Er is dringend behoefte aan nieuwe testmethoden om de veiligheid van nieuwe nanomaterialen te testen. Dierstudies – tot op heden veel gebruikt – stuiten op ethische bezwaren en hoge kosten. Mogelijk leidt het concept van Adverse Outcome Pathways (AOP) tot versnelde ontwikkeling van een nieuw soort test.

Wat is een AOP?

Een AOP is een manier om alle stappen die uiteindelijk leiden tot schadelijke gevolgen van chemische stoffen voor de gezondheid te beschrijven. Toxicologen en risicobeoordelaars gebruiken AOP’s om uiteindelijke gezondheidsschade van een chemische stof te voorspellen.

Een voorbeeld van een AOP

Sommige nanomaterialen veroorzaken na inademing longfibrose. Een groep onderzoekers beschrijft dit voorbeeld in detail in een overzichtsartikel. Longfibrose is dan de uiteindelijke gezondheidsschade die ze willen voorspellen, de ‘adverse outcome’. De weg naar de longfibrose toe is het ‘pathway’. Hierbij beschrijven onderzoekers wat er op verschillende niveaus gebeurt. Van cellen naar weefsels en organen tot uiteindelijk de hele mens. Hierbij is kennis over de werking van het menselijk lichaam en gegevens uit eerder uitgevoerde dierstudies nodig.

Hoe werkt dit in de praktijk?

Met deze AOP hebben de onderzoekers testmethoden gevonden die belangrijke stappen in de weg naar longfibrose kunnen meten. Een voorbeeld hiervan is een test om ontsteking in cellen vast te stellen. Als nanomaterialen in geen van deze testen schade laten zien, kun je aannemen dat ze geen longfibrose veroorzaken. Wanneer de nanomaterialen wel schade in testen laten zien, is verder onderzoek nodig.

Wat is de rol van AOP’s in de risicobeoordeling van nanomaterialen?

De onderzoekers geven aan dat AOP’s geschikt zijn om andere testmethoden te ontwikkelen. Risicobeoordelaars hebben vertrouwen nodig in deze andere methoden, voordat ze deze durven te gebruiken. De methode moet aantoonbaar tot veilig gebruik van nanomaterialen leiden. AOP’s zijn een geschikte manier om de keuze voor andere methoden te onderbouwen. Door belangrijke stappen in een ziekteproces te kennen, weten onderzoekers welke schadelijke gevolgen belangrijk zijn om te bepalen. Deze gevolgen meet je vervolgens in celtesten. Of je probeert ze te schatten met computermodellen.

Hoe ver zijn we met de ontwikkeling van AOP’s voor nanomaterialen?

De Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling ( OESO Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling)) werkt aan een project om AOP’s voor nanomaterialen verder te ontwikkelen. Binnen dit project worden verschillende voorstellen voor AOP’s voor nanomaterialen bekeken. Onderzoekers werken aan zes verschillende AOP’s. Samen brengen deze het mechanisme in kaart dat leidt tot schade door het inademen van nanomaterialen. De meest belangrijke gevolgen van blootstelling aan nanomaterialen zijn celschade, ontsteking en oxidatieve stress.

Worden AOP’s nu al toegepast?

De AOP’s voor nanomaterialen die er nu zijn, zijn vooral kwalitatief. Hierin is nog niet meegenomen hoeveel nanomateriaal er nodig is om gezondheidsschade te veroorzaken. De hoeveelheid nanomateriaal in een celtest vertaalt zich lastig naar een hoeveelheid die gevolgen heeft in dier of mens. De metingen van de tussenstappen kunnen daarom nog niet direct worden gebruikt voor de risicobeoordeling van nanomaterialen. Het geeft wel zicht op welke nanomaterialen geen reden tot zorg geven en welke wel. Deze laatste nanomaterialen onderzoek je dan verder.

Wat vindt het RIVM?

Onderzoekers bij het RIVM zien dat het gebruik van AOP’s zeker een meerwaarde heeft. AOP’s kan je nu al gebruiken om testmethoden te selecteren. Je kiest dan methoden voor het testen van de belangrijke tussenstappen die leiden tot gezondheidsschade. Daarnaast kan je AOP’s gebruiken om sommige nanomaterialen voorrang te geven in verder, meer diepgaand onderzoek. Bijvoorbeeld als ze reden geven tot zorg in een stap van de AOP. Hiervan kunnen onderzoekers nog veel meer gebruik maken dan ze nu doen.

AOP’s zijn nu nog niet te gebruiken in de risicobeoordeling van nanomaterialen. Hopelijk lukt het in de toekomst wel. In verschillende Europese Horizon2020 onderzoeksprojecten, zoals PATROLS en Smartnanotox, worden AOP’s voor nanomaterialen ontwikkeld. De grote uitdaging voor wetenschappers is het controleren of andere testmethoden goed werken. Je moet aantonen dat celtesten of computermodellen een voorspelling doen die klopt. Dit kost veel tijd.

Daarnaast ontbreekt nu kwantitatieve informatie in de AOP’s. Dit is nodig om hoeveelheden nanomateriaal in celsystemen om te rekenen naar veilige hoeveelheden voor mensen. Verschillende wetenschappers werken aan manieren om dit te doen, zowel voor nanomaterialen als voor chemische stoffen. Nu wordt de hoeveelheid nanomateriaal die nodig is om naar een volgende stap in het proces te gaan niet meegenomen in een AOP. Voor een betere voorspelbaarheid is dat wel gewenst. We verwachten dat in de komende vijf jaar een aantal kwantitatieve AOP’s ontwikkeld zal worden.