Hepatic 3D spheroids: the next generation of testing in toxicology (SPHERTOX)

Alternativer til dyreforsøk har lenge vært ettertraktet i toksikologi for å vurdere kjemikaliers sikkerhet mer effektivt. Dette gjelder både av etiske hensyn og for å redusere kostnadene ved eksperimentelle studier. Europeisk lovgivning har de seneste årene krevd at flere kjemikalier skal vurderes for fare – og dette øker behovet for testing av både toksisitet og kjemikaliers potensial for akkumulering i organismer (biokonsentrasjon (BC)). Dette har ført til økt fokus på å ta i bruk ikke-animalske, alternative testmetoder. Hovedfokus har vært på fisk. Nylige fremskritt innen cellebaserte metoder for fisk har resultert i standardiserte tester med korte eksponeringstider og lavere kostnad. Per i dag er det imidlertid ingen cellemodell som kan estimere langsiktig fare av toksiske og langsomt metaboliserte kjemikalier for den akvatiske miljøet. SPHERTOX-prosjektet vil derfor undersøke leverceller fra regnbueørret (RT), og finne ut av hvor godt egnet disse cellene er til formålet. Fokus skal være på når cellene danner mer naturtro leverstrukturer som sfæroider. Med prosjektet er målet å generere teoretiske og eksperimentelle data for å utvikle og evaluere neste generasjons økotoksikologiske testmetoder for fisk. Resultater fra disse metodene skal sammenlignes med eksisterende celle- og dyremodeller. Det foreslåtte arbeidet forventes å ha en betydelig innvirkning på hvordan data fra cellebaserte metoder brukes både direkte og i beregningsmodeller for å redusere dyreforsøk. Videre vil det i SPHERTOX-prosjektet etableres en kommunikasjonsplattform for å sikre spredning av resultatene til flere interessenter. Prosjektet ledes av Norsk institutt for vannforskning (NIVA), og har samarbeidspartnere fra ledende universiteter og selskaper i USA, Storbritannia og Sveits.

Alternatives to animal testing have long been sought by implementing the 3Rs (refinement, reduction and replacement), to more efficiently assess the safety of chemicals, endorse ethical considerations and reduce costs of experimental studies. Regulatory legislations have in recent years required more chemicals to be assessed for hazard, increasing the need for toxicity and bioconcentration (BC) testing. Thus, efforts to implement (non-animal) alternative bioassays, with key focus on fish, has intensified. Recent advances within in vitro fish acute toxicity and BC assessment has resulted in standardized tests with short exposure times. There is currently no satisfying in vitro model accommodating chronic toxicity testing and/or BC assessment of chemicals with low biotransformation rate. The SPHERTOX project will therefore investigate the suitability of hepatic 3D spheroids of Rainbow trout (RT) to accommodate such, both alone and in co-culture with RT gill cells. This proposal seeks to provide both basic and applied knowledge by generating theoretical and experimental data to develop and evaluate the next-generation ecotoxicological methodologies for fish for end-users within the academic, industry and regulatory community. The proposed work will be performed through a multi-disciplinary approach, developing and applying novel and established computational (in silico) and experimental methods to compare towards existing in vitro and in vivo testing data. The proposed work is expected to have a significant impact on how in vitro data is utilized both directly and in silico to reduce animal testing. SPHERTOX will establish a communication platform towards multiple stakeholders to ensure dissemination of the outputs of the project. The project will be led by the Norwegian Institute for Water Research, with the objective to endorse early career researchers and enroll one PhD student to perform cutting-edge science, with the support of senior researchers.