Protectiveness of NAM-based hazard assessment - which testing scope is required?

Autores de IIS La Fe
Participantes ajenos a IIS La Fe
- Zobl, Walter
- Bitsch, Annette
- Blum, Jonathan
- Boei, Jan J. W. A.
- Capinha, Liliana
- Carta, Giada
- Davoli, Enrico
- Drake, Christina
- Fisher, Ciaran P.
- Heldring, Muriel M.
- Islam, Barira
- Jennings, Paul
- Leist, Marcel
- Pellegrino-Coppola, Damiano
- Schimming, Johannes P.
- Snijders, Kirsten E.
- van de Water, Bob
- van Vugt-Lussenburg, Barbara M A
- Walker, Paul
- Wehr, Matthias M.
- Wijaya, Lukas S.
- Escher, Sylvia E.
Grupos
Abstract
Hazard assessment (HA) requires toxicity tests to allow deriving protective points of departure (PoDs) for risk assessment irrespective of a compound's mode of action (MoA). The scope of in vitro test batteries (ivTB) thereby necessitated for systemic toxicity is still unclear. We explored the protectiveness regarding systemic toxicity of an ivTB with a scope, which was guided by previous findings from rodent studies, where examining six main targets, including liver and kidney, was sufficient to predict the guideline scope-based PoD with high probability. The ivTB comprises human in vitro models representing liver, kidney, lung and the neuronal system covering transcriptome, mitochondrial dysfunction and neuronal outgrowth. Additionally, 32 CALUX- and 10 HepG2 BAC-GFP reporters cover a broad range of disturbance mechanisms. Eight compounds were chosen for causing adverse effects such as immunotoxicity or anemia in vivo, i.e., effects not directly covered by assays in the ivTB. PoDs derived from the ivTB and from oral repeated dose studies in rodents were extrapolated to maximum unbound plasma concentrations for comparison. The ivTB-based PoDs were one to five orders of magnitude lower than in vivo PoDs for six of eight compounds, implying that they were protective. The extent of in vitro response varied across test compounds. Especially for hematotoxic substances, the ivTB showed either no response or only cytotoxicity. Assays better capturing this type of hazard would be needed to complement the ivTB. This study highlights the potentially broad applicability of ivTBs for deriving protective PoDs of compounds with unknown MoA. Animal tests are used to determine which amount of a chemical is toxic (threshold of toxicity) and which organs are affected. In principle, the threshold can also be derived solely from tests with cultured cells. However, only a limited number of cell types can practically be tested, so one challenge is to determine how many and which types shall be tested. In animal studies, only few organs including liver and kidney are regularly among those most sensitively affected. We explored whether a cell-based test battery representing these sensitive organs and covering important mechanisms of toxicity can be used to derive protective human thresholds. To challenge this approach, eight chemicals were tested that primarily cause effects in organs not directly represented in our test battery. Results provided protective thresholds for most of the investigated compounds and gave indications how to further improve the approach towards a full-fledged replacement for animal tests.
Datos de la publicación
- ISSN/ISSNe:
- 1868-596X, 1868-8551
- Tipo:
- Article
- Páginas:
- 302-319
- PubMed:
- 38048429
- Factor de Impacto:
- 1,058 SCImago ℠
- Cuartil:
- Q1 SCImago ℠
ALTEX Spektrum Akademischer Verlag GmbH
Documentos
- No hay documentos
Filiaciones
Filiaciones no disponibles
Keywords
- NAMs; benchmark dose modelling; qIVIVE; systemic toxicity; tiered hazard assessment
Proyectos y Estudios Clínicos
DESARROLLO DE UN MODELO HEPATOCELULAR HUMANO DIFERENCIADO PARA ESTUDIOS DE METABOLISMO Y POTENCIAL INDUCTOR DE NUEVOS FARMACOS
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
SAF2003-09353 . 2003
A-CUTE-TOX
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
LSHB-CT-2004-512051-ACUTE TOX . FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA . 2005
DESARROLLO DE NUEVAS ESTRATEGIAS DIAGNOSTICAS BASADAS EN EL ESTUDIO DE LA CAPACIDAD METABOLIZANTE DE LA PIEL Y DEL PAPEL DE LAS CELULAS DENDITRICAS EN LA INDUCCION DE LAS REACCIONES ALERGICAS FRENTE A FARMACOS
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
PARTIC PI05/2290 - FUND IMABIS . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III; FUNDACION FIMABIS . 2007
DEVELOPMENT OF A HIGH THROUGHPUT GENOMICS-BASED TEST FOR ASSESSING GENOTOXIC AND CARCINOGENIC PROPERTIES OF CHEMICAL COMPOUNDS IN VITRO
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
CARCINOGENOMICS . COMISION EUROPEA . 2006
LINTOP
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
LSHB-CT-2006-037499 - LINTOP . FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA . 2005
MECANISMOS TRNACRIPCIONALES IMPLICADOS EN LA ETIOLOGIA DEL HIGADO GRASO NO ALCOHOLICO. ESTUDIOS EN UN MODELO CELULAR HUMANO DE ESTEATOSIS Y APLICACION AL TRANSPLANTE DE HEPATOCITOS EN TERAPIA CELULAR.
Investigador Principal: RAMIRO JOVER ATIENZA
PI07/0550 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2007
TU HOSPITAL INVESTIGA PARA TI
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
CCT005-07-00936 . 2007
PROYECTO CAIBER
CAI08/01/0061 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III; FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA . 2009
FORINVITOX
Investigador Principal: MARÍA JOSÉ GÓMEZ-LECHÓN MOLINER
FORINVITOX 1, START UP 2 . REMA; UNIVERSIDAD AUTONOMA BARCELONA; FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA . 2008
RED DE INNOVACION EN TECNOLOGIAS MEDICAS Y SANITARIAS - RED ITEMAS
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
RD09/0077/00156 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2010
CREACION Y MEJORA DE INFRAESTRUCTURAS EN MEDICINA REGENERATIVA
Investigador Principal: FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA
PLE2009-0141 ACI-PLAN E . MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION; FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA . 2009
MECANISMOS TRANSCRIPCIONALES IMPLICADOS EN EL HIGADO GRASO NO ALCOHOLICO DE ORIGEN METABOLICO E IATROGENICO: INFLUENCIA DE LA RESISTENCIA A LA INSULINA
Investigador Principal: RAMIRO JOVER ATIENZA
PI10/00194 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2010
METABONOMICA Y CITOMICA COMO NUEVOS PARADIGMAS Y ESTRATEGIAS EXPERIMENTALES PARA EL ESTUDIO DE LOS MECANISMOS DE HEPATOTOXICIDAD DE FARMACOS, PREDICCION DE SU POTENCIAL HEPATOTOXICO Y LA TRANSICION DE HEPATITIS I ATROGENICA A AUTOINMUNE.
Investigador Principal: MARÍA TERESA DONATO MARTÍN
PI10/00923 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2010
INNOVALIV: INNOVATIVE STRATEGIES TO GENERATE HUMAN HEPATOCYTES FOR TREATMENT OF METABOLIC LIVER DISEASES: TOOLS FOR PERSONALIZED CELL THERAPY
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
278152_INNOVALIV_PE_CASTELL_FP7-HEALTH-2011-two-st . COMISION EUROPEA . 2011
PROGRAMA DE TECNICO DE APOYO. MODALIDAD EMPRESAS
Investigador Principal: FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA
PTA2012-8060-E . MINISTERIO DE ECONOMIA Y COMPETITIVIDAD . 2013
SOLICITUD DE CENTRO I+D RAMON Y CAJAL
Investigador Principal: MARÍA ÁNGELES TORMO MAS
RYC-2012-12246 . MINISTERIO DE ECONOMIA Y COMPETITIVIDAD; FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA . 2014
APROXIMACIONES METABONÓMICAS PARA EL ESTUDIO DE LA HEPATOTOXICIDAD IDIOSINCRÁSICA CON BASE METABÓLICA Y LA IDENTIFICACIÓN DEL AGENTE CAUSAL.
Investigador Principal: MARÍA TERESA DONATO MARTÍN
PI13/00986 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III; FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA . 2014
ESTEATOSIS HEPÁTICA POR MEDICAMENTOS: NUEVOS MECANISMOS Y BIOMARCADORES APLICABLES AL DESARROLLO FARMACÉUTICO Y A UNA TERAPIA MÁS RACIONAL EN PACIENTES CON SÍNDROME METABÓLICO.
Investigador Principal: RAMIRO JOVER ATIENZA
PI13/01470 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III; FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA . 2014
PLATAFORMA DE INNOVACION EN TECNOLOGIAS MEDICAS Y SANITARIAS - ITEMAS
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
PT13/0006/0020 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2014
PLATAFORMA DE UNIDADES DE INVESTIGACION CLINICA Y ENSAYOS CLINICOS
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
PT13/0002/0032 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III; FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA . 2014
DESARROLLO DE UNA ESTRATEGIA BASADA EN ANÁLISIS METABOLÓMICO PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL HÍGADO DONANTE ANTES DE SU IMPLANTE. VALIDACIÓN CLÍNICA MEDIANTE ESTUDIO MULTICÉNTRICO PROSPECTIVO.
PI14/00026 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III; FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO LA FE DE LA COMUNIDAD VALENCIANA . 2015
ADQUISICIÓN DE UNA PLATAFORMA BIG DATA PARA EL ANÁLISIS Y LA GESTIÓN DE DATOS MULTI-ÓMICOS Y CLÍNICOS ORIENTADA A LA MEDICINA DE PRECISIÓN.
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
FUFE15-EE-3906 . MINISTERIO DE ECONOMIA Y COMPETITIVIDAD . 2016
HEPATOTOXICIDAD IDIOSINCRÁSICA POR FÁRMACOS: ESTRATEGIAS IN VITRO PARA DIAGNÓSTICO RETROSPECTIVO, ATRIBUCIÓN DE LA CAUSALIDAD Y EVALUACIÓN DEL POTENCIAL RIESGO CLÍNICO EN PACIENTES SUSCEPTIBLES.
Investigador Principal: MARÍA TERESA DONATO MARTÍN
PI16/00333 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2017
Nuevos mecanismos y biomarcadores diagnósticos en la colestasis iatrogénica.
Investigador Principal: RAMIRO JOVER ATIENZA
PI17/01089 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2018
EUTOXRISK21. AN INTEGRATED EUROPEAN ‘FLAGSHIP’ PROGRAM DRIVING MECHANISM-BASED.
Investigador Principal: JOSÉ VICENTE CASTELL RIPOLL
681002_EUTOXRISK_CASTELL_H2020-PHC-33-2015 . COMISION EUROPEA . 2016
Evaluación preclínica de nuevas fuentes celulares y biomateriales en terapia celular para el tratamiento metabolopatías congénitas y fallo hepático.
Investigador Principal: LAIA TOLOSA PARDO
PI18/00993 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2019
Tu hospital investiga RRI.
Investigador Principal: ANA ISABEL JUAN ROCH
FCT-18-14018 . FUNDACION ESPAÑOLA PARA LA CIENCIA Y LA TECNOLOGIA . 2019
IMPROVING FEASIBILITY OF LIVER CELL THERAPY: NEW CELL SOURCES AND STRATEGIES TO IMPROVE THE CLINICAL OUTCOME. (PROYECTO)
Investigador Principal: LAIA TOLOSA PARDO
CP16/00097 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2017
ESTANCIA DE PERSONAL INVESTIGADOR DOCTOR EN CENTROS DE INVESTIGACION RADICADOS FUERA DE LA COMUNIDAD VALENCIANA. Laia Tolosa Pardo
Investigador Principal: LAIA TOLOSA PARDO
BEST2020/144 . CONSELLERIA DE EDUCACION . 2020
Susceptibility factors and non-invasive biomarkers for liver steatosis induced by valproate in pediatric epileptic patients.
Investigador Principal: RAMIRO JOVER ATIENZA
PI20/00690 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2021
Nuevas tecnologías traslacionales para el tratamiento de enfermedades hepáticas: preacondicionamiento del hígado, nuevas fuentes celulares y biomateriales en terapia celular.
Investigador Principal: LAIA TOLOSA PARDO
PI21/00223 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2022
ESTUDIO DE LA TOXICIDAD EN PLASMA INDUCIDA POR AGENTES QUIMIOTERÁPICOS.
Investigador Principal: JOSÉ ANASTASIO MONTERO ARGUDO
CARDIOTOX CLÍNICO
Characterisation of human variability in Toxicodynamics: towards the development of quantitative Adverse Outcome Pathways (qAOPs).
Investigador Principal: LAIA TOLOSA PARDO
OC/EFSA/SCER/2021/03 . EUROPEAN FOOD SAFETY AUTHORITY . 2021
Biomarcadores metabolicos y otros factores predictivos del sindrome de obstrucción sinusoidal (SOS) en el transplante de progenitores hematopoyeticos
Investigador Principal: JAIME SANZ CABALLER
PI22/01749 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2023
Contrato PFIS 2022. Estela Villanueva Badenas
Investigador Principal: LAIA TOLOSA PARDO
FI22/00082 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2023
Contrato Sara Borrell 2022. ROS TARRAGA, PATRICIA
Investigador Principal: LAIA TOLOSA PARDO
CD22/00052 . INSTITUTO DE SALUD CARLOS III . 2023
HAPLO-iPS-GENERATION OF HUMAN INDUCED PLURIPOTENT STEM CELLS FROM HAPLO-SELECTED CORD BLOOD SAMPLES.
Investigador Principal: LAIA TOLOSA PARDO
OC-2021-1-25466 . 2022
Biomarcadores metabolómicos y otros factores predictivos del síndrome de obstrucción sinusoidal (SOS) en el trasplante de progenitores hematopoyéticos.
Investigador Principal: JUAN BAUTISTA MONTORO GÓMEZ
TPH-EO-SOS-2022 . 2022
Nuevos modelos multicelulares personalizados para el tratamiento y estudio de las enfermedades hepáticas
Investigador Principal: LAIA TOLOSA PARDO
CNS2022-135425 . MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION . 2023
Cita
Zobl W,Bitsch A,Blum J,Boei JJWA,Capinha L,Carta G,V,Davoli E,Drake C,Fisher CP,Heldring MM,Islam B,Jennings P,Leist M,Pellegrino D,Schimming JP,Snijders KE,TOLOSA L,van de Water B,van Vugt BMA,Walker P,Wehr MM,Wijaya LS,Escher SE. Protectiveness of NAM-based hazard assessment - which testing scope is required?. ALTEX-Altern. Anim. Exp. 2023. 41. (2):p. 302-319. IF:4,500. (2).