Fraunhofer-Gesellschaft 由弗劳恩霍夫项目开发
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ExpoCube使人们能够接触各种可吸入物质，并以高重现性和必要的剂量控制对其进行测试
信用:弗劳恩霍夫项目/拉尔夫莫尔 仍然需要来自动物研究的数据来评估物质对人类的安全性
然而，弗劳恩霍夫毒理学和实验医学研究所项目已经与来自13个国家的39个合作伙伴在一系列项目上展开合作，所有这些项目都有一个共同的目标:实现范式转变——从动物实验转向更深入地了解化学物质是如何工作的
在德国，试验动物的数量几年来基本保持不变
根据德国联邦食品和农业部(BMEL)的数据，2018年共有2，825，066只动物被用于动物实验
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汉诺威弗劳恩霍夫项目的电子毒理学部门的负责人西尔维亚·埃舍尔正在寻求开发替代动物试验的方法
“在我们研究所，我们与各种团体合作，研究化学风险评估的新概念，”化学家解释说
她举出的两个例子是进出口毒性和EU-毒性风险项目
这两个项目都旨在开发基于人类细胞系和器官切片的测试策略，旨在减少并从长远来看取代动物实验
更好更保守的选择 目标是开发一种不仅更保守而且更好的替代方案
在传统的动物试验中，科学家观察在施用试验物质后，毒性作用的开始，例如炎症或相关器官的组织变化
特别是，他们试图确定连续接触某种物质是否会损害生物体，或者低浓度(如每天从空气中吸收的浓度)是否仍然不重要
“在EU-毒性风险和进出口毒性中，我们正在研究导致观察到的毒性效应的作用模式
鉴于我们使用的是人体测试系统，而不是动物测试，我们非常希望结果能与人类更加相关，”埃舍尔说，并指出这种方法的好处
弗劳恩霍夫项目的一些工作组参与了作为EU-毒性风险项目一部分进行的九个案例研究中的三个
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体外测试系统工作组的负责人坦贾·汉森目前正在研究挥发性化合物的毒理学，以二酮为例
这类物质最著名的代表是二乙酰，一种天然存在于黄油中的化合物
例如，工业化生产的版本被用来给爆米花赋予黄油风味
人体组织模拟 人吸入二乙酰会怎样？会损害肺部吗？为了回答这些问题，埃舍尔和汉森使用了弗劳恩霍夫研究所开发的一种仪器
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这使他们能够模拟挥发性物质对细胞和组织的影响
为了模拟肺部的情况，科学家们使用在气液界面膜上培养的人类支气管上皮细胞
气态二乙酰通过磷分子在这些细胞表面传递
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然后用生化方法检查对细胞的影响
在对基因表达进行全面分析后，研究人员可以确定细胞激活或失活了哪些基因
然后，他们利用这些数据来确定细胞内哪些信号通路被激活
这些可能是导致产生引起炎症的信使物质的信号途径
在下一步，调查进展到器官水平
在这里，研究人员使用从人类肺部培养的活组织切片，这些切片拥有实际器官的许多功能
与细胞培养一样，肺切片现在暴露于磷中的双乙酰
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然后进行分析
为了模拟人体内吸入物质的行为，项目合作伙伴使用了被称为“计算机方法”的复杂计算模型
“这些计算机辅助模型能够高度精确地再现生物体如何吸收、分布和排泄吸入物质
埃舍尔解释说:“结合体外和计算机数据，我们可以更准确地了解二乙酰等物质是如何损害肺部的。”
使用相似物质的数据 将替代方法纳入风险评估的第一步是通读法
如果一种新的化学物质要按照这种方法被批准，第一个任务是寻找相似的物质，其毒物学数据已经存在于动物试验中
在读取方法中，这些数据被应用到新的化学物质中
“这种方法已经在使用了
然而，在实践中，仍然很难证明两种化学物质如此相似，以至于它们确实具有相同的毒性，”埃舍尔说
“这就是为什么监管机构通常不接受通读方法
" 在案例研究中，项目团队调查了几组密切相关的物质，并收集了全面的体外和电子数据
根据这些研究，他们能够证明替代方法完全能够确定结构相关材料的毒性
咨询监管机构 EU-毒物风险项目不仅涉及大学、研究所和公司，还涉及监管机构
如果这些新的综合测试策略要取得成功，与为监管机构工作的毒物学家进行密切磋商是至关重要的
因为只有国家和欧盟当局批准这些新开发的毒性评估程序，动物试验才能被取代
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