TOWARD SUSTAINABLE CHEMICAL SUBSTANCES: DEVELOPMENT OF NOVEL APPROACH METHODOLOGIES TO STUDY IMMUNOTOXICITY OF PFAS
Il sistema immunitario, essenziale per la protezione contro i patogeni, la regolazione dell'infiammazione e il mantenimento dell'omeostasi tissutale, è altamente vulnerabile ai contaminanti ambientali. Tra questi, le sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) sono una vasta classe di sostanze chimiche di sintesi con proprietà di persistenza e bioaccumulo, in grado di rappresentare un rischio significativo per la salute. Questa ricerca ha avuto lo scopo di colmare importanti lacune nella comprensione dei meccanismi di immunotossicità indotta dai PFAS, come evidenziato nel Parere Scientifico dell'EFSA del 2020. Concentrandosi sull'acido perfluoroottanoico (PFOA), sul perfluorottano sulfonato (PFOS), sull'acido perfluorononanoico (PFNA) e sul perfluoroesano sulfonico (PFHxS), che rappresentano il 90% delle concentrazioni di PFAS rilevabili nel sangue umano, questo studio ne ha analizzato gli effetti sulle cellule immunitarie e il meccanismo d'azione sotteso. Questo progetto si allinea agli obiettivi del Green Deal europeo per promuovere la sostenibilità e sostituire le sostanze nocive con alternative più sicure, attraverso lo sviluppo di una strategia di test integrata (ITS) tesa a definire le dosi di riferimento necessarie per la valutazione del rischio. Questa ricerca ha impiegato una ITS che ha combinato approcci in vitro con avanzati modelli in silico per studiare gli effetti dei PFAS su componenti del sistema immunitario, inclusa l’attivazione delle cellule dendritiche, la produzione di citochine, la differenziazione delle cellule B e T. I PFAS a catena lunga, come il PFOA e il PFOS, sono stati utilizzati come composti di riferimento per valutare la potenza relativa dei PFAS emergenti. I risultati hanno confermato i dati epidemiologici umani e animali, dimostrando un effetto diretto dei PFAS sulle cellule immunitarie e la soppressione della produzione di anticorpi, con il PFOA che ha mostrato una potenza maggiore rispetto agli altri PFAS analizzati. Il sistema in vitro, basato su cellule mononucleari di sangue periferico umano, ha riprodotto con successo l’effetto in vivo, e il sequenziamento dell'RNA ha offerto approfondimenti sul potenziale meccanismo d’azione. Vie critiche come la segnalazione PPARα e del recettore dei glucocorticoidi sono state identificate come principali bersagli. Per migliorare ulteriormente la capacità predittiva, lo studio ha integrato modelli cinetici basati sulla fisiologia (PBK) e il Simulatore Universale del Sistema Immunitario (UISS) per simulare scenari di esposizione nel mondo reale e valutare gli esiti della risposta vaccinale. Il modello PBK ha anche permesso la conversione delle concentrazioni in vitro correlate a degli effetti, in dosi orali equivalenti. I risultati hanno indicato che le dosi di effetto orale ottenute raggiungono l’assunzione giornaliera tollerabile (TDI) derivata dai dati epidemiologici, evidenziando la robustezza dell’approccio proposto. Un’enfasi significativa è stata posta anche all'adattamento dei modelli PBK anche per i PFAS a catena corta, colmando le lacune tra i dati sperimentali e le previsioni computazionali. Questo approccio integrativo ha offerto preziose intuizioni sulla tossicocinetica e sugli effetti immunotossici di queste sostanze, migliorando l'accuratezza delle valutazioni del rischio a livello regolatorio e promuovendo lo sviluppo di metodologie di test avanzate senza l'uso di animali. In conclusione, questa ricerca ha sviluppato una robusta ITS per consentire il futuro screening dei PFAS emergenti e delle sostanze chimiche sostitutive, promuovendo, in linea con gli obiettivi del Green Deal europeo, il processo decisionale regolatorio e un’innovazione chimica più sicura. Combinando test funzionali, strumenti computazionali e modelli tossicocinetici, lo studio fornisce un cambiamento di paradigma nell’identificazione dei pericoli e nella valutazione del rischio a livello del sistema immunitario. Adattabili a classi chimiche più ampie, i risultati ottenuti supportano gli sforzi globali per ridurre la contaminazione, proteggere la salute pubblica e passare a strategie di test sostenibili e senza l’uso di animali.
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