XENOSENSE – developing a cell-free biosensor for toxicity testing, environmental monitoring, and risk assessment

For å undersøke om kjemikalier er giftige, har man tradisjonelt brukt dyreforsøk med blant annet fisk, mus og krepsdyr. Dette gir verdifull informasjon om kjemikalienes toksiske egenskaper, men reiser også etiske spørsmål angående bruk av forsøksdyr og dyrevelferd. Derfor har både EU og USA nylig vedtatt konkrete planer for å erstatte dyreforsøk med alternative metoder. EU sitt 3R-direktiv (Replace, Reduce, Refine) står sentralt i overgangen til dyrefrie metoder, som for eksempel cellebaserte laboratorietester (in vitro) og datamodeller (in silico), ofte omtalt som "New Approach Methodologies", eller NAMs. Imidlertid må disse nye metodene være pålitelige og grundig testet for å være fullverdige erstatninger til dyreforsøk. Mange giftige stoffer virker ved å binde seg til spesifikke proteiner i cellene, kalt reseptorer, som styrer viktige prosesser som hormonbalanse, utvikling og immunsystem. Når slike prosesser forstyrres, kan det gi alvorlige helseeffekter. I XENOSENSE-prosjektet utvikles en ny type biosensor basert på kunnskap om slike reseptorer fra ulike arter. Sensoren – som kan ses på som en Lab-on-a-Chip (mikrolaboratorium) – skal raskt kunne vise om et stoff har giftige egenskaper, uten bruk av forsøksdyr. Denne teknologien kan dermed brukes i testing av nye kjemikalier, men også benyttes i miljøovervåking, for eksempel for å avdekke forurensning i havner, elver og kloakk. Målet er en mer effektiv, etisk og bærekraftig måte å håndtere miljøgifter på. Prosjektet ledes fra Universitetet i Bergen med NTNU som forskningspartner og STIM AS og Biosense Laboratories AS som næringslivspartnere.

In the XENOSENSE project, competencies in environmental toxicology, biotechnology, nanotechnology, and computational biology will converge to make radical progress towards ecotoxicology and environmental health research, and also towards regulatory toxicology and the 3Rs of animal research. A recent study suggested that the production and release of novel entities and chemicals has accelerated to a point where we have crossed a “planetary boundary,” threatening both human and environmental health. Around 350,000 different types of chemicals are currently on the international market, with production of existing and new chemicals set to substantially increase in the coming decades. The ultimate goal of 3R research has been the full replacement of animal testing with alternative methods. Yet, we are stille far away from reaching this goal, and our capacity to evaluate the risk of new and existing chemicals lags far behind the need. The core concept of the XENOSENSE project is to develop a transformative method to taking toxicity testing towards not only animal-free, but also cell-free, testing methods, building on the ethical imperative of the 3R principles, by building on the convergence of environmental toxicology, computational biology, biotechnology and nanotechnology, and using collaborative research and co-design with relevant industrial partners directly integrated in the project to develop a versatile Lab-on-a-Chip-based xenosensing biosensor.