Regelmatig blijken ooit goedgekeurde stoffen toch schadelijk voor mens, dier en/of milieu. Vervolgens gaan we via ophef, nader onderzoek en rechtszaken, uiteindelijk naar een verbod. Kunnen we met alle kennis en technologie inmiddels (milieu)toxiciteit niet beter voorzien? En schade voorkomen? Jawel, zeggen toxicologen en ‘groene’ chemici in dit eerste deel van een drieluik.

CFKs, DDT, softenon, ‘per’ en ‘tetra’ in stomerijen, lood in benzine, asbest. Ooit leken al deze stoffen een uitstekende oplossing, maar ze eindigden als beruchte chemische ‘missers’. Nu is er onrust over PFAS, over pesticiden en over additieven in plastics. Eerder dit jaar publiceerde C2W | Mens & Molecule nog over de antioxidant 6PPD in autobanden die via slijtagestof een gevaar vormt voor sommige vissoorten.

We kunnen met de huidige kennis zulke missers voorkomen, meent hoogleraar toxicologie Mathieu Vinken van de Vrije Universiteit Brussel. ‘In de nabije toekomst kan dat zelfs zonder inzet van proefdieren’, voegt hij toe. De cosmeticasector heeft die omslag al jaren geleden gemaakt. Chris Slootweg, hoogleraar circulaire chemie aan de Universiteit van Amsterdam en expert in Safe and Sustainable by Design (SSbD) denkt ook dat veel schade inmiddels vermijdbaar is. ‘We kunnen nieuwe stoffen goed toetsen op biodegradeerbaarheid en milieueffecten.’

Voorspellende waarde

Vinken is projectleider van het Europese onderzoeksprogramma Ontox. Daarin werken onderzoekers aan diervrije toxiciteitstests gericht op drie organen die in deze context het meest relevant zijn: de lever (ons ‘antigifcentrum’), de nieren (verantwoordelijk voor ‘ontgifting’) en de hersenen (kwetsbaar orgaan). Het gaat om combinaties van in vitro tests en in silico methoden om de toxiciteit van nieuwe stoffen te bepalen. Vinken: ‘We zitten echt in een stroomversnelling. Technologisch is er de afgelopen jaren veel vooruitgang geboekt, bijvoorbeeld met organs-on-a-chip en AI.’ Ontox verzamelt al vier jaar lang toxiciteitsdata uit allerlei bronnen. De eerste resultaten met modellen op basis van deze data zijn veelbelovend, vertelt Vinken. ‘Natuurlijk kun je dat nooit als standalone gebruiken, maar ik ben echt onder de indruk.’ Hij benadrukt dat de vorderingen vooral te danken zijn aan meer interdisciplinair onderzoek. ‘Toxiciteitstests ontwikkelen is nu ook een vakgebied van bio-ingenieurs, fysici en IT-experts.’ 

Alle Ontox tests gaan uit van humane cellen of weefsels en richten zich op de fundamenten van toxiciteit. Het gaat bijvoorbeeld om cholestase, de opstapeling van galzouten in de lever, een veelvoorkomende bijwerking van medicijnen maar ook van biociden, voedingsstoffen en cosmetica. Galzoutstapeling is verantwoordelijk voor circa een derde van alle leverschade die optreedt door medicijnen, maar is lastig te meten. Het zorgt voor hoge kosten wanneer een nieuw medicijn hierdoor van de markt verdwijnt. Dierproeven, de standaardmethode nu, zijn zestig procent voorspellend. Binnen Ontox is een reeks van testjes ontwikkeld met een voorspellende waarde van bijna negentig procent. Met die nieuwe serie is onlangs ook de toxiciteit van een aantal PFAS-stoffen onderzocht. Kortere PFAS blijken eerder cholestase te veroorzaken, maar verdwijnen veel sneller uit het lichaam. Daardoor zijn het juist de langere varianten die de meeste schade veroorzaken.

Langetermijneffecten

Neurotoxicoloog Harm Heusinkveld van het Nederlandse RIVM ontwikkelt binnen het SPARK-project tests die het risico op parkinson in kaart brengen. Een notoir lastig te ‘vangen’ en veel besproken effect, zeker rondom bestrijdingsmiddelen. Parkinson is in Frankrijk erkend als beroepsziekte bij wijnboeren die met biociden werkten, maar een mogelijk schadelijk effect voor omwonenden is niet bewezen. Hersenaandoeningen als parkinson ontwikkelen zich zeer traag. Proefdieren leven te kort om gedegen bewijs te verzamelen over de relatie tussen blootstelling aan bepaalde stoffen en het optreden van de ziekte. ‘Dit onderzoeksproject is ontstaan op de puinhopen van de herregistratie van glyfosaat’, vertelt Heusinkveld. Sommige toxiciteitstudies vonden toen een oorzakelijk verband tussen glyfosaat en kanker, andere niet. Een commissie concludeerde uiteindelijk dat er niet genoeg informatie is om een wetenschappelijk onderbouwde conclusie te trekken.

Doel van het SPARK-onderzoek is om zo’n ontbrekende, goed onderbouwde testmethode te ontwikkelen. In 2029 moet er een voorstel voor een teststrategie gereed zijn, specifiek gericht op parkinson omdat daar nog geen test voor bestaat. Bij voorkeur ‘diervrij’, dus gebaseerd op effecten op menselijk celmateriaal. Daarbij gaat het niet alleen om zenuwcellen in het brein, maar ook uit de darmen. ‘Dat zijn de allereerste cellen van het zenuwstelsel die worden aangetast bij parkinson’, vertelt Heusinkveld. Inmiddels is er een eerste overzicht van mogelijke testen; juist een combinatie moet inzicht bieden in de neurotoxiciteit. Maar weten we wel genoeg van dat prille begin van parkinson voor een gevalideerde test? ‘Wij werken met gevestigde hypotheses over de ontstaansgeschiedenis van parkinson bij mensen. Daar weten we misschien nog niet elk detail van, maar wel veel’, zegt Heusinkveld die vol vertrouwen is dat er over een paar jaar zo’n parkinsontest voor risicobeoordeling van stoffen bestaat. 

Badeendje

Chemicus Chris Slootweg ontwikkelt geen toxiciteitstests maar een ontwerpmethode om schadelijke chemicaliën te vermijden. Een holistische visie, benadrukt hij. ‘Een pvc-badeendje bevat nu veertig procent weekmakers. Dat moet je toch aan het denken zetten over de materiaalkeuze? En onze pur-matrassen zijn moeilijk recyclebaar, ook vanwege toxische brandvertragers.’ Slootweg is fan van de Niaga-technologie, ontwikkeld met Auping: een volledig recyclebare polyestermatras zonder brandvertragers; het materiaal zelf voldoet aan de eisen voor brandveiligheid. Maar Safe and Sustainable by Design zit ook in processen: ‘Farmaceutische bedrijven doen al een trits aan toxiciteitstesten tijdens de ontwikkeling van een nieuw middel, daar kun je tests voor ecotoxiciteit en biodegradeerbaarheid zo naast zetten voor een betere keuze.’

Slootweg hoopt met SSbD ook de huidige reflex te laten verdwijnen wanneer een stof in de ban gaat. ‘We’ gaan dan naarstig op zoek naar een vervangende stof die zo min mogelijk aanpassingen in product of proces vergt. Al te vaak blijkt zo’n snelle vervanger ook schadelijk: de zogeheten regrettable substitution. Met steun van de Nederlandse overheid richten RIVM en TNO een SSbD-centrum op om het concept ook bij ontwerpers in het hoofd te krijgen. Slootweg vindt het een goed initiatief: ‘Circulair denken in plaats van lineair, dat vergt echt een omslag.’

Ook Vinken ziet starheid van geest als grootste obstakel voor die broodnodige omslag. ‘De dierproef is bij autoriteiten als EMA of ECHA de gouden standaard. Maar we weten dat een dierproef maar maximaal voor 40-50 procent voorspelt wat er in de mens gebeurt. We gooien er een factor honderd overheen en aanvaarden dat als onze veiligheid voor voeding en biociden. Dat kan echt al veel beter.’