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Workshop “ Prepararsi al 2011 “Workshop “ Prepararsi al 2011 “

Milano, 15 dicembre 2010

Workshop “ Prepararsi al 2011 “Workshop “ Prepararsi al 2011 “

Ralf KnaufRalf Knauf

ProgettoProgetto

Toxicity prediction from alternative tests and Toxicity prediction from alternative tests and Toxicity prediction from alternative tests and Toxicity prediction from alternative tests and

toxicogenomics approachestoxicogenomics approaches

Il TEAMIl TEAM

CENTRO REACH

MILANO

ISTITUTO

FARMACOL.

MARIO NEGRI

MILANO

ARPA

EMILIA ROMAGNA

CTR CAVR

BOLOGNA

LRI LRI –– Long Range Research Initiative Long Range Research Initiative ––CEFIC CEFIC

Request Request LRILRI--AIMT2AIMT2::

Toxicogenomics as mechanistic readouts from in vitro Toxicogenomics as mechanistic readouts from in vitro studies studies

Submitted: 31 August 2010Submitted: 31 August 2010

Funding: € 500.000

Timing: beginning 2011 for up to 3 years


SSponsoring research to help address some of the priorities ponsoring research to help address some of the priorities

of the European public health strategy and of the European public health strategy and

addressing also many of the environmental objectives of addressing also many of the environmental objectives of

the EU.the EU.


LRI provides financial support for independent research in LRI provides financial support for independent research in 4 focus areas : 4 focus areas :

-- Environmental fate and effects of chemical substances Environmental fate and effects of chemical substances -- Environmental fate and effects of chemical substances Environmental fate and effects of chemical substances

-- Environmental and human exposure assessment Environmental and human exposure assessment

-- Risk assessment methodologies Risk assessment methodologies

-- Endocrine disruptionEndocrine disruption


MissionIdentify and fill gaps in our understanding of the hazards posed by chemicals Improve methods available for assessing the associated risks

Strategic researchStrategic researchIntelligent testing strategiesHealth impact of complex environmentsAcceptance of new technologies and products

ValueNetwork of expertsEngagement with scientific communityHigh-quality applied science


- High scientific quality

- Relevant to strategic research areas

- Delivering in time for developments - Delivering in time for developments (political,regulatory, scientific)

- Issues from Cefic membership addressed

- Balance between different areas


12 years existence

4-5 Mio EUR /Year financing4-5 Mio EUR /Year financing

over 100 projects to date

over 40 projects ongoing


The current research areas are addressing key public The current research areas are addressing key public concerns:concerns:

Development of intelligent testing (including alternatives Development of intelligent testing (including alternatives to animal testing)to animal testing)to animal testing)to animal testing)

Understanding the effects of chemicals in complex Understanding the effects of chemicals in complex environmentsenvironments

Public acceptance of new technologiesPublic acceptance of new technologies


Request for proposals deadline 31 Aug 2010:Request for proposals deadline 31 Aug 2010:

LRILRI--B8 B8 -- THRESHOLD OF TOXICOLOGICAL CONCERN (TTC) FOR INHALATION THRESHOLD OF TOXICOLOGICAL CONCERN (TTC) FOR INHALATION EXPOSURE EXPOSURE

LRILRI--EMSG56 EMSG56 -- THE CAPACITY OF THE ENDOCRINE SYSTEM TO COPE WITH THE CAPACITY OF THE ENDOCRINE SYSTEM TO COPE WITH COMBINED EXPOSURE TO EXOGENOUS ENDOCRINE ACTIVE SUBSTANCES AT COMBINED EXPOSURE TO EXOGENOUS ENDOCRINE ACTIVE SUBSTANCES AT ENVIRONMENTALLY RELEVANT CONCENTRATIONS ENVIRONMENTALLY RELEVANT CONCENTRATIONS ENVIRONMENTALLY RELEVANT CONCENTRATIONS ENVIRONMENTALLY RELEVANT CONCENTRATIONS

LRILRI--EMSG55 EMSG55 -- COMPARISON OF NATURAL AND SYNTHETIC ENDOCRINE ACTIVE COMPARISON OF NATURAL AND SYNTHETIC ENDOCRINE ACTIVE COMPOUNDS COMPOUNDS -- ASSESSMENT OF POTENTIAL COMBINATORY EFFECTS ASSESSMENT OF POTENTIAL COMBINATORY EFFECTS

LRILRI--ECO17 ECO17 -- EVALUATION OF TEST METHODS FOR MEASURING TOXICITY TO EVALUATION OF TEST METHODS FOR MEASURING TOXICITY TO SEDIMENT ORGANISMS SEDIMENT ORGANISMS

LRILRI--AIMT2 AIMT2 -- TOXICOGENOMICS AS MECHANISTIC READOUTS FROM IN VITRO TOXICOGENOMICS AS MECHANISTIC READOUTS FROM IN VITRO STUDIESSTUDIES ( our proposal )( our proposal )


Request Request LRILRI--AIMT2AIMT2::

Toxicogenomics as mechanistic readouts from in vitro Toxicogenomics as mechanistic readouts from in vitro studies studies

Submitted: 31 August 2010Submitted: 31 August 2010

Funding: € 500.000

Timing: beginning 2011 for up to 3 years

Premessa ProgettoPremessa Progetto

• I metodi alternativi sono stati proposti in sostituzione dei test sull’animale per la identificazione del profilo tossicologico e ecotossicologico dei composti chimici

• Al momento nessun test alternativo, preso singolarmente, può ritenersi sufficientemente predittivo per sostituirsi completamente all’informazione complessa che si ricava dai dati sperimentali sull’animalecomplessa che si ricava dai dati sperimentali sull’animale

• Tuttavia l’integrazione di approcci innovativi sia che richiedano saggi di laboratorio o si basino su metodologie computed-assisted possono fornire strumenti potenti in grado di identificare la pericolosità di composti chimici, individuarne il meccanismo d’azione e consentirne la classificazione ai fini regolamentativi.

Obiettivo del progettoObiettivo del progetto

Utilizzare modelli cellulari in vitro, rappresentativi di organi

bersaglio, approcci di tossicogenomica e metodologie QSAR per

sviluppare un metodo alternativo per la predizione della tossicità sviluppare un metodo alternativo per la predizione della tossicità

dei composti chimici, con particolare riferimento alla tossicità a

dose ripetuta

Tossicità a doseTossicità a dose--ripetutaripetuta

• Comprende gli effetti tossicologici generali che si verificano in conseguenza di un'esposizione quotidiana ripetuta a una sostanza– per una parte della durata della vita

• esposizione sub-acuta– Test sull’animale a 28 giorni (orale TG407; dermico TG 410; inalatorio TG413)410; inalatorio TG413)

• esposizione sub-cronica– Test sull’animale a 90 giorni (orale TG408; dermico TG411; inalatorio TG413)

– Per la maggior parte della durata della vita• esposizione cronica

– Test sull’animale roditore per 12-24 mesi

Gli endGli end--point da considerare nello studio (secondo le lineepoint da considerare nello studio (secondo le linee--guida)guida)

• Gross lesions• Tissue masses of tumours (including

regional lymph nodes)• Blood smears (in case of anaemia,

enlarged thymus, lymphadenopathy)• Lymph nodes• Mammary glands

• Small intestine (Swiss roll method)• Colon• Liver• Gall-bladder• Pancreas• Spleen• Kidneys• Mammary glands

• Salivary glands• Sternebrae, femur or vertebrae

(including bone marrow)• Pituitary• Thymus• Trachea• Lungs• Heart• Thyroid• Oesophagus• Stomach

• Kidneys• Adrenals• Bladder• Prostate• Testes• Ovaries• Uterus• Brain (coronal sections at three levels)• Eyes• Spinal cord

La nostra proposta: i modelli cellulariLa nostra proposta: i modelli cellulari

Fegato– Cellule HepG2

• Linea cellulare di epatoma umano

• Considerato il miglio modello per studi di tossicogenomica applicata all’epatossicità

Mammella e interferenza endocrina– Cellule T47D

• Cellule derivate per effusione pleurica da carcinoma duttale

• Esprimono numerosi recettori ormonali e sono, quindi, particolarmente adatte per studiare

all’epatossicità

Polmone– Cellule A549

• Cellule epiteliali alveolari basali di adenocarcinoma umano

• Modello particolarmente adatto per lo studio della nanotossicologia

quindi, particolarmente adatte per studiare composti con interferenza endocrina

Cervello– Cellule gliali a diverso grado di

differenziamento disponibili presso il laboratorio Arpa

La nostra proposta: i composti di riferimentoLa nostra proposta: i composti di riferimento

• Uno degli aspetti più importanti e delicati del progetto è la scelta dei composti di riferimento

• I criteri di selezione si basano su:• Aspetti intrinseci della sostanza

– Sufficiente purezza– Sufficiente stabilità

• Aspetti scientifici– Disponibilità di dati da studi sull’animale

» Tossicologici» Tossicogenomici

• Aspetti di natura e interesse commerciale– Rilevanza industriale– Disponibilità commerciale

La nostra proposta: gli strumenti interpretativiLa nostra proposta: gli strumenti interpretativi

• Tossicogenomica– Trascrittomica

Tecnica che consente di analizzare la modulazione dei geni di un intero genoma in risposta a una esposizione ad un agente esterno.

La risposta che si ottiene:– E’ specifica e unica per

• Modelli in silico

– Approccio solido e già largamente utilizzato nell’ambito delle esigenze espresse dal REACH

– Nell’ambito di questo progetto l’abbinamento classico delle struttura chimica con le caratteristiche biologiche – E’ specifica e unica per

ogni classe di composti con uguale meccanismo d’azione (fingerprint)

– Consente di delineare meccanismo e modo d’azione dei composti testati

– Consente di definire indici appropriati per ulteriori valutazioni (NOTEL in sostituzione della NOAEL)

caratteristiche biologiche (tossicità ripetuta d’organo, interferenza endocrina) si arricchirà del contributo dei dati forniti dai profili di espressione

(fingerprint)

L’organizzazione L’organizzazione del progettodel progetto


Numero di proposte ricevute dal CEFIC per i 5 temi: 40

Numero di proposte ricevute dal CEFIC inviate per il tema

specifico: 14 - di cui 4 dall’Italiaspecifico: 14 - di cui 4 dall’Italia

Progetto assegnato all’Istituto Fraunhofer ( D )

Grazie per la Vostra attenzioneGrazie per la Vostra attenzione

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