Bases Científicas dos Métodos Alternativos ao Uso de Animais

Bases Científicas dos
Métodos Alternativos ao Uso de Animais
Eduardo Pagani MD PhD
Gerente de Desenvolvimento de Fármacos do LNBio
Coordenador da RENAMA no LNBio
Raciocínio Toxicológico Clássico
Talidomida introduzida em 1957 como antiemético
para gestantes sem ser testada em humanos.
http://www.chm.bris.ac.uk/motm/thalidomide/start.html
Por que desenvolver e implementar
métodos alternativos ao uso de animais?
• Ética
• Economia de:
– Recursos
– Tempo
• Melhora do potencial preditivo
Millions of 2000 $
Out-of-Pocket and Capitalized Costs
per Approved Drug
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
802
466
336
403
282
121
Preclinical
Clinical
Out-of-Pocket
Total
Capitalized
Source: DiMasi et al., J Health Economics 2003;22(2):151-185
H. Olson et al. Toxicology Letters 102-103 (1998) 535-538
O raciocínio toxicológico clássico
• Cumpriu seus objetivos mas,
• Apresenta problemas éticos;
• Consome muito tempo e dinheiro;
• Apresenta limitações para a predição de risco:
– Supervaloriza a segurança em detrimento do acesso.
– Não é adequado para idiossincrasias.
– Evoluiu pouco nas últimas décadas principalmente em função de
implicações regulatórias.
Quais as iniciativas em curso para
métodos mais baratos, mais
rápidos e mais preditivos?
Métodos in silico
• Simulações feitas por computador
• Avalia propriedades farmacológicas por
comparações com substâncias já conhecidas
• Utiliza extensas bases de dados disponíveis
• É rápido e barato
Development of a Successful New Drug
(Total Cost ~$900 mm)
Fonte: Tufts University - 2003
Co lo c a ç ã o
15
Vig ilâ n c ia S a n itá ria
Fase
IV
Re g is tro
1
A
N
O
S
2
D e s e n v o lv im e n to
4
0
P e s qu is
aB á s ic
a
Te s te s Clín ic o s
(Hu m a n o s )
2-5
Fase
II
5
Fase I
250
S u bs tâ n cia s
Depósito da Patente
Fase
III
5,000 - 10,000
S u bs tâ n c ia s
Te s te s P ré Clín ic o s
(An im a is l)
S in te s e
Ex a m e &
Es c o lh a
S ou rc e : P h RMA
Farmacocinética
Lipinski, C.A. et al. (1997) Experimental and computational approaches to estimate solubility
and permeability in drug discovery and development settings. Adv. Drug Deliv. Rev. 23, 3–25
Toxicidade
Projeto eTOX
MetaDrug™
• Mecanismo de ação, toxicidade e efeitos em outros alvos,
• Banco de dados com mais de 600.000 compostos
• Prediz os metabólitos gerados com base em regras empíricas.
ACD/Toxicity
• Predição de efeitos nos sistemas: cardiovascular, digestório,
urinário, hematopoiético, respiratório e endócrino.
• Predição de genotoxicidade
• Predição da interação com o canal de potássio (hERG) –
(toxicidade cardiovascular).
• Predição de irritação da pele.
MetaDrug
Tanimoto prioritization
(TP), a maior similaridade
estrutural com alguma
molécula do set de
treinamento.
ACD/Labs Percepta
Predictors
PhysChem Modules
Absolv
Aqueous Solubility
Boiling Point
LogD
LogP
pKa
Sigma
Other PhysChem Descriptors
ADME Modules
Blood Brain Barrier Permeation
Cytochrome P450 Inhibitors
Cytochrome P450 Substrates
Distribution
Maximum Recommended Daily Dose
Oral Bioavailability
Passive Absorption
P-gp Specificity
PK Explorer
Regioselectivity of Metabolism
Toxicity Modules
Acute Toxicity
Aquatic Toxicity
Endocrine System Disruption
Genotoxicity
Health Effects
hERG Inhibition
eye and skin Irritation
Resultados
Métodos in vitro
1- Vias de Toxicidade
Tox21
A maioria das toxinas conhecidas
age em poucas vias:
• A maioria das hepatotoxinas atua na apoptose induzida pelo TNF.
• Muitas neurotoxinas interferem com o metabolismo do cálcio.
• Muitas imunotoxinas interferem com o receptor Aryl Hydrocarbon (AhR)
linfocitário.
• Muitas substâncias que interferem com o sistema endócrino se ligam a
receptores esteroidais.
• A maioria das interações medicamentosas ocorre por interferência com o
citocromo P450.
• Muitos compostos mutagênicos possuem grupos aldeídos ou são
metabolizados em substâncias que os possuem.
Leist M, Hartung T, Nicotera P. The dawning of a new age of toxicology.
ALTEX. 2008;25(2):103-14. PubMed PMID: 18551234.
Toxicology in the 21st Century (Tox21)
• Federal collaboration between NIH, EPA and
FDA.
• Aimed at developing better toxicity assessment
methods.
• Established in 2008, on Pathways of Toxicity
(PoT) concept.
• Completed HTS in 2800 compounds > 50 assays.
• Data published at PubChem and ToxCast.
• The second phase is testing 10,000 compounds
at NCGC.
• Consortium partners will develop a range of
secondary and tertiary follow-up assays to
further define and characterize activities
identified in initial high-throughput screens.
2- Toxicidade local
Pele Humana Reconstituída
http://www.skinethic.com/pageLibre000101af.asp
Métodos Alternativos Validados - OECD
• Absorção pela Pele
–
Test No. 428; 23 Nov 2004: Skin Absorption: In Vitro Method
• Corrosão da Pele
–
–
–
Test No. 430; 26 July 2013: In Vitro Skin Corrosion: Transcutaneous Electrical Resistance Test Method
(TER)
Test No. 431; 26 July 2013: In Vitro Skin Corrosion: Reconstructed Human Epidermis (RHE) Test Method
Test No. 435; 17 Aug 2006: In Vitro Membrane Barrier Test Method for Skin Corrosion
• Irritação da Pele
–
Test No. 439; 26 July 2013: In Vitro Skin Irritation - Reconstructed Human Epidermis Test Method
• Irritação Ocular
–
–
•
Fototoxicidade
–
•
Test No. 437; 26 July 2013: Bovine Corneal Opacity and Permeability Test Method for Identifying i)
Chemicals Inducing Serious Eye Damage and ii) Chemicals Not Requiring Classification for Eye Irritation
or Serious Eye Damage
Test No. 438; 26 July 2013: Isolated Chicken Eye Test Method for Identifying i) Chemicals Inducing
Serious Eye Damage and ii) Chemicals Not Requiring Classification for Eye Irritation or Serious Eye
Damage
Test No. 432; 23 Nov 2004: In Vitro 3T3 NRU Phototoxicity Test
Genotoxicidade
–
Test No. 476; 21 July 1997: In vitro Mammalian Cell Gene Mutation Test
3- Toxicidade Sistêmica
Principais Áreas da Toxicologia Sistêmica
Altex 31, 3/14
Alergia
• Direct Peptide Reactivity Assay (DPRA)
• KeratinoSens - Nrf2/Keap1/ARE Pathway
• SenCeeTox® Skin Sensitisation Assay -Toxicogenômica
Toxicidade reprodutiva
Toxicidade Doses Repetidas
Toxicocinética & Farmacocinética
Cultura de Tecidos Humanos
Pele Humana Reconstituída
http://www.skinethic.com/pageLibre000101af.asp
Pulmão
https://www.youtube.com/watch?v=52IL9gemyDw
Rim
Coração
Videos
https://www.youtube.com/watch?v=S6t30-abqCY
https://www.youtube.com/watch?v=52IL9gemyDw
Human on a Chip
Profissionais envolvidos
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Biólogos moleculares e celulares
Microbiologistas
Fisiologistas
Farmacologistas
Imunologistas
Biotecnólogos
BioEngenheiros
Bioinformatas
Clínicos
Perspectivas
Altex 31, 3/14
In Vitro Testing Industrial Platform
Recomendations May, 2013
• Industry and regulatory bodies should not wait for complete
suites of alternative tests to become available, but should
begin working with methods available right now
• Share information (communication), harmonization and
standardization (coordination), commitment
• How alternative methods can be used in research and
development before formal implementation in regulations
should be considered.
Russell, W.M.S. and Burch, R.L.
The Principles of Humane Experimental Technique Methuen,
London, 1959
• Reduction: obtain comparable
information from fewer animals.
• Replacement: use of non-animal methods
whenever it is possible to achieve the
same scientific aims.
• Refinement: alleviate or minimize
potential pain, suffering or distress and
enhance animal welfare.
Obrigado!
[email protected]
Fone: 19 3512 1099