia per motivi etici che scientifici. Tutti noi vogliamo ridurre le sofferenze degli animali e negli ultimi anni sono stati fatti passi in avanti in tal senso grazie alla promozione della prassi delle tre R: sostituire, ridurre e migliorare i test sugli animali.
L’uso di strumenti alternativi per produrre informazioni più rappresentative in termini di tossicocinetica (TK) (cioè come l’organismo gestisce le sostanze chimiche) e tossicità/tossicodinamica (TD) (cioè cosa fanno le sostanze chimiche all’organismo) sta diventando realtà.
Avanti, “TKPlate”!
Predire tossicocinetica e tossicità con un software ad accesso libero
Alla creazione di “TKPlate” hanno collaborato sia scienziati dell’EFSA che diversi enti di ricerca europei di punta. Si tratta di una piattaforma online che offre a scienziati e legislatori uno spazio apposito e un pacchetto di strumenti per modellare e prevedere le proprietà di TK e TD.
A capeggiare tale lavoro sono due scienziati EFSA di forte esperienza: il tossicologo Jean-Lou Dorne e lo statistico/modellatore Jose Cortiñas Abrahantes.
Jean-Lou: “L’idea di TKPlate è nata nel 2014 grazie a un rapporto scientifico sui metodi alternativi alla sperimentazione animale che potevano essere utilizzati dagli esperti dell’EFSA. Il rapporto proponeva lo sviluppo di una serie di modelli TK e TD. La tossicocinetica ci dice in che modo l’organismo assorbe, distribuisce, metabolizza ed espelle la sostanza chimica. La tossicodinamica esplora gli effetti tossici su molecole, cellule, tessuti, organi o un intero organismo”.
Jose: “Tra il 2015 e il 2020 l’EFSA ha sviluppato questi modelli di TK e ha prodotto molti casi di studio per una serie di specie pertinenti al lavoro dell’EFSA: l’uomo, animali da laboratorio come ratti e topi, animali da allevamento e altre specie che hanno un ruolo nella catena degli alimenti e dei mangimi come ad esempio i vermi di terra. Abbiamo appaltato a enti universitari e agenzie nazionali parti importanti del lavoro, che hanno dato frutti anche in termini di dottorati di successo di giovani scienziati”.
Un unicum nel settore della sicurezza alimentare: cosa può fare TKPlate?
“Per quanto ne sappiamo, questa piattaforma è unica nel settore della sicurezza degli alimenti e dei mangimi”: Jean-Lou Dorne.
Jean-Lou: “Per quanto ne sappiamo, questa piattaforma è unica nel settore della sicurezza degli alimenti e dei mangimi.”
“Consente ai valutatori del rischio e ad altre persone che si occupano di tossicologia di modellare i processi TK e TD in tutte le specie incluse nella piattaforma. In pratica si seleziona la specie, la sostanza chimica o il gruppo di sostanze chimiche, i parametri di inserimento come il tipo di esposizione , quindi si producono i modelli con un clic.
“Calcola le concentrazioni di sostanze chimiche all’interno dell’organismo a partire dagli apporti (TK) e prevede gli effetti (TD) che esse possono provocare”. Questi risultati possono sostituire direttamente i dati tratti da animali, riducendo la necessità di nuovi esperimenti. Funziona anche in senso opposto: possiamo stimare l’esposizione se esistono dati come le concentrazioni nel sangue o nelle urine. Ma ha anche molte altre caratteristiche tra cui la modellazione TK-TD e uno strumento per la valutazione dei rischi da miscele chimiche.
“Alla fine si ottiene in modo automatico un rapporto che fornisce dettagli su tutti i dati di ingresso e di uscita, sui dati in genere e sui grafici. Il rapporto può essere annesso direttamente alla valutazione scientifica come parte integrante della base di evidenze”.
La creazione della piattaforma: uno sforzo immane
Ma TKplate non offre solo modelli, benchè essi siano una parte importante di ciò che offre la piattaforma.
Jose: “I tipi di modelli di TKPlate sono complessi da sviluppare perché rispecchiano un quadro concettuale vertente sulle modalità con cui una sostanza interagisce con un organismo. Naturalmente tutti i modelli sono una semplificazione della realtà, quindi la sfida consiste nel cercare di rappresentare il processo nel modo più accurato possibile, riducendo la complessità per ottenere qualcosa di generalizzabile.
“Cercare di imitare l’intero processo che avviene all’interno di un organismo non è realistico, per cui la sfida consiste nel valutare quali componenti conservare per renderli il più solidi possibile nel caso in cui le nostre ipotesi siano imprecise o errate.
“Modelli ben sviluppati come questi richiedono almeno un anno di lavoro”: Jose Cortiñas Abrahantes.
“Modelli ben sviluppati come questi, comprendenti test e convalida, richiedono almeno un anno di lavoro, a seconda della complessità dell’organismo e di tutti i componenti che si vogliono includere. Si tratta di uno sforzo immane e i ricercatori che li hanno prodotti meritano tutti i nostri ringraziamenti. Oltre ai modelli prodotti tra il 2015 e il 2020, ce ne sono altri sono in fase di sviluppo”.
Affidabilità dei modelli TK
Con l’affermarsi di strumenti come TKPlate, l’attenzione si sposta adesso sulla loro affidabilità come fonti di evidenze.
Jean-Lou: “Come tutte le informazioni scientifiche, le previsioni fornite da questi modelli presentano una certa variabilità e incertezza , a seconda dei dati disponibili per la specie e la sostanza chimica che si sta testando. Questi sono riportati in modo trasparente in una serie di casi di studio che utilizzano standard internazionali per valutare l’affidabilità di ciascun modello”.
Jose: “Tutto il lavoro di modellazione che abbiamo appaltato all’esterno ha richiesto un’approfondita attività di messa a punto, test e convalida, utilizzando non solo i dati sperimentali esistenti sugli animali, ma anche ulteriori dati di laboratorio generati dagli appaltatori. I casi di studio hanno testato gli esiti del modello in differenti contesti e per diverse specie, producendo risultati in linea con le nostre aspettative, per cui siamo fiduciosi nell’affidabilità e nella solidità dei modelli”.
TKPlate viene già utilizzato nelle valutazioni dei rischi?
L’integrazione dei modelli TK in un’interfaccia di facile utilizzo (la piattaforma inaugurata oggi) è un passo importante per metterne in atto l’impiego nella valutazione del rischio chimico all’EFSA e non solo.
Carlos Gonçalo das Neves è il direttore scientifico dell’EFSA e un appassionato promotore degli sviluppi delle “metodologie di nuovo approccio” (NAM) come TKPlate.
Carlos: “Il potenziale di TKPlate e altri strumenti NAM del genere è sorprendente. Alcune NAM su base informatica sono già in uso all’EFSA e svolgono un ruolo sempre più importante in alcune delle nostre valutazioni del rischio.
“TKPlate non viene ancora utilizzato nelle valutazioni dell’EFSA ma si stanno valutando le applicazioni dei suoi modelli per ottimizzare la piattaforma e dare priorità alla formazione del nostro personale e degli esperti in tutta Europa. Ciò supporterà il suo impiego nella valutazione del rischio da parte dei gruppi scientifici dell’EFSA in un futuro prossimo, si spera. E naturalmente possiamo e vogliamo allargare l’uso di questo strumento ad altre agenzie dell’UE e agli enti nazionali di competenza.
“Siamo sulla soglia di una nuova era nella valutazione del rischio chimico” Carlos Gonçalo das Neves.
“Siamo sulla soglia di una nuova era nella valutazione del rischio chimico, che vedrà non solo una gradita riduzione della necessità di test sugli animali, molto caldeggiata dalla società civile, ma anche un ulteriore miglioramento della qualità e della pertinenza dei dati utilizzati nelle nostre valutazioni scientifiche. Spero davvero che TKPlate rappresenti un grosso passo avanti in questa direzione.
“Gli organismi scientifici consultivi come l’EFSA fanno la fila per effettuare valutazioni del rischio con i NAM. È importante che i legislatori e la società vengano rassicurati sul fatto che tutti i risultati a supporto del processo decisionale si fondano su solide basi scientifiche. Siamo certi che TKPlate non deluderà le aspettative”.
