Mówią o niej druga Curie. Polka szuka metody, która wyeliminuje testy na zwierzętach

Zapytana o pasję, mówi, że od zawsze fascynowała ją nauka. Już jako dziecko marzyła, by poznać tajemnice działania ludzkiego organizmu, a pierwsze chemiczne eksperymenty przeprowadzała w kuchni rodziców. I choć pasja do odkrywania świata i jego tajemnic towarzyszy jej do dziś, to jednak od dziecięcych marzeń do miejsca, w którym jest teraz, prowadziła dość kręta droga.

Jestem chemoinformatyczką. Rozwijam algorytmy komputerowe, które pozwalają powiązać budowę związku chemicznego z jego właściwościami i/lub toksycznością. Obecnie wraz z naukowcami z japońskiego National Institute for Environmental Studies pracuję nad projektem, którego celem jest opracowanie nowych komputerowych metod szacowania przekrojowego (read-across) wspierającego proces oceny ryzyka chemicznego.

Tak, w oparciu o te algorytmy będziemy mogli zbudować modele matematyczne, na podstawie których z jednej strony będziemy w stanie zdefiniować cechy strukturalne badanych związków, odpowiedzialnych za ich zachowanie w środowisku oraz ewentualną toksyczność, z drugiej zaś będziemy mogli wyznaczyć brakujące dane toksykologiczne dla nieprzebadanych związków chemicznych, bez konieczności wykonywania czasochłonnych, kosztownych i etycznie wątpliwych badań eksperymentalnych.

A to oznacza, że będziemy w stanie w realny sposób zminimalizować liczbę badań z wykorzystaniem zwierząt, zwłaszcza zwierząt kręgowych. Ponadto wspólnie z japońskimi naukowcami pracujemy nad rozwojem metod międzygatunkowej ekstrapolacji.

Metody te będą umożliwiać ocenę toksyczności danego związku chemicznego wobec organizmu będącego na wyższym poziomie troficznym na podstawie toksyczności - tego samego związku - wyznaczonej w stosunku do organizmów będących na niższym poziomie troficznym.

Innymi słowy, będziemy mogli sprawdzić, czy dany związek jest toksyczny dla ssaków lub ryb, wykonując badania na bezkręgowcach np. rozwielitkach lub na podstawie wyników badań in vitro, czyli poza żywym organizmem.

Według różnych źródeł kompleksowe przebadanie in vivo jednego związku chemicznego, np. nowego pestycydu, średnio kosztuje ok. 10 mln dol. i w ciągu kilku lat wymaga przeprowadzenia testów z wykorzystaniem blisko 7 tys. organizmów żywych.

Aktualnie w największej na świecie komputerowej bazie danych związków chemicznych, tzw. bazie CAS REGISTRYSM, zarejestrowane zostało ponad 159 mln organicznych i nieorganicznych substancji chemicznych, plus ponad 68 mln sekwencji białek i kwasów nukleinowych.

Co więcej, każdego dnia ta baza jest aktualizowana o nowe substancje. Żeby zobrazować tempo przyrostu nowo rejestrowanych związków, wspomnę tylko, że stumilionowy związek chemiczny został zarejestrowany w bazie w czerwcu 2015 roku. Obecnie, czyli niespełna 5 lat później, jest już ich w bazie o 59 mln więcej. To daje średnio milion nowych substancji zgłaszanych do tej bazy każdego miesiąca.

Żeby uniknąć w przyszłości konsekwencji podobnych do tych, jak w przypadku stosowania np. azbestu, wszystkie nowo projektowane związki chemiczne powinny być rzetelnie przebadane przed ich wprowadzeniem na rynek i masową produkcją.

Jednak, aby ograniczyć liczbę wątpliwych etycznie badań z wykorzystaniem zwierząt laboratoryjnych, administracja publiczna, a także środowisko naukowe na całym świecie od wielu lat podejmują liczne inicjatywy, które zmierzają do wprowadzenia nowych procedur oceny bezpieczeństwa chemicznego.

Wśród metod znajdujących coraz szersze zastosowanie w ocenie bezpieczeństwa chemicznego wymieniane są metody komputerowe, w tym metody szacowania przekrojowego.

Co trzy lata Europejska Agencja Chemikaliów przedkłada Komisji Europejskiej raport przedstawiający poziom wykorzystania metod alternatywnych stosowanych w celu pozyskania informacji dotyczących właściwości i zagrożeń związanych z substancjami chemicznymi.

Z raportu opublikowanego w 2017 roku wynika, że na 6290 substancji, które podlegały obowiązkowi rejestracji REACH, tzn. takich które są produkowane lub importowane w ilości powyżej 100 ton rocznie, aż w 89 proc. przypadków przynajmniej jeden parametr docelowy tej oceny, został wyznaczony z wykorzystaniem rozwiązań alternatywnych. Co więcej, najczęstszą metodą, bo zastosowaną w aż 63 proc. przypadków, były algorytmy podejścia przekrojowego, czyli te metody, których rozwojem się zajmuję.

Oczywiście chciałabym wierzyć, że tak się stanie w niedalekiej przyszłości. W tej chwili istotne jest to, że dzięki postępowi naukowemu, któremu towarzyszy rozwój metod alternatywnych, w tym metod komputerowych, nie ma potrzeby przeprowadzania badań eksperymentalnych z wykorzystaniem zwierząt laboratoryjnych dla każdego analizowanego związku.

Ponieważ niektóre związki zostały już przebadane. Informacje o ich właściwościach fizykochemicznych i toksyczności zostały opublikowane i są dostępne w przestrzeni publicznej (tj. artykułach naukowych, repozytoriach i bazach danych).

Dlatego na podstawie danych eksperymentalnych dostępnych dla części strukturalnie podobnych związków oraz w oparciu o zbudowane modele komputerowe można przewidzieć toksyczności innych związków – tych, które nie zostały przebadane eksperymentalnie i dla których takich danych brakuje.

Brzmi na tyle obiecująco, że 10 września ubiegłego roku amerykańska Agencja Ochrony Środowiska podała do publicznej wiadomości długo wyczekiwaną informację, dotyczącą znacznego ograniczenia do 2025 r. oraz całkowitego zakończenia do 2035 r. prowadzenia i finansowania badań laboratoryjnych z wykorzystaniem ssaków.

Nie ukrywam, że chciałabym, żeby metody komputerowe, nad którymi pracujemy, stały się podstawowym narzędziem inteligentnych strategii testowania, to znaczy tam, gdzie to możliwe, w pełni zastąpiły testy na zwierzętach.

Ponadto moją pasję do nauki oraz naturalną ciekawość świata dodatkowo podsycali i rozwijali moi rodzice. W dzieciństwie niejednokrotnie zdarzyło mi się prosto po szkole biec do apteki i zza szyby obserwować, jak moja Mama w aptecznym laboratorium przygotowywała leki recepturowe.… Szalenie mi to imponowało!

Z ogromnym zaangażowaniem i jeszcze większą powagą podejmowałam własne próby tworzenia „leków” tyle że nie w laboratorium aptecznym, jak moja Mama, tylko w laboratorium kuchennym.

Swoją drogą to niesamowite, jakie ciekawe eksperymenty można przeprowadzić z wykorzystaniem np. octu, sody, oleju oraz naturalnych barwników spożywczych dostępnych w każdej kuchni.

Tak, od ponad 10 lat moje zainteresowania naukowe koncentrują się wokół chemoinformatyki... a ja bez chwili najmniejszego zawahania mogę dzisiaj stwierdzić, że w moim przypadku granica pomiędzy pracą i obowiązkiem, a pasją i przyjemnością jest dość rozmyta.

Faktycznie wybór kierunku badań nie był przypadkowy. Rozwój narzędzi chemoinformatycznych był głównym przedmiotem badań grupy naukowej kierowanej przez prof. Puzyna, do której dołączyłam na studiach doktoranckich.

Ponadto chemoinformatyka to niezwykle dynamicznie rozwijająca się i interdyscyplinarna dziedzina nauki, w której lista pytań pozostających bez odpowiedzi była i jest bardzo długa. Dlatego ta ciekawość była, jest i chwilo trwaj!

Marzę o zdobyciu korony maratonów świata, aktualnie udało mi się ukończyć dwa z sześciu maratonów, w tym w Tokio i Chicago, a we wrześniu bieżącego roku będę miała okazję zmierzyć się na „królewskim dystansie” w Berlinie. To będzie trzeci z sześciu maratonów w cyklu World Marathon Majors.

Bieganie, zwłaszcza na tych długich dystansach, nauczyło mnie nie tylko lepszej organizacji czasu, systematyczności, dyscypliny, ale także pozwoliło mi zrozumieć, że podążanie za własną pasją jest czasami trudne, niekiedy wymaga wielu wyrzeczeń, ale nie jest niemożliwe i dlatego nie warto z niej rezygnować.