Supporting REACH - Development of building blocks of a module for intelligent testing of data-poor organic substances

Abstract

De nieuwe EU-regelgeving met betrekking tot de productie en het gebruik van chemische stoffen (REACH) streeft naar een verbetering van de kwaliteit van een gezonde leef- en werkomgeving. Stoffen komen direct en indirect in het arbeids- en leefmilieu terecht. Op dit moment is voor veel stoffen onbekend wat de gevaren zijn voor de volksgezondheid en de effecten op de leefomgeving. Binnen REACH wordt onder andere gestreefd naar een minimalisatie van het gebruik van proefdieren. Aan de andere kant moet in de komende jaren een inhaalslag gemaakt worden om essentiele kennislacunes weg te nemen. Hierbij dient zoveel mogelijk gebruik gemaakt te worden van bestaande stofgegevens, waarbij het essentieel is om de beschikbare informatie zo efficient mogelijk te gebruiken. In dit rapport worden enkele bouwstenen uitgewerkt van een module voor een geintegreerde teststrategie (ITS in REACH-termen) voor data-arme stoffen. Dit is gedaan voor twee stofgroepen: carbamaten en organofosfaat-esters. Dit zijn twee stofgroepen met diverse toepassingen terwijl het ontbreekt aan kennis over hun lot en effecten in het milieu. De aandacht ligt bij dit uitgewerkt voorbeeld op het voorspellen van de aquatische toxiciteit van zowel de uitgangsstoffen als van hun metabolieten.

The new EU legislation for industrial chemicals, REACH, obliges registrants to collect all available relevant information on the intrinsic properties of a substance. Many of these properties are unknown and/or even impossible to measure. For this reason, one of the so-called REACH implementation projects provides a general guidance on Intelligent (or Integrated) Testing Strategies (ITSs), with the aim of optimizing the use of available data and reducing animal testing. In this context, data-poor chemicals are a particularly difficult challenge. We report here the first steps towards the development of a module for dealing with data-poor chemical classes. The focus of our research was on the development of methods that use chemical structure as the sole input parameter for predicting the toxicity of specific organic substances (in this case, carbamates and organophosphate esters, and their metabolites) to aquatic organisms. Methods such as these are eagerly awaited as they are essential for the successful implementation of REACH. Carbamates and organophosphate esters were selected as the chemical classes to be studied because, despite their large application volumes, a relatively limited amount of information is available on their fate and effects in the environment. The report describes how the formation of metabolites of the specific chemicals can be predicted with the QSAR-based computer programme CATABOL. Quantum-chemical descriptors of the substances and their metabolites were computed by CHEM3D. Based on these descriptors, structure-activity relationships were developed to predict the toxicity of the starting compounds and their metabolites to aquatic organisms.