Россия
Рассмотрена попытка поиска альтернативных путей оценки воздействия химических опасных веществ
химические опасные вещества, тестирование in vitro, тестирование in vitro, эксперимент, токсикология
В настоящее время современное производство невозможно представить без использования химических веществ. На всем жизненном цикле производства товаров химические вещества играют решающую роль в современной промышленности. Однако вместе с этим и появляются серьезные вопросы о безопасности их использования.
Воздействие опасных химических веществ в процессе профессиональной деятельности может привести к острым отравлениям, аллергическим реакциям, онкологическим заболеваниям, влиянию на репродуктивную функцию, мутагенному воздействию и связанным с долгосрочным воздействием, приводящим к хроническим профессиональным отравлениям с изолированным или сочетанным поражением различных органов и систем.
Оценка опасности химических веществ требует систематического и научно обоснованного подхода [1]. В первую очередь, необходимо ознакомиться со свойствами химических опасных веществ, с которыми предстоит работать: изучение химической структуры, физических и химических свойств, токсикологического профиля, включая данные о воздействии на организм человека и окружающую среду, а также учитываются:
- процессы, в которых используются вещества;
- оборудование, связанное с их применением;
- профессиональные задачи работников, которые будут с ними взаимодействовать.
Сложилось так, что химические опасные вещества идентифицируются с помощью широкого спектра синонимов, связанными с их химическими формулами. Изготовители (уполномоченные изготовителем лица), импортеры химической продукции для ее идентификации используют сведения о химических веществах и смесях, содержащихся в реестре химических веществ и смесей Союза [2, 3].
Для оценки вредного воздействия химических веществ используется наука «Токсикология», в современном понимании – это наука о вредном воздействии на человека, животных и растения химических соединений, поступающих из окружающей среды – среды обитания (производственной, коммунальной, бытовой, природной и пр.) [4].
Одним из основных направлений в современной токсикологии является исследование патологических изменений организма при острых и хронических токсических воздействий химических веществ. Оценка химической безопасности традиционно основывалась на испытаниях с использованием животных, но отраслевые положения законодательства Европейского Союза (ЕС) уже много лет продвигают замену, сокращение и усовершенствование таких испытаний, но не всегда представляется возможность замены в связи с невозможностью проведения прямых исследований или заменой альтернативными методами оценки воздействии. При анализе альтернативных методов необходимо учитывать физико-химические свойства исследуемого препарата и его агрегатное состояние (или лекарственную форму) [5].
Для оценки воздействия химических веществ проводится серия экспериментов in vitro и in vivo, они во многом похожи, однако между ними есть очень большая разница.
«In vitro» означает как исследования «в стекле», это исследования в пробирках вне живого организма, в условиях экспериментальной научной лаборатории, с использованием клеточных культур или тканей, полученных от живых организмов. Использование клеточных культур и тканей, извлеченных из живых организмов и помещенных в искусственную среду, позволяет проводить контролируемые исследования в лабораторной среде и изучать влияние внешних факторов на исследуемый объект, но все же данный метод анализа не способен дать полную картину о реакциях, происходящих в организме в целом, для получения результатов требуется дополнительные исследования в более сложных условиях для подтверждения их достоверности.
In vitro сосредоточено на изучении специфических компонентов организма, в то время как in vivo позволяет исследователям изучать функционирование организма в целом.
«In vivо» в дословном переводе будет обозначать «внутри живого», то есть, это исследования на живых организмах, например, насекомых, животных или людях. Эти эксперименты обычно проводятся в рамках клинических исследований, испытаний. Исследования на живых организмах дают более полное представление о физиологических и биологических процессах, происходящих в реальных условиях. Хотя эксперименты, проводимые данным способом, являются сложными из-за использования животных или людей в качестве объектов исследования, но позволяют получить более надежные и точные результаты, чем аналогичным методом in vitro.
Предпочтительным объектом исследования при проведении данных испытаний является использование мелких животных с коротким временем жизни – мышей, крыс и других грызунов, собак, обезьян; в отдельных случаях используют иные виды животных. Всех их специально разводят и содержат в определенных условиях. Для решения некоторых фармакологических задач подопытных животных разводят методами генной инженерии, которые дают отличные модели для экспериментов [6].
Не всегда представляется возможным применение результатов проведенного эксперимента на животных для оценки воздействия на людей, так как результаты проведенных испытаний могут значительно отличаться от результатов воздействия на человека.
Рисунок 1 - Распределение вовлеченных животных в исследования
In vivo является более реалистичным и ближе к реальной ситуации в организме, но требует большего участия живых организмов. В целом в мире в экспериментах задействованы более 100 млн. лабораторных животных в год [7]. По данным Европейского Союза, основная часть животных вовлечена в медицинские исследования (65 %), фундаментальные научные исследования (в т.ч. военные, космические и др.) – 26 % животных, тесты на токсичность (косметика, новые промышленные соединения) – 8%, сфера образования – 1% (рис.1) [8].
Кроме соображений о благополучии и защите животных, связанных со снижением их количества при использовании в экспериментах, немаловажным аспектом поиска и внедрения альтернативных методов являются экономические преимущества, предполагалось, что внедрение исследования in vitro позволит существенно снизить финансовые затраты на исследования. По результатам проведенных исследований и подсчету экономических затрат на внедрение альтернативных методов анализа показал, что экономические показатели не снизились, как предполагалось. Так, на исследования токсичности in vivo в 2017 г. было затрачено 4,4 млрд. долларов, а на in vitro в этом же году – примерно 6,3 млрд. долларов со среднегодовым темпом роста 6,6 %. Вероятно, это связано с тем, что тест-системы in vitro достаточно высокотехнологичны и поэтому довольно дороги, а также их количество возрастает по сравнению с исследованиями in vivo [7].
Экономическая выгода при выборе не всегда оправдана и должна оцениваться при выборе методов, на сегодняшний день использование альтернативных методов не приводит к существенному снижению затрат на исследования. Довольно дорогими остаются наиболее информативные методы, такие как модели реконструированной кожи или уникальные клеточные линии. Не всегда применение методов in vitro полностью отвечает на вопросы, касающиеся безопасности химических веществ, особенно лекарственных препаратов.
Исследования как in vitro, так и in vivo имеют свой собственный набор преимуществ и недостатков (стоимости, подготовки, этические вопросы, времени получения результатов, полученными результатами (конкретными и детализируемыми или необходимостью подтверждения на добровольцах), правилами тестирования, применения новых методов и протоколов исследований), но комбинация методов in vivo и in vitro позволит подойти к оценке комплексно и в ряде случаев, если не полностью заменить эксперименты на животных, то по крайней мере, позволит сократить количество проведенных исследований с использованием животных.
1. Федеральный регистр потенциально опасных химических и биологических веществ. – Текст: электронный // URL: https://rpohv.ru/online/ (дата обращения 19.11.2024 г.).
2. Карты химической безопасности. – Текст: электронный // URL: https://www.safaework.ru. (дата обращения: 28.09.2024 г.).
3. Технический регламент Евразийского экономического союза «О безопасности химической продукции» (ТР ЕАС 041/2017). – Текст: непосредственный.
4. Смит Дж.А., Ван ден Брук Ф.А.Р., Канто Марторелл Дж., Хакбарт Х., Руксенас О., Зеллер В. Принципы и практика этического анализа экспериментов на животных по всей Европе: Краткое изложение отчета Рабочей группы FELASA по этической оценке экспериментов на животных // Лаборатория анимации. – 2007. – Том 41. – С. 143-160 doi:https://doi.org/10.1258/002367707780378212. – Текст: непосредственный.
5. Макмаллен П.Д., Андерсен М.Э., Чолева Б., Данник К.М., Дж.К., Мансури К., Минто М.С., Николас К.И., Филлипс М.Б., Слэттери С., Юн М., Клевелл Р.А. Оценка возможностей для расширения ис-пользования альтернативных методов в оценке рисков путем разработки анализов пригодности для использования in vitro // Токсикология in Vitro. – 2018. – Том 48. – С. 310-317 doi:https://doi.org/10.1016/j.tiv.2018.01.027. – Текст: непосредственный.
6. Шелыгин К.В., д.б.н., Кирпич И.А., доц., Леонтьев В.Я., проф., Соловьев А.Г. Использование лабораторных животных в токсикологическом эксперименте (методические рекомендации). – Текст: непосредственный.
7. A Global View of Animal Experi-ments 2014 – Текст: электронный // URL: http://www.lushprize.org/wp-content/uploads/Global_View_of-Animal_Experiments_2014.pdf (дата обращения: 05.10.2024 г.).
8. Животные, которые помогают науке. Available at: – Текст: электронный // URL: http://www.lookatme.ru/ mag/live/ in-spiration-lists/210475- aminals-in-labs. (дата обращения: 09.10.2024 г.).
9. Мейгс Л., Смирнова Л., Ровида С., Лейст М., Хартунг Т. Тестирование на животных и его альтернативы – важнейшая часть экономики // ALTEX. – 2018. – Том 35(3). – С. 275-305. doi:https://doi.org/10.14573/altex.1807041. – Текст: непосредственный.
