Zonder validatie geen vernieuwing

Zonder validatie geen vernieuwing
In het NTC werken 8 kennisinstellingen en 12 bedrijven samen aan het ontwikkelen
van nieuwe methoden voor toxicologisch onderzoek en risicobeoordeling.
De kern van de NTC strategie vormt de toxicogenomics-benadering: vanuit een fundamenteel
begrip van toxiciteit betrouwbare, efficiënte en proefdiervrije testmethoden ontwikkelen voor
het bepalen van de veiligheid van stoffen.
Zonder validatie geen vernieuwing
Het marktpotentieel van nieuwe, dierproefvrije testmethoden voor farmaceutische en chemische
stoffen is zeer groot. Nederland heeft dankzij het Netherlands Toxicogenomics Centre een uitstekende
uitgangspositie om op deze nieuwe markt een leidende rol te spelen. Tenminste, als er middelen
vrijkomen om deze nieuw ontwikkelde testen grondig te valideren. De cruciale stap tussen
wetenschap en markt verloopt immers via een zorgvuldige validatieproces.
Om de veiligheid van mens en milieu zoveel
mogelijk te waarborgen zijn producenten
van (ingrediënten van) farmaceutische,
chemische en voedingsproducten verplicht
hun producten grondig te testen op mogelijk
schadelijke effecten. Dit betreft, zeker
in het geval van farmaceutische producten,
een zeer intensief en langdurig traject
dat hoge kosten met zich meebrengt.
Het bepalen van gezondheidsrisico’s rust
voor een groot deel op het gebruik
van dierproeven. Echter, deze testmethoden
zijn omstreden. Vanuit ethisch perspectief,
maar niet minder vanuit wetenschappelijk
en (bedrijfs)economisch perspectief.
Dierproeven zijn tijdrovend en kostbaar.
Daarbij komt dat de voorspellende waarde
met betrekking tot effecten in de mens
te gering is: de betrouwbaarheid
van voorspellingen van bijvoorbeeld
chronische effecten bedraagt vaak niet meer
dan 60%. Niet verwonderlijk dat veel ogen
zijn gericht op nieuwe manieren
om de mogelijk schadelijke effecten
van stoffen vroegtijdiger en betrouwbaarder
aan te tonen. Het Netherlands
Toxicogenomics Centre (NTC) gooit in dit
speelveld internationaal hoge ogen.
“Majority of tumor findings in rodents are considered not to be relevant for humans.
Weight of evidence not relevant to humans. Carcinogenicity studies in rodents are often
of limited use and should rather be the exception than a rule for pharmaceuticals.
Move away from studies excluding animal findings towards tests or methods already
initially relevant for humans. Pathway analysis and/or pharmacological assessment
appear superior for risk assessment in humans.”
Thomas Singer, Global Head Non-Clinical Safety, Roche,
(Tijdens workshop in Parijs, mei 2013)
De markt ontwikkelt zich snel
De belangrijkste (toekomstige)
afnemers van nieuwe, dierproefvrije
toxicologietesten zijn de farmaceutische,
chemische en cosmetische industrie.
Voor de farmaceutische industrie ligt
het belang in het verhogen van
de slaagkans van nieuwe geneesmiddelen
en het verkorten van het ontwikkeltraject.
Het grote aantal nieuwe stoffen dat
de eindstreep niet haalt of na goedkeuring
alsnog van de markt wordt gehaald, omdat
blijkt dat ze onaanvaardbare schadelijke
bijwerkingen in de patiënt hebben, laat
zien hoe beperkt de voorspellende waarde
van dierproeven is. De zeer lage slaagkans
van nieuwe producten drijft de kosten
van het ontwikkelen van geneesmiddelen
tot ongekende hoogte. De farmaceutische
industrie is naarstig op zoek naar
manieren om het ontwikkelingsproces
van nieuwe geneesmiddelen efficiënter
te maken en het aantal (late) uitvallers
drastisch te verminderen. Vervangen
van het kostbare, tijdrovende en weinig
betrouwbare testtraject in proefdieren
zal bijdragen aan het verkorten
van het ontwikkelproces en het verlagen
van de kosten. De chemische industrie
ziet zich geconfronteerd met striktere
wetgeving, met name REACH, die alsnog
grondige evaluatie en registratie van
de veiligheidsrisico’s van bestaande
producten eist. Een belangrijk nadeel
van testen gebaseerd op proefdieren
is dat deze vaak de feitelijke risico’s
van chemicaliën voor de mens behoorlijk
overschatten. Dat leidt tot onnodige
vervolgtesten, vaak ook weer
op proefdieren. Voor de cosmetische
industrie is inmiddels een nieuwe fase
aangebroken met EU wetgeving
die het gebruik van dierproeven voor
de ontwikkeling van cosmetische producten
verbiedt. Voor deze industrie zijn
dierproefvrije testmethoden dus cruciaal.
De behoefte van deindustrie aan nieuwe
testmethoden kent verschillende drijfveren,
maar de interesse is alom aanwezig.
En wordt als zodanig uitgesproken.
In verschillende marktstudies
en op diverse bijeenkomsten hebben
bedrijven uit de farmaceutische, chemische
en cosmetische industrie aangegeven
dat ze dierproefvrije testmethoden
zo snel mogelijk willen incorporeren.
Daarbij hanteren ze echter een strikte
voorwaarde: dat de testen grondig
gevalideerd zijn.
“Many lead compounds fail
due to toxicity problems in
later developmental phases.
This means a gigantic waste
of money. It is anticipated
that the costs associated with
the development of a novel
drug – over $800 million – are
largely related to failure of
all the other lead-compounds
for the same drug. Early
toxicity testing and hence
the availability of in vitro
toxicology assays are thus
of utmost importance.”
Uit PriceWaterhouseCoopers
rapport “Turning
toxicogenomics into business”
“We propose a shift from
primarily in vivo animal
studies to in vitro assays, in
vivo assays in lower organisms
and computational modeling
for toxicity assessments.”
Francis Collins (nu directeur
National Institutes of Health,
USA) e.a. in Science, 2009
NTC kan grote voorsprong nemen
De markt voor nieuwe, dierproefvrije
testmethoden gebaseerd op toxicogenomics
technologie, is jong en volop in ontwikkeling:
met name de grote farmaceutische bedrijven
beginnen dit type testen toe te passen
of overwegen dit tenminste. Toxicogenomics
is een nieuw onderzoeksveld dat
de laatste tien jaar een enorme vlucht
heeft genomen. NTC behoort tot
de internationale voorlopers in dit veld,
“Regulators are conservative
and tend to go for certainty.
This underscores the importance
of well-validated assays.”
Uit PriceWaterhouseCoopers rapport
“Turning toxicogenomics into
business”
heeft inmiddels wetenschappelijke
doorbraken bewerkstelligd en heeft
bovendien een goed gevulde, internationaal
leidende, octrooiportfolio opgebouwd.
Deze octrooien bieden een uitstekende
uitgangspositie om de toxicogenomics markt
te ontginnen. Er rest nog één – maar wel
cruciale – stap: validatie.
Alles draait om validatie
In nationale discussies rondom innovatie
is reeds veel gezegd over het gat tussen
wetenschappelijk onderzoek en de markt.
Veelbelovende onderzoeksresultaten
omzetten in concrete toepassingen en
producten blijkt een taai traject. In het geval
van de nieuwe toxicologietesten draait
alles om validatie. Kort gezegd: je moet
bewijzen dat jouw nieuwe test niet alleen
in je eigen lab voor een handvol stoffen
werkt, maar ook in andere labs en voor vele
andere stoffen. Dit is een moeizaam proces.
Een belangrijke reden waarom validatie
slechts moeizaam van de grond komt ligt
in het gebrek aan financiering voor dit
type activiteiten. Het is in strikte zin geen
wetenschappelijk onderzoek meer, want
de onderzoeksresultaten zijn inmiddels
gepubliceerd. Aangezien wetenschappers
worden afgerekend op publicaties zullen zij
hun schaarse middelen niet voor validatie
inzetten. Voor bedrijven zijn resultaten
van niet-gevalideerde testen te prematuur
en te onzeker.
Het NTC bevindt zich momenteel precies
in dit vacuüm - de onderzoeksfase is voorbij,
maar commerciële productontwikkeling
richting marktintroductie is nog te ver weg.
Zonder middelen om het validatieproces
te doorlopen blijven de veelbelovende
resultaten precies dat:
een belofte. Zonde.
“Validation is the most crucial
and costly element in the
commercialization.”
Uit PriceWaterhouseCoopers
rapport “Turning
toxicogenomics into business”
“The NTC has made proofof-principle discoveries
which could be exploited for
commercial endpoints. However,
toxicogenomics is a young
discipline and the discoveries
need to be validated using a
larger number of compounds.
This implies that a longerterm commitment of funding
support is necessary to realise
the full potential of the newly
discovered techniques and
strategies emerging from the
NTC programme.”
Uit Mid-Term Review 2011 over NTC
strategie na 2013
Kansen voor Nederland
De activiteiten van het NTC sluiten
naadloos aan bij de ambities van
Nederland om een wereldwijd
leidende kenniseconomie te worden.
Toxicogenomics raakt aan onderwerpen
die voor de Nederlandse samenleving
belangrijk zijn en tegelijkertijd
economische meerwaarde leveren:
veiligheid voor mens en milieu, minder
dierproeven, kansen voor innovatie,
lagere kosten voor industriële
productontwikkeling, lagere kosten door
minder aan toxicologie gerelateerde
gezondheidsproblemen en nieuwe,
“The NTC has established itself as a worldleading programme. Its continued excellence
will require support beyond its current five-year
horizon however.”
Uit Mid-Term Review 2011
hoogwaardige werkgelegenheid.
De opkomst van nieuwe gebieden zoals
Green Chemistry (chemische stoffen
op basis van groene grondstoffen
en processen) en Biopharmaceuticals
(geneesmiddelen op basis van biomoleculen)
biedt volop groeimogelijkheden voor
de ontwikkeling van nieuwe toxiciteitstesten.
Met het NTC heeft Nederland een zeer
waardevolle kiem voor kennisintensieve
economische activiteiten met duidelijke
maatschappelijke meerwaarde in handen.
NTC resultaten 2008 - 2012
NTC patent portfolio onderscheiden toxiciteit
Kankerverwekkendheid
Oxidatieve stress
Genetische toxiciteit
(Neurologische) Reproductieve toxiciteit
Immunotoxiciteit
Lever Toxiciteit
Chronotoxiciteit (Tijd toxiciteit)
NTC Test 1
Voorspellen met levercellen
Onderzoekers binnen NTC hebben
een test op basis van menselijke
levercellen - in plaats van levende
proefdieren - ontwikkeld waarmee
voorspeld kan worden of een chemische
verbinding kankerverwekkend is.
De test is ontwikkeld op basis
van een set van 34 verbindingen
en is vervolgens getoetst met nog eens
28 andere verbindingen. De resultaten zijn
dermate veelbelovend (89% accuraatheid,
91% specificiteit) dat de test momenteel
in het evaluatietraject van ECVAM,
het Europese referentielaboratorium voor
alternatieven voor dierproeven,
is opgenomen. Evaluatie door ECVAM
is een cruciale stap op weg naar
goedkeuring door internationale
regelgevende instanties.
89%
accuraatheid
NTC Test 2
ToxTracker: toxiciteit onderscheiden
Door muizen stamcellen bloot
te stellen aan meer dan 40 verschillende
kankerverwekkende stoffen heeft het NTC
een groep zogeheten GFP reportergenen
geïdentificeerd. De mate waarin deze
genen actief zijn geeft niet alleen inzicht
in de toxiciteit van een stof, maar ook
in de specifieke werkingsmechanismen.
De ToxTracker kan bijvoorbeeld
onderscheid maken tussen schade
aan het DNA, schade aan eiwitten
of algehele cellulaire stress. ToxTracker
kan dus niet alleen aangeven of een stof
genotoxisch (schadelijk voor het genetisch
materiaal) is, maar ook waarom.
De test is inmiddels geëvalueerd met
een set van 100 chemicaliën
en verschillende nanomaterialen.
Met een accuraatheid van meer dan 95%
is de ToxTracker assay de meest gevoelige
en specifieke in vitro genotoxiciteitstest
die op dit moment beschikbaar is.
95%
accuraatheid
NTC Test 3
Wat bedreigt onze afweer?
Verschillende chemische verbindingen
hebben een negatief effect op onze afweer.
Bepaalde afweercellen worden aangetast
en kunnen hun beschermende werking
niet meer vervullen. Momenteel worden
deze zogeheten immunotoxische stoffen
gedetecteerd door toediening aan muizen
of ratten. Vanuit het NTC is een alternatieve
methode ontwikkeld die gebruik maakt van
menselijke afweercellen. Deze cellen zijn
blootgesteld aan 36 bekende immunotoxische
stoffen en is vervolgens getoetst met 20
andere stoffen. Hieruit is een groep genen
naar voren gekomen waarvan de activiteit
een goede indicatie geeft van
de immunotoxische werking van een stof.
De test is reeds in staat om met 85%
zekerheid te voorspellen of een stof
immunotoxisch is.
85%
accuraatheid
NTC Test 4
Stoorzenders in hormoonproductie detecteren
Sommige stoffen die aanwezig zijn in het
milieu, in verpakkingsmateriaal of
in voedingsproducten zijn toxisch omdat
ze de aanmaak van hormonen verstoren.
Dat kan bijvoorbeeld leiden tot verminderde
vruchtbaarheid. Om deze verstorende stoffen
te detecteren hebben NTC onderzoekers
humane bijniercellen (de bijnieren zijn
belangrijke producenten van hormonen)
gebruikt om het effect van stoffen op
de hormoonproductie te detecteren.
Dat is mogelijk dankzij toepassing van
nieuwe, zeer gevoelige meetmethoden.
Deze test is niet alleen in staat
om aan te tonen dat een stof
de hormoonproductie verstoort, maar
kan ook aangeven wat het specifieke
mechanisme achter de verstoring is.
zeer
gevoelige
meetmethoden
NTC Test 5
Effecten op het embryo
Bij ontwikkelingstoxiciteit gaat het
om stoffen die de ontwikkeling van
een embryo nadelig beïnvloeden.
De huidige testmethoden vragen grote
aantallen proefdieren, omdat meerdere
generaties dieren nodig zijn om het effect
van een stof op een embryo te evalueren.
NTC onderzoekers hebben een alternatieve
aanpak ontwikkeld die gebruik maakt
van een embryonale stamcellijnuit muizen.
Dit zijn cellen die nog kunnen uitgroeien
(differentiëren) tot verschillende celtypen,
zoals hartspiercellen of zenuwcellen.
Door deze cellen bloot te stellen aan
verschillende stoffen zijn meerdere
zogeheten indicatorgenen gevonden.
Veranderingen in de activiteit van deze
genen blijken een goede indicatie van
de ontwikkelingstoxiciteit van een stof.
De accuraatheid van deze nieuwe methode
ligt nu al op 83%. Het nut van deze test
reikt nog verder; deze indicatorgenen
geven ook meer inzicht in het mechanisme
van de schadelijkheid, wat bijdraagt aan
een beter geïnformeerde risicoschatting.
83%
accuraatheid
NTC Test 6
Huidallergie testen op menselijke huidcellen
Allergisch contacteczeem, ook wel
huidallergie genoemd, kan ontstaan
na blootstelling aan sensibiliserende
(‘gevoeligmakende’) stoffen. Dergelijke
stoffen zijn in staat om aan eiwitten
te binden en vervolgens een immuunreactie
te veroorzaken. Onderzoekers binnen
het NTC hebben een proefdiervrij
testsysteem ontwikkeld waarbij
de sensibiliserende activiteit van stoffen
in een humane huidcellijn kan worden
geïdentificeerd op basis van
de expressieverandering (verandering
in activiteit) van 10 genen. Getest tegen
ruim 40 verschillende stoffen blijkt dat
meer dan 90% correct wordt geïdentificeerd
als een sensibiliserende stof.
De test op levende muizen die nu als
de gouden standaard geldt voorspelt
van dezelfde stoffen 80% goed.
Deze veelbelovende resultaten van
de 10-genentest brengen ons dichterbij
het verminderen of vervangen
van de dierproeven waar het gaat
om huidallergie.
90%
correct
geïdentificeerd
Over NTC
In het Netherlands Toxicogenomics Centre (NTC) werken 8 kennisinstellingen en 12 bedrijven samen aan het ontwikkelen
van nieuwe methoden voor toxicologisch onderzoek en risicobeoordeling. In het NTC programma staan vier soorten
toxiciteit centraal die van groot belang zijn voor de volksgezondheid: carcinogeniteit (kankerverwekkendheid),
reproductieve toxiciteit (effecten op vruchtbaarheid, foetus of hormoonhuishouding), immunotoxiciteit (effecten
op immuunsysteem) en orgaantoxiciteit (specifiek lever en nieren). Bovendien is voor deze vormen van toxiciteit
momenteel het proefdiergebruik, bijvoorbeeld vanwege de richtlijnen van OESO, het omvangrijkst. Het NTC is geïnitieerd
door het Netherlands Genomics Initiative en de Technologiestichting STW en heeft in 2008 van het Netherlands Genomics
Initiative vervolgfinanciering ontvangen voor de periode 2008-2013.
Over toxicogenomics
De opkomst van de zogeheten ‘omics technologieën, waaronder transcriptomics en proteomics, maakt het mogelijk om
op grote schaal genetische en moleculaire processen in kaart te brengen. Dit betekende voor het toxicologisch onderzoek
een doorbraak in de manier waarop we toxische effecten kunnen bestuderen en begrijpen. Deze toepassing noemen
we toxicogenomics. Toxiciteit is een zeer complex biologisch fenomeen, waarin vele factoren een rol spelen. Dankzij
de ‘omics-technologieën kunnen we dit netwerk van factoren en hun invloed op elkaar ontrafelen. Dit biedt een geheel
nieuwe kijk op de basale biologische oorzaken van toxische effecten. Deze toxicogenomics-benadering is de kern van
de NTC strategie: vanuit een fundamenteel begrip van toxiciteit betrouwbare, efficiënte en proefdiervrije testmethoden
ontwikkelen voor het bepalen van de veiligheid van stoffen.
Informatie & contact
Netherlands Toxicogenomics Centre
Prof.dr. Jos Kleinjans, wetenschappelijk directeur
T: 043 388 1845
E: j.kleinjans@maastrichtuniversity.nl
www.toxicogenomics.nl