Quantitative in vitro - in vivo extrapolation. Analysis of 19 compounds of varying embryotoxic potency

Abstract

Dierproeven zijn niet altijd eenvoudig te vervangen door in vitro testen (uitgevoerd in reageerbuizen of petrischaaltjes). Dat illustreert onderzoek van het RIVM. Bestaande onderzoeksgegevens uit een in vitro test gericht op ontwikkelingsstoornissen zijn getoetst op hun bruikbaarheid. Het gaat hierbij om stoornissen in de ontwikkeling van rattenembryo's als gevolg van blootstelling aan chemische stoffen. Dit soort alternatieven wordt ontwikkeld onder invloed van maatschappelijke bezwaren tegen dierproeven (in vivo) ten behoeve van kwantitatieve risicobeoordeling. In de onderzochte 'Whole Embryo Culture'-test worden rattenembryo's in vitro blootgesteld aan verschillende concentraties van een bepaalde stof. Vervolgens wordt bekeken bij welke concentratie (in vitro) de effecten overeenkomen met effecten in het intacte dier (in vivo). Dit werd voor 19 verschillende stoffen onderzocht. Er blijkt een duidelijke relatie te zijn tussen de gemeten potentie in in vitro- en in vivo testen, maar de ruis (onzekerheid) in deze relatie is erg groot (circa factor honderd). Dit wordt voor een deel veroorzaakt doordat de beschikbare in vivo studies op verschillende manieren zijn uitgevoerd (bijvoorbeeld doordat zwangere ratten op verschillende dagen van de dracht aan stoffen zijn blootgesteld). Ook zouden verschillen waarmee een lichaam stoffen opneemt of uitscheidt een rol kunnen spelen. Deze studie beschrijft een eerste aanzet om deze verschillen te verdisconteren. Zelfs als deze aspecten worden meegewogen blijft de onzekerheid in de uitkomst groot. Gegeven deze onzekerheid is het volledig vervangen van de in vivo dierstudie door de 'Whole Embryo Culture' test voor kwantitatieve risicobeoordeling vooralsnog niet haalbaar.

Animal tests can not always simply be replaced by in vitro tests (carried out in test tubes or petri dishes). This is underlined by research at the National Institute for Public Health and the Environment (RIVM). Existing research data from an in vitro test on developmental effects have been evaluated for their usefulness. This concerns disturbances in the development of rat embryos due to exposure to chemicals. This kind of alternative tests are being developed due to the public objection to animal tests (in vivo) for the purpose of quantitative risk assessment. In the investigated 'Whole Embryo Culture' assay rat embryos are exposed to various concentrations of a particular chemical. Next, it is determined at which concentration (in vitro) effects occur that are similar to those in the whole animal (in vivo). This was investigated for 19 different substances. There appears to be a clear relationship between the determined potencies in the in vitro and in vivo tests, but the scatter (uncertainty) in this relationship is very large (about a factor of hundred). This can partially be explained by the different ways in which the in vivo tests have been performed (the pregnant rats are for example exposed at different days in the gestation). In addition, differences in the uptake or excretion of a substance by the body could play a role. This study describes a first initiative to account for these differences. Even if these aspects are taken into account, the uncertainty in the outcome remains large. Given this uncertainty, the full replacement of the in vivo animal test by the 'Whole Embryo Culture' assay for quantitative risk assessment is hitherto not feasible.