Eawag: il test con le cellule dei pesci sostituisce gli esperimenti sugli animali

Un gran numero di sostanze chimiche sono utilizzate nei prodotti di uso quotidiano, in agricoltura o nell'industria. Molti di loro finiscono anche nell'ambiente ad un certo punto. Affinché queste sostanze siano approvate per il mercato, i produttori devono essere in grado di dimostrare in anticipo che sono innocue per l'uomo e la natura. Questo viene fatto con test di tossicità in cui le creature viventi sono esposte agli effetti delle sostanze chimiche. Migliaia di pesci muoiono ogni anno perché sono usati per testare l'effetto sui vertebrati acquatici.

Grazie a una procedura di test sviluppata dall'Istituto di ricerca sull'acqua Eawag negli ultimi anni, questo dovrebbe essere presto un ricordo del passato. Questo test, che si basa su cellule branchiali isolate di trota iridea, è stato ora approvato dall'Organizzazione per la cooperazione e lo sviluppo economico (OCSE) come ultima linea guida nel campo della tossicologia ambientale. Questo apre la strada a procedure di autorizzazione senza animali.

Grande interesse da parte della comunità imprenditoriale

Il cosiddetto test della linea cellulare del pesce è la prima alternativa al mondo ai test con i pesci vivi. La nuova linea guida dell'OCSE permette alle aziende di utilizzare il test della linea cellulare di pesce per lo sviluppo del prodotto e come parte dei dossier per l'approvazione delle sostanze chimiche. "C'è un grande interesse da parte dell'industria per i test non animali", conferma la professoressa Kristin Schirmer, capo dipartimento dell'Eawag, che, insieme a Melanie Fischer (anche lei all'Eawag), ha avuto un ruolo di primo piano nel promuovere questo lavoro pionieristico. Perché da un lato, le richieste di valutazione del rischio ambientale stanno crescendo, e dall'altro, il numero di nuove sostanze chimiche e prodotti che devono essere testati è in costante aumento. Inoltre, il test della linea cellulare dei pesci conserva anche delle risorse: la miniaturizzazione attraverso l'uso delle cellule permette di risparmiare prodotti chimici, acqua e tempo.

Kristin Schirmer presume che le autorità di regolamentazione, come l'ECHA a Helsinki o l'US EPA negli Stati Uniti, accetteranno sempre più il test della linea cellulare di pesce come un sostituto equivalente al normale test sui pesci: "La raccomandazione dell'OCSE è stata l'ultimo passo importante da parte nostra, dopo che il nostro metodo era già stato certificato dall'ISO due anni fa. Con questo, non ci dovrebbe essere più nulla che ostacola una procedura di approvazione senza animali".

In questo modo, Eawag contribuisce all'ulteriore sviluppo della tossicologia e dà un contributo significativo alla riduzione degli esperimenti sugli animali. Per i test ecotossicologici, sono stati condotti esperimenti su quasi 8000 pesci nella sola Svizzera nel 2019.

La prima idea

Questo conclude un periodo lungo e intenso che ha richiesto perseveranza e un ambiente di sostegno. Schirmer ha avuto l'idea di questo metodo di prova già durante la sua tesi di dottorato a metà degli anni '90: all'Università di Waterloo (CAN), ha lavorato allora con esattamente la stessa linea cellulare su cui il metodo si basa ancora oggi. La linea cellulare risale al supervisore del dottorato di Schirmer, Niels C. Bols, che ha isolato le cellule dalle branchie della trota iridea per la prima volta e le ha coltivate in modo da poterle moltiplicare tutte le volte che si vuole.

"Abbiamo quindi scelto le cellule branchiali perché sono le branchie che entrano per prime in contatto con una sostanza chimica a causa della loro grande superficie nel pesce" spiega Schirmer. Se la sostanza chimica danneggia le cellule branchiali, questo significa che le funzioni vitali, come la fornitura di ossigeno, non funzionano più per il pesce. "Così, osservando come le cellule delle branchie sono danneggiate da una sostanza chimica, possiamo prevedere come quella sostanza chimica influenzerebbe un pesce vivo", dice Schirmer.

Il test acido

L'assegnazione di una proposta di progetto, che Schirmer ha ricevuto dal Consiglio europeo dell'industria chimica (CEFIC) nel 2006, ha segnato l'effettivo segnale di partenza per lo sviluppo dell'ormai validato test sulle linee cellulari di pesce. Schirmer ha continuato le sue ricerche prima come capo dipartimento al Centro Helmholtz per la ricerca ambientale a Lipsia e dal 2008 come capo dipartimento all'Eawag. Nel 2009, l'ingegnere e tecnico di laboratorio Melanie Fischer si è unita al team.

"In una prima fase, abbiamo sviluppato e ottimizzato il nostro metodo e confrontato i risultati con i test regolari sui pesci", dice Schirmer. Uno studio pubblicato nel 2013 è stato quindi in grado di dimostrare per la prima volta che il nuovo test della linea cellulare di pesce arriva agli stessi valori di tossicità per oltre 30 sostanze chimiche del test sui pesci. "Dopo di che, abbiamo dovuto dimostrare che il metodo funziona anche in altri laboratori", dice Schirmer. Sei laboratori dell'industria e delle università hanno partecipato allo studio internazionale ad anello condotto a questo scopo nel 2013-2014. I risultati ottenuti con il metodo Eawag si sono dimostrati ripetibili e comparabili.

A destinazione

Questi dati di studio hanno gettato le basi per la certificazione ISO nel 2019 e per la linea guida OCSE nel 2021. "La certificazione da parte di organizzazioni sostenute a livello internazionale è molto importante, perché è l'unico modo per garantire che i test siano eseguiti in modo standardizzato in tutto il mondo e che i risultati siano quindi anche riconosciuti", dice Schirmer. Dalla presentazione all'OCSE alla convalida che ha avuto luogo ora, è trascorso un tempo record di soli due anni, durante i quali il metodo è stato ancora una volta rivisto in un processo elaborato al fine di armonizzare i suggerimenti e le opinioni degli esperti di molti diversi paesi e organizzazioni rappresentative. Il team è stato sostenuto dai rappresentanti nazionali della Svizzera (Petra Kunz, Ufficio federale dell'ambiente UFAM) e della Norvegia (Sjur Andersen, Agenzia federale norvegese dell'ambiente e Adam Lillicrap, NIVA). Eszter Simon (anche lui UFAM) ha sostenuto i lavori in qualità di esperto.

Schirmer attribuisce il fatto che la linea guida abbia potuto essere adottata in così poco tempo all'interesse e al grande sostegno di tutte le persone coinvolte: "È stata una discussione attiva con i paesi dell'OCSE, con l'industria, le ONG e le autorità di regolamentazione". Anche Leon van der Wal dell'OCSE lo conferma: "La rapida adozione di questo primo metodo in vitro per i test di ecotossicità riflette l'impegno dei paesi OCSE a ridurre i test sugli animali. Inoltre, questo è dovuto al modo ben organizzato e trasparente in cui i paesi guida hanno comunicato, così come il duro lavoro degli sviluppatori del metodo e degli esperti dell'OCSE che hanno rivisto questo metodo".

Guardando indietro, Kristin Schirmer dice: "La nostra curva di apprendimento è stata molto ripida. Ma l'investimento di tempo ed energia è valso la pena: questo successo per le alternative non animali in ecotossicologia è grande e qualcosa che rimarrà".

Fonte: Eawag News

Il test della linea cellulare del pesce spiegato brevemente: www.eawag.ch/de/news-agenda/news-plattform/news/eawag-test-mit-fischzellen-ersetzt-tierversuche/

La ricerca ha ricevuto un premio

Il lavoro dell'Eawag sui metodi di test non animali è di grande importanza. Questo è riconosciuto anche dal Centro di competenza 3R Svizzera (3RCC) così: L'associazione vuole sostituire, ridurre e migliorare gli esperimenti sugli animali e ha assegnato a Kristin Schirmer e Melanie Fischer il premio 3Rs nel 2019 per la loro ricerca. Inoltre, i ricercatori hanno ricevuto circa 251.000 franchi svizzeri dal 3RCC nel 2019. Con questo, stanno lavorando per sostituire il siero fetale di vitello che è attualmente ancora necessario per coltivare le cellule con un mezzo senza siero.

aQuaTox-Solutions

A causa del crescente interesse di aziende, gestori di impianti di trattamento delle acque reflue e agenzie ambientali nell'utilizzo del test come servizio, lo spin-off Eawag è stato fondato nel 2017. aQuaTox-Solutions. È il primo fornitore al mondo di questo e di altri metodi di analisi basati sulle linee cellulari dei pesci. Con la certificazione da parte dell'OCSE, e l'annessa conferma dell'elevata robustezza, trasferibilità e comparabilità, l'interesse per questa procedura di test è destinato ad aumentare ulteriormente.