Výzkumný tým z centra RECETOX úspěšně završil projekt na hodnocení mužské reprodukční toxicity bez využití zvířat

„Přibývá důkazů o negativních trendech v oblasti mužského reprodukčního zdraví, jako je nárůst případů mužské neplodnosti a rakoviny varlat. Chemikálie narušující endokrinní systém, zkráceně EDC, jsou diskutovány jako jedna z hlavních příčin těchto škodlivých trendů. V centru RECETOX se dlouhodobě zabýváme nebezpečností látek a v rámci tohoto projektu jsme se zaměřili na metody jejich hodnocení. Zatímco se v současnosti v regulační toxikologii nejvíce využívá testování na zvířatech, my se snažíme zapojit metody studující účinky látek na buněčné a tkáňové úrovni,“ vysvětluje hlavní řešitelka projektu Iva Sovadinová.

Důležitost zkoumání komplexních směsí látek

Kromě zavádění nových metod byl projekt inovativní také v tom, že se výzkumníci zaměřují na studování komplexních směsí, nikoliv pouze na jednotlivé látky tak, jako tomu bylo dříve. „I když jsme zpravidla v prostředí obklopeni směsmi látek, rozhodování o tom, zda mají být látky zakázány nebo ne, jsou založeny na vlivu jednotlivých látek. Proto nás zajímá v tomto projektu především hodnocení účinků směsí látek na mužské reprodukční zdraví,“ dodává Sovadinová.

Výsledky výzkumu

Podle hypotézy výzkumného týmu EDC směsi negativně ovlivňují reprodukční zdraví mužů tím, že narušují množství a funkce Leydigových buněk, které jsou zodpovědné za produkci pohlavních hormonů ve varlatech. Projekt zkoumal toxicitu těchto směsí pomocí různých metod a přístupů. Využitím konceptu drah škodlivých účinků (AOP) byla seskládána baterie testů, které kombinovaly vliv směsí na buněčné modely testikulárních buněk s reportérovými liniemi a lipidomikou. V rámci projektu byly vyvíjeny pokročilé 3D modely Leydigových buněk (včetně lidských). Také byla využita in vitro toxikokinetika a její nástroje pro lepší převedení laboratorních výsledků na reálné situace.

„Reprodukční toxicitu směsí látek, jako jsou ftaláty v plastech, zpomalovače hoření, organochlorované nebo perfluorované látky, jsme studovali dvěma přístupy. V prvním jsme se snažili z toxicity jednotlivých látek predikovat účinek jejich směsí a porovnat ho s toxicitou směsi stanovené experimentálně. V druhém případě jsme využívali reálné směsi látek, jejichž složení již bylo publikované, popřípadě jsme si je sami z našich epidemiologických a biomonitorovacích studií modelovali,“ říká Iva Sovadinová.

Další část výzkumu byla zaměřena na studium mechanismů působení těchto EDC směsí s využitím konceptu drah škodlivých účinků (AOP) a lipidomiky. Zjistilo se, že v případě organochlorovaných směsí je klíčovým mechanismem buněčně specifická akumulace lipidů a celkové narušení jejich metabolismu a homeostázy v testikulárních buňkách, což vede až k narušení mužského reprodukčního zdraví.

Limity in vitro testování na zvířatech a další kroky

Poslední část se týkala vývoje in vitro modelů Leydigových buněk včetně lidských a pokročilých třírozměrných modelů. Účelem bylo vyvinout buněčné modely, které by relevantněji stanovovaly účinky látek a jejich směsí na lidské zdraví. „V současnosti využívané testy na zvířatech neodráží reálnou situaci z mnoha důvodů. Laboratorní zvířata jsou si hodně geneticky podobná a jejich reprodukční systém nefunguje úplně stejně jako u lidí. Během regulačních testů jsou často vystavena vysokým dávkám látek v krátkém čase, nehodnotí se směsi látek a u chronických onemocnění, jako je právě námi zkoumaná infertilita, mají navíc vliv další faktory, které u testů na zvířatech chybí, například životní styl,“ vysvětluje Iva Sovadinová.

Z výše jmenovaných důvodů mohou testy na zvířatech selhávat jak v hodnocení účinnosti, tak bezpečnosti látek, což je dobře patrné například na vývoji léčiv. Pouze 5-10 % léků testovaných na zvířatech v preklinických studiích se dostane až k lidem. Proto se skupina Ivy Sovadinové pokoušela vyvinout 3D in vitro testikulární model založený na kmenových buňkách. V projektu se povedlo dojít do určité fáze vývoje tohoto modelu, který bude pokračovat i po skončení projektu.

Budoucí aplikace a význam výzkumu

V širším slova smyslu byl tedy projekt pouze jedním dílem mozaiky na cestě k budoucí podobě hodnocení bezpečnosti látek. Tak, jako se dříve používal jeden test na jeden typ toxicity, je nyní naopak cílem vytvořit baterii testů, kde se testované látky budou moci jednodušeji prioritizovat – nejdříve projde větší množství látek jednodušším a rychlým screeningem a následně pouze vybrané z nich projdou složitějšími testy.