EURL ECVAM Workshop on New Generation of Physiologically-Based Kinetic Models in Risk Assessment

The European Union Reference Laboratory for Alternatives to Animal Testing (EURL ECVAM) Strategy Document on Toxicokinetics (TK) outlines strategies to enable prediction of systemic toxicity by applying new approach methodologies (NAM). The central feature of the strategy focuses on using physiologically-based kinetic (PBK) modelling to integrate data generated by in vitro and in silico methods for absorption, distribution, metabolism, and excretion (ADME) in humans for predicting whole-body TK behaviour, for environmental chemicals, drugs, nano-materials, and mixtures. In order to facilitate acceptance and use of this new generation of PBK models, which do not rely on animal/human in vivo data in the regulatory domain, experts were invited by EURL ECVAM to (i) identify current challenges in the application of PBK modelling to support regulatory decision making; (ii) discuss challenges in constructing models with no in vivo kinetic data and opportunities for estimating parameter values using in vitro and in silico methods; (iii) present the challenges in assessing model credibility relying on non-animal data and address strengths, uncertainties and limitations in such an approach; (iv) establish a good kinetic modelling practice workflow to serve as the foundation for guidance on the generation and use of in vitro and in silico data to construct PBK models designed to support regulatory decision making. To gauge the current state of PBK applications, experts were asked upfront of the workshop to fill a short survey. In the workshop, using presentations and discussions, the experts elaborated on the importance of being transparent about the model construct, assumptions, and applications to support assessment of model credibility. The experts offered several recommendations to address commonly perceived limitations of parameterization and evaluation of PBK models developed using non-animal data and its use in risk assessment, these include: (i) develop a decision tree for model construction; (ii) set up a task force for independent model peer review; (iii) establish a scoring system for model evaluation; (iv) attract additional funding to develop accessible modelling software.; (v) improve and facilitate communication between scientists (model developers, data provider) and risk assessors/regulators; and (vi) organise specific training for end users. The experts also acknowledged the critical need for developing a guidance document on building, characterising, reporting and documenting PBK models using non-animal data. This document would also need to include guidance on interpreting the model analysis for various risk assessment purposes, such as incorporating PBK models in integrated strategy approaches and integrating them with in vitro toxicity testing and adverse outcome pathways. This proposed guidance document will promote the development of PBK models using in vitro and silico data and facilitate the regulatory acceptance of PBK models for assessing safety of chemicals

Are luminescent bacteria suitable for online detection and monitoring of toxic compounds in drinking water and its sources?

Biosensors based on luminescent bacteria may be valuable tools to monitor the chemical quality and safety of surface and drinking water. In this review, an overview is presented of the recombinant strains available that harbour the bacterial luciferase genes luxCDABE, and which may be used in an online biosensor for water quality monitoring. Many bacterial strains have been described for the detection of a broad range of toxicity parameters, including DNA damage, protein damage, membrane damage, oxidative stress, organic pollutants, and heavy metals. Most lux strains have sensitivities with detection limits ranging from milligrams per litre to micrograms per litre, usually with higher sensitivities in compound-specific strains. Although the sensitivity of lux strains can be enhanced by various molecular manipulations, most reported detection thresholds are still too high to detect levels of individual contaminants as they occur nowadays in European drinking waters. However, lux strains sensing specific toxic effects have the advantage of being able to respond to mixtures of contaminants inducing the same effect, and thus could be used as a sensor for the sum effect, including the effect of compounds that are as yet not identified by chemical analysis. An evaluation of the suitability of lux strains for monitoring surface and drinking water is therefore provided

Achtergrondinformatie over chroom-6: gebruik, voorkomen in het leefmilieu en gedrag in het lichaam

Dit rapport maakt onderdeel uit van een serie van tien rapporten over het onderzoek naar chroom-6 bij tROM Tilburg. Dit rapport bevat geen afzonderlijke publiekssamenvatting. Een overkoepelende publiekssamenvatting van de tien rapporten is te vinden op de website van het RIVM: "Chroom-6 bij het re-integratieproject tROM: gezondheidsrisico's en verantwoordelijkheden - Bevindingen uit het onderzoek op hoofdlijnen (RIVM Rapport 2018-0164)"Gemeente Tilbur

Evaluating and prioritising harmful substances in Chemical Agent Resistant Coating (CARC), used at POMS sites in the Netherlands

Het RIVM onderzoekt op verzoek van het ministerie van Defensie wat de mogelijke effecten op de gezondheid kunnen zijn voor (ex) medewerkers van Defensie na het gebruik van het verfproduct CARC (Chemical Agent Resistant Coating). Dit gebeurt in het verlengde van een onderzoek naar blootstelling aan chroomhoudende verven. CARC is een sterk en vrij ondoorlaatbaar verfproduct (topcoat) dat ervoor zorgt dat voertuigen bestand zijn tegen strijdgassen. Daarnaast maakt het ze bestand tegen ontsmettingsmiddelen die gebruikt worden om restanten van strijdgassen te verwijderen. Voor dit onderzoek is in kaart gebracht welke stoffen in CARC aanwezig zijn en welke van deze stoffen het grootste gezondheidsrisico kunnen hebben gevormd bij blootstelling aan CARC. Hiervoor zijn de ingrediënten achterhaald en is op basis van de schadelijkheidsklasse en het gehalte van de stoffen in de verf aangegeven welke als eerste moeten worden onderzocht. De hoogste prioriteit heeft het polymeer van hexamethyleen diiscocyanaat (HDI), samen met HDI zelf. Van deze stoffen is bekend dat ze al bij lage concentraties allergieën kunnen veroorzaken. Op de tweede plaats komen de oplosmiddelen van aromatische koolwaterstoffen (nafta, VM&P Nafta en Aromatic 100). Deze stoffen veroorzaken onder andere schade aan het dna en staan op de tweede plaats omdat ze in een lager gehalte in CARC zitten. Als derde zijn er de kobaltverbindingen, die onder andere allergieën veroorzaken en in een nog lager gehalte aanwezig zijn in CARC. Door de jaren heen zijn verschillende merken en kleuren CARC gebruikt. Voor dit onderzoek zijn acht CARC-producten achterhaald, die representatief worden geacht voor de middelen die tussen 1990 en 2002 zijn gebruikt. Mogelijk is er tussen 1987 en 1990 ook CARC gebruikt dat dan een ander type is geweest. Als er tussen 1984 en 1987 CARC is gebruikt (waar geen aanwijzingen voor zijn) is niet uit te sluiten dat het de kankerverwekkende stof chroom-6 bevatte. Na 1987 bevatten CARC-verven in ieder geval geen chroom-6 meer. Na 2002 is overgeschakeld op 'watergedragen' CARC, dat minder oplosmiddel en meer water bevat, maar ook nog steeds HDI. CARC werd gebruikt op zogeheten POMS-locaties (Prepositioned Organizational Material Storage). De vijf POMS-locaties waren locaties van de Nederlandse Defensie waar tussen 1984 en 2006 door medewerkers van de Nederlandse Defensie Amerikaans materieel is onderhouden in opdracht van de Amerikaanse Defensie (VS Defensie). In an extension of a study into exposure to paints containing chromium, at the request of the Ministry of Defence, the Dutch National Institute for Public Health and the Environment (RIVM) is investigating the possible effects on the health of current and former members of the Ministry of Defence after using the paint product Chemical Agent Resistant Coating (CARC). CARC is a strong and almost impermeable paint product (a top coat) that protects vehicles from chemical warfare agents. In addition, it protects vehicles from decontamination agents that are used to remove residual chemical warfare agents. This study identified the substances that are present in CARC, and identified which of these substances may have formed the biggest risk to health after exposure to CARC. In order to do this, the ingredients were traced and on the basis of the classification on harmful effects and the concentration of these substances in the paint, the order in which the ingredients should be studied was determined. The highest priority was given to the polymer of hexamethylene diiscocyanate (HDI), as well as to HDI itself. It is known that these substances can cause allergies, even at low concentrations. In second place came the aromatic hydrocarbon solvents (Naphtha, VM&P Naphtha and Aromatic 100). Amongst other things, these substances cause damage to the DNA and come in second place because their concentration in CARC is lower. Third were the cobalt compounds, which cause allergies (amongst other things), and are present in CARC at an even lower concentration. Over the years, various brands and colours of CARC have been used. In this study. eight CARC products were traced, which were considered to be representative of the agents used between 1990 and 2002. It is possible that CARC was also used between 1987 and 1990, which would then have been a different type. If CARC was used between 1984 and 1987 (there are no indications for this), it cannot be excluded that it contained the carcinogenic substance chromium-6. In any case, chromium-6 was no longer used in CARC paints after 1987. After 2002, water-based CARC was used; this contained less solvent and more water, but also still HDI. CARC was used at the so-called Pre-positioned Organizational Material Storage (POMS) sites. These five POMS sites were sites from the Dutch Ministry of Defence, where members of the Ministry maintained American defence material on behalf of the United States Armed Forces between 1984 and 2006. Ministerie van Defensi

Integration of kinetics in risk assessment strategies

Bij de beoordeling van schadelijke effecten van chemische stoffen is het van belang gegevens toe te voegen over de manier waarop stoffen zich in het lichaam gedragen (de kinetiek). Wordt een stof bijvoorbeeld door de darm opgenomen of direct uitgescheiden? Blijft het in vetcellen zitten? Met deze kennis kunnen de gezondheidsrisico's van een stof nauwkeuriger worden ingeschat. Ook zijn er minder proefdieren nodig, onder andere omdat bepaalde testen dan niet meer nodig zijn. Daarnaast kan worden voorkomen dat proeven opnieuw uitgevoerd moeten worden, wat in het huidige systeem aan de orde is als bijvoorbeeld achteraf de dosering van de te onderzoeken stof te hoog blijkt te zijn geweest of de gebruikte diersoort niet representatief blijkt voor de geteste stof. Dit blijkt uit een evaluatie van het RIVM naar de voordelen van informatie over kinetiek voor de beoordeling van schadelijke eigenschappen van stoffen. Hierin is ook beschreven hoe de kinetiek meer geïntegreerd kan worden in beoordelingssystemen en op welke manier zo min mogelijk of zelfs geen proefdieren nodig zijn. Dit is van belang omdat er al enkele jaren wordt gewerkt aan een nieuwe strategie voor risicobeoordelingen van chemische stoffen waarvoor zo min mogelijk of geen proefdieren nodig zijn. Het idee daarvan is dat stoffen worden getest in cellen (in vitro) in plaats van in hele dieren (in vivo). Kennis van kinetiek is dan essentieel om de vertaalslag te kunnen maken van het gedrag van stoffen in cellen naar het hele lichaam. Momenteel worden kinetische gegevens wel gebruikt bij risicobeoordelingen, maar nog niet (optimaal) voor alle beoordelingskaders (wel voor geneesmiddelen, niet voor industriële stoffen). Deze evaluatie beschrijft de beschikbare (in vitro) methoden om informatie over de kinetiek te verkrijgen en op welke wijze deze methoden zouden kunnen worden ingezet in een risicobeoordelingsstrategie. In vervolgonderzoek zullen deze methoden worden beoordeeld op hun toegevoegde waarde, beperkingen en kosten. Daarnaast zal worden uitgezocht welke kinetiek-informatie minimaal nodig is om de vertaalslag te kunnen maken van de werking van een stof in cellen naar een heel lichaam.In this report the importance is shown of data on the behaviour of chemical substances in the body (the kinetics) for determining their health risks. Not only do these help in a better estimation of the health risks, they can also aid in reducing the number of necessary test animals for determining the harmful effects of a substances. With knowledge on the kinetics, certain tests can turn out to be unnecessary, because, for example, the substance turns out not be taken up in the body. Furthermore, such knowledge can prevent that tests have to be repeated, because, for example, the applied amount of substance proves to be too high or the animal species proves not to be representative for humans in this special case. These benefits could be of more use in the current system of risk assessment when the collection of kinetic data would be more integrated into this system and would occur earlier than the studies on toxic properties. The methods with which this integration can be realized with as few test animals as possible are described in this report. To further reduce or completely replace animal testing, research is currently performed on a new way to assess risks. The new approach is based on tests with cells instead of whole animals. Such tests do no incorporate the kinetics of a substance in a whole body, therefore these tests will always have to be accompanied with computer models describing the behaviour of the substance in a body. Kinetic data will be crucial for these models. The current progress of the research on what such a new risk assessment approach should look like is described in this report, as well as the progress on the available methods for this approach. In continued research, the available methods should be critically evaluated for their added value, limitations and costs. Additionally, it would be useful to select a base set of necessary kinetic data.Ministerie van E

Do current EU regulations for the safety assessment of chemical substances pose legal barriers for the use of alternatives to animal testing?

Voor de beoordeling van risico's van chemische stoffen voor mens en milieu worden veelal dierproeven gebruikt. Alternatieven daarvoor mogen alleen worden ingezet als de wettelijke beoordelingskaders daar expliciet de mogelijkheid voor bieden. Het RIVM heeft bij tien van deze Europese beoordelingskaders onderzocht of dat het geval is. Bij negen van de tien kaders wordt naar alternatieve mogelijkheden voor dierproeven verwezen en doen zich dus geen wettelijke belemmeringen voor. Bij het tiende kader, voor de toelating van diergeneesmiddelen, is het onduidelijk: de wet vermeldt de mogelijkheid niet, maar in de onderliggende richtlijn (guideline), die volgens de wet moet worden nageleefd, worden wel alternatieven aangereikt. Dit maakt de juridische status van de mogelijkheid om ze in te zetten onduidelijk. Uit het onderzoek blijkt ook dat het vooral technisch wetenschappelijke barrières zijn die de inzet van alternatieven voor dierproeven belemmeren, en niet zozeer wettelijke. Er bestaan bijvoorbeeld geen alternatieven voor bepaalde dierproeven, of ze zijn nog onvoldoende geschikt of gevalideerd. Aanbevolen wordt eraan te werken om deze praktische belemmeringen weg te nemen. De studie signaleert daarnaast nog twee aandachtspunten: als eerste gaat het om het gebruik van resultaten van alternatieve methoden voor dierproeven bij de risicobeoordeling bij calamiteiten en bij de vaststelling van industriële locaties waar gevaarlijke stoffen aanwezig zijn. Specifieke dierproefresultaten nemen hier vaak een prominente plaats in. De resultaten van alternatieve methoden passen niet zonder meer in methodieken die in een aantal landen voor deze risicobeoordelingen worden gebruikt. Daarnaast verdient de gevaarsclassificatie, etikettering en verpakking (CLP) van schadelijke stoffen aandacht. Het kader REACH, dat leidend is en waarvoor data voor de CLP worden gegeneerd, schrijft voor dat alternatieven mogelijk zijn mits deze geschikt zijn voor de CLP. Voor de CLP zijn echter voor sommige classificaties geen alternatieve methoden beschikbaar en de classificatie criteria beperken de mogelijkheid om alternatieve methoden te ontwikkelen. De studie is in opdracht van het ministerie van Economische Zaken uitgevoerd, naar aanleiding van een motie in de Tweede Kamer bij de recente aanpassing in de Wet op dierproeven. Mogelijke wettelijke belemmeringen voor geneesmiddelen worden momenteel in een aparte RIVM-studie onderzocht.For the assessment of risks of chemical substances for man and environment, animal studies are commonly performed. Alternatives for these studies may only be applied if the legal frameworks for the assessments explicitly offer a possibility for them. RIVM has analyzed ten of such European frameworks for assessment of chemical substances whether such a possibility is present. In nine of the ten frameworks, reference is made to the possibility to use alternative methods for animal tests and thus pose no barriers for them. In the tenth framework, for the acceptance of veterinary medicinal products, it is not clear: the Directive does not mention this possibility, but in the underlying, mandatory (but nog legally binding) guideline alternative methods are suggested. This makes the legal status of the possibility to use alternative methods unclear in this framework. The investigation also shows that it's mostly practical barriers that obstruct the use of alternatives for animal tests, and not so much legal barriers. There is, for example, a lack of alternatives for some animal tests, or they are not sufficiently suitable or validated. It is recommended to direct the attention to the removal of these practical barriers. The study notices two other points of attention. The first concerns the use of results from alternative methods in the risk assessments for calamities and for the determination of industrial locations with hazardous substances. Specific animal test results are often of high importance there. The results of alternative methods do no directly fit into the calculation methodologies applied by some countries for these risk assessments. Secondly, the classification, labelling and packaging (CLP) of chemical substances needs attention. The framework REACH, which is leading and for which the data used for CLP are generated, states that alternatives are possible, on the condition that the results of alternative methods are suitable for CLP. For some classifications, however, no alternative test methods are available and the classification criteria limit the use/development of alternative methods. The study was performed under commission of the Dutch Ministry of Economic Affairs, because of questions from the Dutch Parliament when the new Law on animal testing was adjusted. Possible legal barriers for human pharmaceuticals are currently investigated in a separate RIVM study.Ministerie van E