Descubren una nueva herramienta digital que podría sustituir algunas pruebas en animales

La herramienta arroja resultados muy similares y, en algunas ocasiones, más concluyentes que los experimentos con animales. El reto está en materias más complejas como el cáncer.

El nuevo sistema digital iguala e incluso mejora los resultados obtenidos con las pruebas en animales

Un equipo de toxicólogos acaba de dar a conocer una herramienta digital de detección de seguridad química que podría reducir en gran medida la necesidad de seis pruebas en animales comunes. Esas pruebas representan casi el 60% de los 3 a 4 millones de animales estimados que se utilizan anualmente en las pruebas de riesgo en todo el mundo.

La herramienta ha sido construida sobre una base masiva de datos de estructuras moleculares y datos de seguridad existentes. Esta herramienta parece coincidir y algunas veces mejorar los resultados de las pruebas con animales en materias como la sensibilización de la piel y la irritación ocular. Sin embargo, existen limitaciones... El método no es capaz de evaluar con seguridad el riesgo de que un químico provoque cáncer. Tampoco queda clara la disposición de las agencias reguladoras a adoptar un enfoque distinto al testado en animales.

Aún así, "Estamos realmente entusiasmados con el potencial de este modelo", dice la toxicóloga Nicole Kleinstreuer, subdirectora de un centro que evalúa alternativas a la experimentación con animales en el Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental (NIEHS) en Durham, Carolina del Norte. Kleinstreuer, que no participó en el trabajo, agrega que usar "el big data ... para construir modelos predictivos es una vía extremadamente prometedora para reducir y reemplazar las pruebas en animales".

La mayoría de las naciones desarrolladas requieren nuevas sustancias químicas que pasan a entrar al circuito comercial. La sustancias deben superar algunas pruebas de seguridad. Sin embargo, la práctica tradicional de exponer conejosratas y otros animales a los productos químicos para evaluar los riesgos enfrenta crecientes objeciones públicas y preocupaciones por los costos, lo que ayuda a impulsar la búsqueda de alternativas. En los Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en inglés) ha estado respaldando la investigación en nuevas formas de evaluar los productos químicos a través de programas como el Toxicity Forecaster (ToxCast). Y en 2016, el Congreso aprobó una ley de seguridad química actualizada, la Ley de Control de Sustancias Tóxicas (TSCA), que ordena a los reguladores federales tomar medidas para reducir el número de animales que las empresas usan para probar compuestos por seguridad.

Un enfoque es utilizar lo que ya se conoce sobre la seguridad de los compuestos existentes para predecir los riesgos que plantean los nuevos productos químicos con estructuras moleculares similares sin, por ello, usar seres vivos.

En 2016, un equipo dirigido por Thomas Hartung, de la Facultad de Salud Pública Bloomberg de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, dio un paso hacia ese objetivo reuniendo datos de pruebas sobre 9.800 sustancias químicas reguladas por la Agencia Europea de Sustancias y Preparados Químicos (ECHA) en Helsinki. Luego mostraron que los productos químicos con estructuras similares pueden tener efectos similares en la salud, como ser irritantes.

El equipo de toxicólogos de Hertung ha ido un paso más allá, ampliando su base de datos a 10 millones de estructuras químicas al agregar información de la base de datos pública PubChem y del Programa Nacional de Toxicología de EE.UU. Luego, compararon las estructuras y propiedades toxicológicas de cada posible par de compuestos en su base de datos creando un vasto mapa de similitud que agrupa compuestos por estructura y efecto. Finalmente, probaron el modelo: le pidieron que predijera el perfil toxicológico de un químico elegido al azar vinculándolo a "vecinos" similares en el mapa y comparó los resultados con seis pruebas reales en animales del compuesto.

Se han obtenido mejores resultados que con las pruebas en animales 

En promedio, la herramienta computacional reprodujo los resultados de la prueba animal el 87% del tiempo. Eso es mejor de lo que pueden hacer las pruebas en animales. Al revisar la literatura existente, el grupo de Hartung descubrió que las repetidas pruebas con animales replicaban los resultados del pasado solo el 81% del tiempo, en promedio. "Este es un hallazgo importante", declaró Hartung, porque los reguladores a menudo esperan que los métodos alternativos a las pruebas en animales sean reproducibles en el umbral del 95%, un estándar que incluso las pruebas con animales no cumplen. 

"Nuestros datos muestran que podemos reemplazar seis pruebas comunes, que representan el 57% de las pruebas de toxicología animal en el mundo, con predicciones basadas en computación y obtener resultados que dan más confiaza", afirmó Hartung. "Y podría ayudar a eliminar la duplicación de esfuerzos", agregó. El equipo descubrió, por ejemplo, que 69 productos químicos se probaron cada uno al menos 45 veces por separado usando la llamada prueba del conejo Draize, un método que implica colocar un producto químico en el ojo del conejo y que ha recibido una gran oposición pública.

El método de detección tiene debilidades. Aunque puede predecir efectos simples como la irritación, puntos más complejos como el cáncer están fuera de su alcance, dice Mike Rasenberg, que dirige la unidad de Evaluación Computacional y Difusión de la ECHA. "Este no será el final de las pruebas en animales", predice, "pero es un concepto útil para analizar la toxicidad simple".

Se estima que Europa aceptará sin problema el nuevo sistema 

La pregunta ahora es cómo los reguladores verán el método. Rasenberg cree que los reguladores europeos lo aceptarán para puntos finales simples porque cumple los criterios de validación para los llamados modelos cuantitativos de relación estructura-actividad. 

En los Estados Unidos, el centro NIEHS está trabajando en la validación del método. Y una vez que esta se complete, la EPA "podrá revisar los resultados de la evaluación para determinar cómo y si se pueden usar para informar de químicos evaluados bajo TSCA", dijeron los funcionarios en un comunicado. "Si la evaluación es favorable, este tipo de modelos podrían usarse junto con otras herramientas como ToxCast para informar de peligros a nivel de detección o clasificar/priorizar grandes cantidades de sustancias". 

Hartung dice que espera que el método de detección también sea de interés para los países que se están preparando para implementar nuevas leyes químicas, como Turquía y Corea del Sur. 

Mientras tanto, los investigadores se han asociado con Underwriters Laboratories, con sede en Northbrook, Illinois, para poner la herramienta a disposición de las empresas que quieran analizar los productos antes de enviarlos a revisión regulatoria.

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