German Federal Institute for Risk Assessment · Risikocharakterisierung: Margin of Safety (MoS = NOAEL / SED) Ziel: MoS > 100 Risikobewertung der Ingredienzien. 6 Luch, Alternativmethoden

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GGerman FederalInstitute for Risk Assessment

Sicherheit verbrauchernaher Produkte

Andreas Luch

Luch, Alternativmethoden zum Tierversuch und Konsequenzen für die Bewertung, 24.2.2011 Seite 2

Executive Board• Office of President

• Research Coordination

• Controlling/Audit

Departments• Department 1: Human Resources

• Department 2: Risk Communication

• Department 3: Scientific Services

• Department 4: Biological Safety

• Department 5: Food Safety

• Department 6: Chemical Safety

• Department 7: Safety of Consumer Products

• Department 8: Safety in the Food Chain

• Department 9: Experimental Toxicology and ZEBET

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seit 1968 als Beratungsgremium des BGA, BgVV, BfR

Mitglieder

• Wissenschaftler der Universität und der Industrie:Technologie, Toxikologie, Dermatologie

• Behörden (BMELV, BVL, Untersuchungsämter)

• ZEBET

•

Aufgabe der KoKo Beratung des BfR

Aufgabe des BfR Beratung von BMELV u.a. Behörden

Risikokommunikation

Kosmetik-Kommission am BfR


SCCS Scientific Committee on Consumer Safety

� 76/768/EWG Kosmetik-Richtlinie Artikel 8 nennt SCC

"Scientific Committee on Cosmetics",

wissenschaftliches Beratungsgremium der EU-

Kommission

� 1978 Gründung des SCC

� 1997 Nachfolger SCCNFP

� 2004 Nachfolger SCCP

� 2009 SCCS (Scientific Committee on Consumer Safety)

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Kosmetische Mittel

Stoffe..., die ...dazu bestimmt sind, äußerlich...zum Schutz, zur Erhaltung eines guten Zustandes, zur Parfümierung, zur Veränderung des Aussehens oder dazu angewendet zu werden den Körpergeruch zu beeinflussen...

�� Reinigung, Pflege, Verschönerung


• Regelung europäisch: RL 76/768/EWG,→ in deutsches Recht übernommen (KVO)

• §1 Anlage 1: Verbote/Negativliste (z.B: CMR)

• §2 Anlage 2: Eingeschränkt zugelassene Stoffe(z.B. PPD, Haarfärbemittel)

• §3 Anlage 3: Farbstoffe (Max.Konz., Reinheit)

• §3a Anlage 6: Konservierungsstoffe (Max.Konz., Beschränkungen)

• §3b Anlage 7: UV-Filtersubstanzen (Höchstmengen)

• Zulassungsverfahren für Farbstoffe, Konservierungsmittel und UV-Filter(Kriterien nach Notes of Guidance for Testing of Cosmetic Ingredients for their Safety Evaluation, SCCNFP)

• Deklaration sensibilisierender Duftstoffe (26): 0,01% („rinse-off“) bzw. 0,001% („leave-on“)

Regulation bei Kosmetischen Mitteln

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Nationale Regulation bei kosmetischen Mitteln

LFGB Kosmetische Mittel dürfen nicht geeignet sein,

die Gesundheit zu schädigen

� Täuschungsverbot

� Produktregister beim BVL

� Vergiftungsmeldungen

� Kennzeichnung

� NEU: Tattoos werden kosmetischen Mitteln gleichgestellt

Kosmetik-Verordnung

� Negativlisten

� Anwendungseinschränkungen

� Positivlisten

� Deklaration

� Produktdossier

� Inventarliste


Notes of Guidance (SCCNFP):

Toxicological dossier

1.Toxicokinetics

� Skin absorption

� (Distribution,Metabolism)

2. Systemic Toxicity

� Acute Toxicity

� SubchronicToxicity

� (chronicToxicity)

3. CMR

� Genotoxicity

� (Reprotoxicity)

� (Carcinogenicity)

4. Dermatotoxicity

� Irritation of Skin and Mucus

Membranes

� Skin sensitization

� Phototoxicity of UV filters(Irritation, Mutagenicity,Sensitization)

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Basisanforderungen

Die zentralen Elemente der Risikobewertung bei

Bestandteilen kosmetischer Mittel sind:

1. Toxizität auf der Haut

2. Hautresorption

3. Hautsensibilisierung

4. subchronische Toxizität

5. Genotoxizität

6. Erfahrungen beim Menschen


1. Gefährdungspotential(Evidenz: Humandaten > in vivo > in vitro > QSAR)

2. Dosis-Wirkung: No Observed Adverse Effect Level (NOAEL)

3. Exposition: Systemic Exposure Dose (SED)

4. Risikocharakterisierung: Margin of Safety (MoS = NOAEL / SED)

Ziel: MoS > 100

Risikobewertung der Ingredienzien

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Ermittlung des NOAEL

90-Tage (subchronische) Toxizität bei Ratten

Richtlinien: OECD 408 (1998), 96/54/EG, Anhang IV A Teil B.26

Methode• 10 Männchen + 10 Weibchen pro Dosis• 3 Dosierungen + 1 Vehikelkontrolle• dazu Satellitengruppe (Effekte reversibel, persistent oder

verzögert)• Behandlung täglich oral (Gavage, Futter, Wasser)• Limitdosis 1000 mg/kg/Tag

Ergebnis ► Informationen zur Organtoxizität► NOAEL-Wert (mg/kg KG/Tag)► Dosis-Wirkungsbeziehung


Hautresorption

SCCP Notes of Guidance:

1. Ziel ist die Quantifizierung des Transfers durch dieHaut unter Gebrauchsbedingungen

2. Hautresorption in vitro, 2-5 mg Formulierung pro cm2 Haut,Haarfarben 20 mg/cm2

3. Messen von Mengen in Stratum corneum, Epidermis, Dermis und Rezeptorflüssigkeit

4. Addition der Mengen (außer Stratum corneum)

5. Angabe der Hautresorption in µg/cm2

6. Umrechnung in Körperdosis (SED mg/kg KG/Tag)

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Risikobewertung der Ingredienzien:

Toxikologische Daten (Notes of Guidance SCCP/1005/06)

1. Toxikokinetik

� Hautresorption

� (Verteilung,

Metabolismus)

2. Systemische Toxizität

� Akute Toxizität

� Subchronische

Toxizität

� (chronische Toxizität)

� Reprotox:

(Entwicklung +

Reproduktion)

3. Mutagenität / Kanzerogenität

� Genotoxizität

� (Kanzerogenität)

4. Dermatotoxizität

� Haut- und

Schleimhautirritation

� Hautsensibilisierung

� Phototoxizität bei UV-

Filtern

(Irritation, Mutagenität,

Sensibilisierung)

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Dermale Absorption

OECD TG 428 (2004)• Empfehlung von ex vivo humaner Epidermis oder Schweinehaut

• 2002 - 2006 BMBF geförderte Validierung von RhE (EPISKIN, EpiDerm,

SkinEthic) als zusätzliche Alternativen

► keine Tierversuche für Chemikalientestungen mehr nötig !

OECD TG 428 (2004)• Empfehlung von ex vivo humaner Epidermis oder Schweinehaut

• 2002 - 2006 BMBF geförderte Validierung von RhE (EPISKIN, EpiDerm,

SkinEthic) als zusätzliche Alternativen





1. Toxikokinetik

� Hautresorption

� (Verteilung,

Metabolismus)



� Subchronische

Toxizität


� Reprotox:

(Entwicklung +

Reproduktion)


� Genotoxizität



� Haut- und




Filtern


Sensibilisierung)

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Hautreizung und Hautätzung

HautätzungOECD TG 430 (2004)TER (transcutaneous electrical resistance)

OECD TG 431 (2004) human skin model expo 3‘, 1h, 4h, dann MTT

1993-94 Prävalidierung

1996-98 Validierung

2000 akzeptiert in der EU (B.40)

2002 akzeptiert durch die OECD (TG 431)

OECD TG 435 (2006)In vitro membrane barrier test (Corrositex)

HautätzungOECD TG 430 (2004)TER (transcutaneous electrical resistance)

OECD TG 431 (2004) human skin model expo 3‘, 1h, 4h, dann MTT


1996-98 Validierung



OECD TG 435 (2006)In vitro membrane barrier test (Corrositex) Hautreizung expo 1h, 42 h später MTT

OECD TG 439 (2010)

In vitro skin irritation (human skin model)


2001-2004 Optimierung

2004-2007 Validierung



Hautreizung expo 1h, 42 h später MTT

OECD TG 439 (2010)

In vitro skin irritation (human skin model)


2001-2004 Optimierung





Hautreizung und Hautätzung

Durch Kombination der Prüfungmethoden für Hautätzung und Hautreizung können Substanzen nach GHS klassizifiert werden


NInegativnegativ

R38

(Hautreizend)negativpositiv

R34 / R35

(Hautätzend)positivpositiv

ErgebnisHautätzung

(TG 439)

Hautreizung

(TG 431)

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Augenreizung & -ätzung

OECD TG 437 (2009)

Bovine Corneal Opacity & Permeability Test

Identifizierung von stark reizenden oder ätzenden Stoffen

Problem: Opacimeter nicht frei erhältlich

OECD TG 438 (2009)

Isolated Chicken Eye Test Method


Problem: Opacimeter nicht frei erhältlich

Draft TG: Cytosensor Microphysiometer Test


Identifizierung von schwach/nicht-reizenden wasserlöslichenTensiden und tensidhaltigen Mixturen

Problem: Microphysiometer nicht frei erhältlich

Draft TG: Fluorescein Leakage TestIdentifizierung von stark reizenden oder ätzenden Stoffen

Opacimeter (BASF)




1. Toxikokinetik

� Hautresorption

� (Verteilung,

Metabolismus)



� Subchronische

Toxizität


� Reprotox:

(Entwicklung +

Reproduktion)


� Genotoxizität



� Haut- und




Filtern


Sensibilisierung)

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Phototoxizität

OECD TG 432 (2004)In vitro 3T3 NRU Phototoxicity Test1992-1994 Prävalidierung


1996-1998 spezielle UV-Filter Studie



OECD TG 432 (2004)In vitro 3T3 NRU Phototoxicity Test1992-1994 Prävalidierung


1996-1998 spezielle UV-Filter Studie



Zur Unterscheidung von phototoxischen und

nicht-phototoxischen Substanzen ausreichend

► keine Tierversuche für Chemikalientestungen nötig!




1. Toxikokinetik

� Hautresorption

� (Verteilung,

Metabolismus)



� Subchronische

Toxizität


� Reprotox:

(Entwicklung +

Reproduktion)


� Genotoxizität



� Haut- und




Filtern


Sensibilisierung)

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Probleme bei der in vitro Analyse komplexer Endpunkte

Akute (orale/systemische) Toxizität

2006-2011: ACuteTox (EU FP6: € 9.000.000)57 Referenzchemikalien in funktionellen Tests (in vitro/in silico) zu … Absorption,

Distribution, Metabolismus, Exkretion, und spezifische Organtoxizität (einschl. Haemato-, Neuro-, Nephro-, und Hepatotoxizität) wurden getestet auf

• Reproduzierbarkeit

• Vorhersagekraft

• Möglichkeit der Klassifizierung von Chemikalien nach GHS und CLP


Evaluierung von Teststrategie aus 10 potentiell geeigneten Assays

Cytotoxicity• Neutral Red Uptake in 3T3 mouse fibroblasts

• Cytomic panel measuring oxidative stress (intracellular peroxidative activity, intracellular levels of superoxide anion, oxidised DNA base 8-oxoguanine) in HepG2, SH-SY5Y, and A.704 cells

• Cytomic panel for cytotoxicity screening (intracellular Ca2+ levels, mitochondrial membrane potential, plasma membrane potential) in HepG2, SH-SY5Y and A.704 cells

Haematotoxicity• The Cytokine Release Assay using human whole blood (IL-1, IL-6, TNF)

• Inhibition of colony forming unit efficiency in human cord blood-derived cells stimulated withgranulocyte/monocyte-colony stimulating factor (CBC/CFU-GM)

Neurotoxicity• Gene expression (GFAP, HSP-32, MBP and NF-H) in primary rat brain aggregate cultures

• Uridine incorporation measuring the total mRNA synthesis in primary rat brain aggregate cultures

Metabolism• The MTT assay using primary rat hepatocytes (seems more like cytotoxicity of hepatocytes)

Biokinetics• Kinetic parameters: volume of distribution, protein binding, clearance, and intestinal absorption (Caco-

2 cells)

• The estimation of compound passage through the blood-brain barrier using neuronal networks

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Akute Toxizität

Ergebnis:

Die zusätzlichen Endpunkte haben die Prädiktivität des 3T3 NRU Zytotoxizitätstestshinsichtlich der Klassifizierung von Substanzen für orale akute Toxizität nichtwesentlich verbessert3T3 NRU Daten sind prädiktiv für Substanzen mit niedriger / keiner Toxizität (LD50 > 200mg/kg) aber ungenau für Substanzen mit signifikanter / hoher Toxizität

► kompletter Ersatz von Tierversuche nicht absehbar

► betrifft nur einen geringen Anteil der Chemikalien

87% der Chemikalien mit LD50 > 2000mg/ml (ungiftig)

96% aller Chemikalien mit LD50 > 300mg/ml(schwach giftig)




1. Toxikokinetik

� Hautresorption

� (Verteilung,

Metabolismus)



� Subchronische

Toxizität


� Reprotox:

(Entwicklung +

Reproduktion)


� Genotoxizität



� Haut- und




Filtern


Sensibilisierung)

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Hautsensibilisierung/Allergische Kontaktdermatitis

• 15-20% der Bevölkerung sensibilisiert ≥1 Substanz

• >3.000 Substanzen als Auslöser bekannt

• Tierversuche zur Hautsensibilisierung/-reizung (EU-25, 2005):

ca. 60.000 Tiere

[davon für Hautsensibilisierung 22.184 Meerschweinchen und 21.350 Mäuse]

• 7. Änderung der EU-Kosmetikrichtlinie (2009/2013 „deadlines“)

• Sicherheitstoxikologische Bewertungen im Rahmen von REACH


Tests auf Hautsensibilisierung

� Buehler Test (OECD 406)MeerschweinchenInduktion epikutan okklusiv – Auslösung epikutan okklusivAuswertung der Hautreaktion (Erythem)

� Magnusson Kligman Test (OECD 406)Meerschweinchen MaximationstestInduktion intradermal + Adjuvans - Auslösung epikutan okklusivAuswertung der Hautreaktion (Erythem)

� Local Lymph Node Assay (OECD 429)Mäuse, nur Induktion epikutan OhrAuswertung der Lymphozytenproliferation, quantifizierbar

� Epikutantests an Menschen (ethisch umstritten)Induktion mehrmalige Applikation epikutan okklusiv

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Hautsensibilisierung

Mechanismen der Sensibilisierung:

1. Haptenisierung

2. Entzündungsmediatoren aus KC

3. DC-Reifung

4. DC-Migration

5. Proliferation Allergen-spezifischer T-Zellen

KC, KeratinozytDC, dendritische Zelle

Ep

ider

mis

Lym

ph

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Mechanistischer Schritt 1: Haptenisierung

- In silico Tools - OECD (Q)SAR Application Toolbox

Quantitative Struktur-Wirkungs-Beziehung: Vorhersage eines sensibilisierenden Potentials

von strukturverwandten Chemikaliengruppen; Voraussetzung: Messdaten von Chemikalien

zu Toxikokinetik und Toxikodynamik liegen vor

- Peptid-Reaktivitäts-Tests

Vorhersage eines sensibilisierenden Potentials in chemico, d.h. auf der Basis von Daten

zur chemischen Reaktivität und über Bindungsraten an nukleophile Ziele. Direkter Peptid-

Reaktivitäts-Test DPRA in Prävalidierung

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Mechanistischer Schritt 3: Tests mit Keratinozyten und DC

KC - aktivieren Kontaktallergene metabolisch

- haptenisieren Chemikalien

- detektieren DAMPs (damage-associated), PAMPs (pathogen-associated mol patterns), Toxine, Allergene über Inflammasom

- setzen Zytokine frei: IL-1α/ β, IL-6, IL-18, TNFα

Kokultur von KC mit DC:

�� LCSA(loose-fit coculture-based sensitization assay)

CD86, IL-6, MIP-1β

• MUSST: Myeloid U937 Skin Sensitisation Test• h-CLAT: human-Cell Line Activation Test, e.g. THP-1


Hautsensibilisierung

Mehrere vielversprechende Testmethoden sind entwickelt und befinden sich in der Prävalidierungsphase oder Validerungsphase

Risikobewertung für Hautsensibilisierung durch eine integrierte Teststrategieerscheint in absehbarer Zeit (aber erst nach 2013) möglich

Zeitrahmen ist abhängig von

► der zeitnahen Durchführung und effektiven Koordination von Validierungsstudien

► den Akzeptanzprozessen der EU und OECD(beschleunigte Verfahren wurden hier bereits implementiert)

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1. Toxikokinetik

� Hautresorption

� (Verteilung,

Metabolismus)



� Subchronische

Toxizität


� Reprotox

(Entwicklung +

Reproduktion)


� Genotoxizität



� Haut- und




Filtern


Sensibilisierung)


Reproduktionstoxizität

Einige Testmethoden zum Nachweis von embryotoxischen Eigenschaften sind bereits validiert

Zusätzliche Testmethoden wurden entwickelt und befinden sich in der Prävalidierungs-oder Validerungsphase

Probleme vor allem mit der

metabolischen Kompetenz der Systeme

Bestimmung der Bioverfügbarkeit der Teratogene bzw. deren Metaboliten

Grundsätzlich nur durch eine integrierte Teststrategie erfassbar

Zeitrahmen ist abhängig von:

► der zeitnahen Durchführung und effektiven Koordination von Validierungsstudien

► der Definition der Anwendung der Testsysteme

Ersatz von Generationenstudien (Reproduktionstoxizität)

Ersatz der OECD 414 (Embryotoxizität)

► kompletter Ersatz von Tierversuchen nicht absehbar!

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1. Toxikokinetik

� Hautresorption

� (Verteilung,

Metabolismus)



� Subchronische

Toxizität


� Reprotox

(Entwicklung +

Reproduktion)


� Genotoxizität



� Haut- und




Filtern


Sensibilisierung)


Testbatterie von 3 in-vitro Prüfungen

1. Genmutationstest in Bakterien (Ames-Test)

2. Genmutationstest in Säugerzellen (MLA, HPRT)

3. Mikrokerntest (MNT) oder Chromosomenaberration (CA)

Bei positiven Testresultaten sind weitere Tests erforderlich

Nachfolgende in-vivo Tests#

Mikrokerntest, Chromosomenaberrationstest

unplanmäßige DNA-Synthese (UDS)

COMET-Assay, u.a.

→ Prüfung von Mutagenität auf Gen-Niveau, Klastogenität und Aneugenität

# seit 03/2009 verboten für kosmetische Inhaltsstoffe,jedoch Integration in subchronische Toxizitätsprüfungenmöglich bis 03/2013

Genotoxizität/Kanzerogenität

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Testung auf Genotoxizität ohne Tierversuche

Herausforderungen für in-vitro-Tests

● Komplexität der Krebsentstehung

● Vielzahl der Zielorgane

Vorhersagekraft der in-vitro-Tests

● gute Erkennung von Nager-Kanzerogenen (Spezifität: >80%)

● viele "Fehlalarme", d.h. falsch-positive Ergebnisse (Sensitivität: <25%)


Optimierung der tierversuchsfreien Prüfung auf Genotoxizität

Maßnahmen zur Vermeidung falsch-positiver Ergebnisse

● Verwendung von Zelllinien mit mehr Bezug zum Risiko(humane Primärzellen mit Fähigkeit zur Entgiftung, DNA-Reparatur und p53-Zellzykluskontrolle)

● Verwendung einer proliferationsbasierten Zytotoxizitätsmessung

● Begrenzung der maximalen Testkonzentration auf 1 mM oder 0.5 mg/ml

Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheitsbewertung

● Optimierung der Teststrategie

● Testentwicklung (COMET und MNT in Hautmodellen, HET-MNT)(Barriere-Fkt., Metabolismus, Exkretion, DNA-Reparatur, Zellzykluskontrolle)

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Nicht-genotoxische Kanzerogene

# nur noch möglich bis 03/2013

In-vivo Test#

subchronische Toxizitätsprüfung (90-Tage-Test) mit peroraler Verabreichungzur Detektion organtoxischer (adverser) Effekte

Bestimmung der höchsten Dosis ohnefeststellbare nachteilige Wirkung (NOAEL)

Berechnung eines Sicherheitsabstands (MoS)

In-vitro Test

Zelltransformationstest (syrischer Hamsterembryo, SHE)


Schlussfolgerungen für Kanzerogenitätsprüfungen

SCCS-Meinung (2009)

Mit dem Verzicht auf Tierversuche wird eine abschließende Bewertung von neuen kosmetischen Inhaltsstoffen bei Vorliegen von irrelevant positiven Testergebnissen aus in-vitro Genotoxizitätsprüfungen nicht möglich sein.

Aktueller Status

• Kein vollständiger Ersatz von in-vivo Tests bis 2013

• Ersatzmethoden stehen zur Verfügung und werden weiterentwickelt;sie decken jedoch nur ein Teil des komplexen Geschehens ab.

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1. Toxikokinetik

� Hautresorption

� (Verteilung,

Metabolismus)



� Subchronische

Toxizität


� Reprotox

(Entwicklung +

Reproduktion)


� Genotoxizität



� Haut- und




Filtern


Sensibilisierung)


Toxizitätsprüfungen mit wiederholter täglicher VerabreichungRepeated Dose Toxicity (RDT)

in-vivo Toxizitätsprüfungen#

subakut (28-Tage-Test)

subchronisch (90-Tage-Test)

chronisch (≥ 12 Monate)

Je nach relevantem Aufnahmeweg erfolgt eine perorale, dermale oder inhalative Applikation.# nur noch möglich bis 03/2013

Ziel und Prinzip

● Prüfung auf organtoxische (adverse) Effekte

● Bestimmung der höchsten Dosis ohnefeststellbare nachteilige Wirkung (NOAEL)

● Berechnung eines Sicherheitsabstands (MoS)

Hauptzielorgane für Prüfung

LeberNiereHerzLungeNervensystem

Laut SCCS-Statistik der letzten 10 Jahre ist die Leber das am meisten betroffene Organ, gefolgt von der Lunge (Rogiers & Pauwels, unpubl.)

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SCCS-Statistik der RDT-Studien für kosmetische Inhaltsstoffe(2002-2006)

• 113 Substanzen wurden in ein oder mehreren Assays getestet

• 50 Substanzen wurden nur in der 90-Tage-Studie mit peroraler Applikation getestet.

• 90-Tage-Studie mit peroraler Verabreichung wird am häufigsten durchgeführt


Integrierte Teststrategien (ITS) für Repeated Dose Toxicity

• Stoffgruppierung (chemische Kategorie)

• Analogiebetrachtungen (read across)

• Struktur-Funktions-Beziehungen ([Q]SAR)

• Physiologie-basierte toxikokinetische Modellierung (PBTK)

• in-vitro-Tests

• Optimierung von in-vivo-Tests

• Expositions-basiertes Auslassen von Tests (waiving)durch Anwendung des TTC-Konzepts (toxikologische Relevanzschwelle)

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Projekte mit Entwicklung von 'omics-Technologienfür eine prädiktive Toxikologie ohne Tierversuche

PREDICTOMICSVorhersage von chronischer Leber- und Nierentoxizitätfür Pharmaka & Xenobiotika

carcinoGENOMICSVorhersage von genotoxischen und kanzerogenenSchädigungen an Leber, Lunge und Niere durch Chemikalien

Predict-IVProfiling von Pharmaka bezüglich Leber- , Nieren- undNeurotoxizität


Schlussfolgerungen für Repeated Dose Toxicity (RDT)

SCCS-Meinung (2009)

RDT-Prüfungen zum Ausschluss systemisch-toxischer Risiken sind ein Schlüsselelement für die Sicherheitsbewertung neuer kosmetischer Inhaltsstoffe. Ohne solche Daten ist eine Risikobewertung nicht möglich.

Aktueller Status

• Kein vollständiger Ersatz für RDT-Prüfungen bis 2013 !

• bestehende Ersatzmethoden sind geeignet zur Gefahrenerkennung für bestimmte Endpunkte und liefern Informationen über Wirkmechanismenund Toxizitätspotential

• Integrierte Teststrategien statt Einzelmethodenprüfungen sind dasMittel der Wahl

• Weiterer Bedarf an Grundlagenforschung mit Fokus aufToxizitätsmechanismen und -pathways sowie auf biokinetische Modellefür eine in-vivo-in-vitro-Extrapolation

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1. Toxikokinetik

� Hautresorption

� (Verteilung,

Metabolismus)



� Subchronische

Toxizität


� Reprotox

(Entwicklung +

Reproduktion)


� Genotoxizität



� Haut- und




Filtern


Sensibilisierung)


Toxikokinetik

Toxikokinetische Daten fürkosmetische Inhaltsstoffe werdennur unter bestimmten Umständengefordert.

Mit dem Verbot aller Tierversuchejedoch erlangen toxikokinetische Dateneine zentrale Bedeutung für diein-vitro/in-vivo-Extrapolation.

ADME:

AbsorbtionDistributionMetabolismusExkretion

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Absorption

Stratum corneum

primäre Keratinozyten

Keratinozyten-Zelllinien(HaCaT)

Vollhaut

künstliche Haut(PAMPA)

QSAR

Diffusion-Reaktions-Modelle

Co-Kultur pulmonarerZelllinien

Lungenepithel-Zelllinien(A549, Calu-3)

Lungengewebe

Primäre Lungenzellen

in-silico Modelle

in silico in vitro ex vivo

„intestinale“ epithelialeZelllinien (Caco-2)

Darmgewebe

künstliche intestinaleMembranen (PAMPA)

QSAR

Modellspektrum für tierversuchsfreie Ansätze

Dermale Aufnahme Inhalative Aufnahme Orale Aufnahme

Absorption & Metabolismus Absorption & Metabolismus Absorption, Metabolismus& Aktiver Transport


Distribution, Metabolismus & Exkretion

Blut-Plazenta-Schranke

Blut-Hirn-Schranke

Blut/Gewebe-Verteilung

Blut-Hoden-Schranke

Plasmaprotein-Bindung

QSAR

in silico in vitro ex vivo

Distribution

Induktions-Assays

Bioaktivierungs-Assays

Metabolische Clearance

QSARExpertensysteme

Pharmacophore-Modellierung

Zielprotein-Modellierung

Metabolismus (Leber)

Metabolitenmetabolisierende EnzymeAddukteoxidativer StressCYP-Induktion

Verteilungskoeffizienten,Permeabilität

Exkretion

in vitro / in silico-Methodenfür renale Exkretion undGallenausscheidung amwenigsten entwickelt.

In-silico-Modelle für renaleExkretion schwer zu etablieren (Problem: Implementierung sekretorischer und reabsorptiver Prozesse)

Modellspektrum für tierversuchsfreie Ansätze

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Teststrategie für eine tierversuchsfreie Toxikokinetik

1. Expositionsabschätzung und in-vitro-Prüfung zur Klärung, ob eine Absorption unter dem vorgesehenen Verwendungsszenario wahrscheinlich ist

2. Im Falle einer relevanten Absorption wird die systemische Exposition über eine Physiologie-basierte toxikokinetischeModellierung abgeschätzt


Schlussfolgerungen für Toxikokinetik

SCCS-Meinung (2009)

• validierte Ersatzmethoden für alle Bereiche der ADME noch nicht vorhanden

• geeignete in-vitro-Methoden für Absorptionstestungen über Haut und Verdaungstrakt; liefern auch nützliche Infos zur Biotransformation

• toxikokinetische Daten nur unter bestimmten Umständen gefordert;jedoch hohe Relevanz für in-vitro / in-vivo-Extrapolation

Aktueller Status

• Physiologie-basierte toxikokinetische (PBTK) Modelle sind das Mittel der Wahlzur Integration der Daten aus in-vitro / in-silico-Modellen sowie zur Extrapolation auf die in vivo-Situation

• viele Einzelmethoden bereits validiert oder in der Phase der (Prä)Validierung

• ein PBTK-basierter Ansatz könnte in 5-7 Jahren verfügbar sein

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BU

ND

ES

INS

TIT

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RIS

IKO

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RT

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G Danke für Ihre

Aufmerksamkeit

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Andreas Luch

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