Neuartige Toxikologie-Plattform bringt Innovation und Sicherheit in greifbare Nähe
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts TOXBOX(öffnet in neuem Fenster) wird eine fortschrittliche Plug-and-Play-Toxikologieplattform entwickelt, die neue Möglichkeiten für die Prüfung der Sicherheit von Chemikalien schaffen wird. Im Einklang mit dem EU-Rahmen für „sicheres und nachhaltiges Design“ wird die Plattform die Abhängigkeit von Tierversuchen verringern, die Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards fördern und die Herstellung nachhaltiger Chemikalien und Materialien ermöglichen, die für Mensch und Umwelt sicher sind.
Der Weg zu schnellerer und sichererer Innovation
Bei der Entwicklung neuer chemischer Stoffe und Materialien spielt die Toxizitätsprüfung eine zentrale Rolle für die Gewährleistung der allgemeinen Sicherheit. Herkömmliche Methoden sind jedoch kostspielig und zeitaufwendig und bieten keinen umfassenden Überblick über ökologische und langfristige Auswirkungen. Über die integrierte webbasierte Plattform von TOXBOX für umfangreiche Toxizitätsanalysen können Forschende Mikroskopiebilder hochladen und sofortige KI-gestützte Bewertungen im Hinblick auf die zellulären Reaktionen erhalten. Die All-in-One-Plattform prüft die Toxizität mithilfe von Organoid-on-Chip-Modellen, mit denen Physiologie und Funktionen menschlicher Organe wie Haut, Lunge und Leber sowie des Immunsystems nachgeahmt werden. Darüber hinaus bietet sie eine nicht-invasive Echtzeit-Sensorik und Überwachung. Die Umweltauswirkungen werden anhand von Zebrafisch-Embryonen in Kombination mit modernster Datenwissenschaft getestet. Daraufhin werden diese Informationen durch KI-gesteuerte In-silico-Modelle ergänzt, um ein vollständiges Bild der langfristigen Auswirkungen der Chemikalien zu erhalten. „Das ultimative Ziel“ ist laut einer kürzlich auf der TOXBOX-Website veröffentlichten Pressemitteilung(öffnet in neuem Fenster), „die Entwicklung eines robusten KI-Systems, das die toxikologische Bewertung der Fachleute ergänzt und zugängliche, konsistente Analysen liefert, damit sich die Spezialisten auf komplexe Fälle konzentrieren können, die menschliches Fachwissen erfordern.“ Ziel ist es, dass Innovation und Sicherheit für alle leichter erreichbar sind – für Chemikalienhersteller auf der Suche nach der nächsten bahnbrechenden Neuerung, für Forschende bei der Entwicklung intelligenterer Lösungen und für Regulierungsbehörden, die sich um den Schutz der Gesundheit der Menschen und der Umwelt bemühen. „Diese Arbeit stellt einen Paradigmenwechsel dar – hin zu einem demokratischen Zugang zu toxikologischen Analysen auf Sachverständigen-Ebene. Durch die Kombination von Fachwissen in den Bereichen maschinelles Lernen und Toxikologie bringt das Projekt TOXBOX die automatisierte Sicherheitsbewertung voran und fördert eine zugänglichere und umfassendere Toxizitätsbewertung für die breitere Forschungsgemeinschaft.“ Seit seinem Start im Januar 2024 hat das Projekt in den ersten 18 Monaten seine Reihe von wichtigen technischen Meilensteinen erreicht. Ko-Expositions-Protokolle und toxikologische Bewertungen wurden mit ausgewählten Materialien validiert und Prototyp-Chips für modulare Toxizitätstests entwickelt. Zudem wurden neue mikrofluidische Architekturen in integrierten Chipdesigns für Haut- und Leber-auf-Chip-Systeme sowie eine transgene Zebrafischlinie und die Organoidmodelle entwickelt. Darüber hinaus wurde eine neue Methode für Fütterungsraten-Tests bei Daphnien veröffentlicht sowie ein vorläufiges computergestütztes Designmodell und eine Schnittstelle für das vollständige TOXBOX-System entwickelt. Neben den technischen Errungenschaften zählt auch die Zusammenarbeit mit anderen EU-finanzierten Projekten wie CheMatSustain, CHIASMA und SSbD4CheM zu den weiteren erreichten Meilensteinen. TOXBOX ist auch dem Netzwerk für Sicherheit und Nachhaltigkeit von Chemikalien und Materialien(öffnet in neuem Fenster) beigetreten und bekräftigt damit sein Engagement für sichere Nanomaterialien. Erste Kontakte wurden auch mit der Gemeinsamen Forschungsstelle(öffnet in neuem Fenster) der EU geknüpft, um Möglichkeiten der Zusammenarbeit zu sondieren. Ein kürzlich veröffentlichtes Video(öffnet in neuem Fenster) erläutert die Ziele und die erwarteten Auswirkungen des Projekts. TOXBOX (Toxicology-testing platform integrating immunocompetent in vitro/ex vivo modules with real-time sensing and machine learning based in silico models for life cycle assessment and SSbD) endet im Dezember 2027. Weitere Informationen: TOXBOX-Projektwebsite(öffnet in neuem Fenster)
