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Tossicologia Sperimentale Animale: Studi in Acuto, a Medio e a Lungo Termine Milano, 24 Ottobre 2008.

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Presentazione sul tema: "Tossicologia Sperimentale Animale: Studi in Acuto, a Medio e a Lungo Termine Milano, 24 Ottobre 2008."— Transcript della presentazione:

1 Tossicologia Sperimentale Animale: Studi in Acuto, a Medio e a Lungo Termine Milano, 24 Ottobre 2008

2 Definizione La tossicologia è la branca della medicina, il cui interesse si estende anche alla chimica, che studia sintomi, meccanismi e trattamenti degli avvelenamenti di persone e animali ad opera di droghe, veleni o farmaci. Il principale parametro per determinare la tossicità di una sostanza è la dose: infatti, quasi tutte le sostanze, in certe dosi o in determinate circostanze possono essere tossiche.medicinachimicadroghevelenifarmacitossicità

3 Egyptians The Ebers Papyrus  Dated to 1500 BCE, compiles material back to 3000 BCE  Named for Egyptologist Georg Moritz Ebers ( )  20 m scroll with 700 drugs in 900 formulas  Indications, dosages and appropriate spells.

4 Theophrastus Phillippus Aureolus Bombastus von Hohenheim, Paracelsus ( ) The Father of Toxicology “The dose makes the poison”

5 Storia della Tossicologia (alcune date fondamentali) Paracelsus: dose Harvey: moderna scienza sperimentale Potts: primo caso di “occupational cancer” Ehrlich: recettore Trevan: LD Truhaut: NOAEL

6 Tossicologia (discipline di competenza) Farmaci Alimenti Ambiente Occupazionale

7 Iter per lo sviluppo di un farmaco

8 Autorità regolatorie: –Nazionali FDA (USA) MHLW (Giappone) –Regionali EMEA (Europa)

9 FDA's Mission Statement The FDA is responsible for protecting the public health by assuring the safety, efficacy, and security of human and veterinary drugs, biological products, medical devices, our nation’s food supply, cosmetics, and products that emit radiation. The FDA is also responsible for advancing the public health by helping to speed innovations that make medicines and foods more effective, safer, and more affordable; and helping the public get the accurate, science-based information they need to use medicines and foods to improve their health.

10 European Medicines Agency European Medicines Agency (EMEA) is a decentralised body of the European Union with headquarters in London. Its main responsibility is the protection and promotion of public and animal health, through the evaluation and supervision of medicines for human and veterinary use. The EMEA coordinates the evaluation and supervision of medicinal products throughout the European Union. The Agency brings together the scientific resources of the 25 EU Member States in a network of 42 national competent authorities. It cooperates closely with international partners, reinforcing the EU contribution to global harmonisation.

11 Organization of the Ministry of Health, Labour and Welfare (MHLW)

12 Schema generale dello sviluppo di una NCE (New Chemical Entity) NCE esaminate 2-3 farmaci fanno profitto 0.002%-0.003%

13 Inizio sperimentazione clinica di Fase I First human dose (FHD) Safety, pharmacokinetics Sperimentazio ne esplorativa sul paziente Fase II Studi definitivi sul paziente Fase III RegistrazioneSelezione discovery Screening tossicologico Tossicologia acuta e subacuta per FHD Mutagenesi in vitro Safety pharmacology Tossicologia sulla funzione riproduttiva Mutagenesi in vivo Tossicologia cronica Cancerogenesi sviluppo

14 Tossicologia (tipo di studi) IN VIVO: esposizione acuta e cronica, potenziale cancerogeno, effetto sulla riproduzione, teratologia IN VITRO: culture cellulari (animali e umane), microsomi

15 Sperimentazione animale in Tossicologia Regolamentata in Italia dal decreto 116 del 27 gennaio 1992 (applicazione di normative CEE del 1986) provenienza degli animali da impiegare per le sperimentazioni, condizioni di stabulazione, modalità di sperimentazione, autorizzazioni per personale e struttureprovenienza degli animali da impiegare per le sperimentazioni, condizioni di stabulazione, modalità di sperimentazione, autorizzazioni per personale e strutture

16 Sperimentazione animale in Tossicologia Topi 60%Topi 60% Ratti 20%Ratti 20% Conigli 5%Conigli 5% Altre specie ( Cavie, Cani, Rettili, Scimmie)Altre specie ( Cavie, Cani, Rettili, Scimmie)

17 Specie maggiormente utilizzate Topo durata vita 1-3 annidurata vita 1-3 anni peso adulto gpeso adulto g maturità sessuale a 50 giornimaturità sessuale a 50 giorni ciclo estrale 4-5 giorniciclo estrale 4-5 giorni gestazione 20 giornigestazione 20 giorni numerosità prole10-12numerosità prole10-12 età allo svezzamento 20 giornietà allo svezzamento 20 giorni frequenza cardiaca 600 batt/minfrequenza cardiaca 600 batt/min pressione arteriosa mmHgpressione arteriosa mmHg frequenza respiratoria 160 atti/minfrequenza respiratoria 160 atti/min

18 Specie maggiormente utilizzate Ratto durata vita 2,5-3 annidurata vita 2,5-3 anni peso adulto gpeso adulto g maturità sessuale a 60 giornimaturità sessuale a 60 giorni ciclo estrale 4-5 giorniciclo estrale 4-5 giorni gestazione giornigestazione giorni numerosità prole8-14numerosità prole8-14 età allo svezzamento 20 giornietà allo svezzamento 20 giorni frequenza cardiaca batt/minfrequenza cardiaca batt/min pressione arteriosa mmHgpressione arteriosa mmHg frequenza respiratoria 80 atti/minfrequenza respiratoria 80 atti/min

19 Specie maggiormente utilizzate Coniglio durata vita 5-13 annidurata vita 5-13 anni peso adulto 4-6 kgpeso adulto 4-6 kg maturità sessuale a 6-10 mesimaturità sessuale a 6-10 mesi gestazione giornigestazione giorni numerosità prole4-10numerosità prole4-10 età allo svezzamento giornietà allo svezzamento giorni frequenza cardiaca batt/minfrequenza cardiaca batt/min pressione arteriosa mmHgpressione arteriosa mmHg frequenza respiratoria atti/minfrequenza respiratoria atti/min

20 Estrapolazione da animale a uomo  Variabilità individuale  Variabilità tra specie  Variabilità tra razze Ulteriori informazioni dirette di effetti tossici sull’uomo:  controlli medici di lavoratori esposti a specifici composti  studi epidemiologici  rilievi su pazienti dopo assunzione di dosi eccessive di farmaci o esposti a quantità elevate di sostanze chimiche

21 Estrapolazione da animale a uomo Un maggior grado di attendibilità di possibili effetti tossici sull’uomo da studi su animali può derivare da: impiego di diverse specie animaliimpiego di diverse specie animali accurate indagini sui meccanismi e velocità di biotrasformazione nelle varie specieaccurate indagini sui meccanismi e velocità di biotrasformazione nelle varie specie impiego di condizioni simili alle situazioni di esposizione dell’uomoimpiego di condizioni simili alle situazioni di esposizione dell’uomo

22 Estrapolazione da animale a uomo Valutazione della “safety” o ragionevole indicazione che non verifichino danni a uomo o ambiente se il composto in oggetto viene impiegato alle dosi e condizioni proposte  ADI (acceptable daily intake) o dose giornaliera accettabile stabilita in base al dato di stabilita in base al dato di  NOAEL: no observable adverse effect level

23 Estrapolazione da animale a uomo  ADI quantità giornaliera di un composto che, assunta per tutto il periodo della vita, appare essere priva di apprezzabili rischi per la salute, sulla base delle conoscenze al momento disponibili  NOAEL massima dose che non ha determinato, sulla base del più sensibile indicatore biologico, alcun segno di tossicità nella più reattiva specie animale trattata

24 GLP – “Good Laboratory Practice” Proposte dalla FDA nel 1978 raccolgono requisiti richiesti per effettuare studi sperimentali, stesura di protocolli, raccolta e archiviazione della documentazione relativa Anche l’EPA (Environmental Protective Agency) ha proposto GLP per lo studio di effetti sull’ambiente

25 BPL – “Buone pratiche di laboratorio” Regolamentate in Italia dal Decreto Legislativo no. 50 del 2 Marzo 2007 Attuazione delle direttive CEE in materia di Ispezione e verifica della buona prassi di laboratorio

26 Sperimentazione animale in Tossicologia Studi di tossicità:  ACUTA  A MEDIO TERMINE (subacuta o subcronica)  A LUNGO TERMINE Linee guida definite da OECD

27 Sperimentazione animale in Tossicologia TOX. ACUTA Singola dose TOX. A MEDIO TERMINE Tox. subacuta Tox giorni Tox. subcronica Tox giorni TOX. A LUNGO TERMINE Tox. > 180 giorni (fino a 2 anni)

28 Sperimentazione animale in Tossicologia Tossicità Acuta (I) singola dose Linee guida OECD no. 420 – Linee guida OECD no. 420 – Permette di identificare la categoria di un composto tossico Permette di identificare la categoria di un composto tossico

29 Sperimentazione animale in Tossicologia Tossicità Acuta (II) singola dose Singola dose orale (via di somm. nell’uomo) Singola dose orale (via di somm. nell’uomo) Roditori (età 8-12 settimane) Roditori (età 8-12 settimane) Solitamente femmine (più sensibili) Solitamente femmine (più sensibili) Osservazioni fino a 14 giorni Osservazioni fino a 14 giorni Registrazione del peso corporeo e necroscopia Registrazione del peso corporeo e necroscopia

30 Classificazione di Tossicità Acuta In accordo con il GHS (Globally Harmonized System for Chemical Substances and Mixtures)In accordo con il GHS (Globally Harmonized System for Chemical Substances and Mixtures) CategoriaCategoria 1 < 5 mg/kg 1 < 5 mg/kg mg/kg25-50 mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg

31 Sperimentazione animale in Tossicologia Tossicità Acuta (III) singola dose Limit test: usato quando si ritiene che la sostanza in esame non sia tossica. Dose testata 2000 mg/kg (o in casi particolari 5000 mg/kg)

32 Sperimentazione animale in Tossicologia Tossicità Acuta (IV) singola dose Sighting study (studio bersaglio):Sighting study (studio bersaglio): fase esplorativa partendo da una dose selezionata tra 5, 50, 300 e 2000 mg/kg. Se non si hanno riferimenti sulla possibile tossicità, la dose di partenza sarà di 300 mg/kg.fase esplorativa partendo da una dose selezionata tra 5, 50, 300 e 2000 mg/kg. Se non si hanno riferimenti sulla possibile tossicità, la dose di partenza sarà di 300 mg/kg.

33 Sighting study (studio bersaglio):

34 Sperimentazione animale in Tossicologia Tossicità Acuta (V) singola dose Main test:Main test: Si parte dalla dose indicata dal sighting study. Si utilizzano 5 animali per ogni dose, di un solo sesso.Si parte dalla dose indicata dal sighting study. Si utilizzano 5 animali per ogni dose, di un solo sesso. Se si rende necessario effettuare il main test su più dosi, si attendono 3-4 giorni tra una dose e l’altraSe si rende necessario effettuare il main test su più dosi, si attendono 3-4 giorni tra una dose e l’altra Valutati: mortalità, variazioni in peso, analisi istologicaValutati: mortalità, variazioni in peso, analisi istologica

35 Main test START 5 female 300 mg/kg A B C 5 female 2000 mg/kg A 5 female 5 mg/kg B 5 female 50 mg/kg C A B C A B C Study concluded GHS category

36 Sperimentazione animale in Tossicologia Tossicità a medio termine (I) – giorni Linee guida OECD no. 407 Linee guida OECD no. 407 permette di identificare NOAEL, LOAEL (lowest observed adverse effect level) permette di identificare NOAEL, LOAEL (lowest observed adverse effect level) giorni di trattamento giornaliero giorni di trattamento giornaliero Roditore e non roditore Roditore e non roditore Sia maschi che femmine (5+5) Sia maschi che femmine (5+5) Utilizzate almeno tre dosi (una che dia lievi effetti tossici, una non tossica, una o più intermedie) Utilizzate almeno tre dosi (una che dia lievi effetti tossici, una non tossica, una o più intermedie)

37 Sperimentazione animale in Tossicologia Tossicità a medio termine (II) – giorni valutazione degli effetti: variazioni di peso, di consumo del mangime, esami ematologici, ematochimici, esami delle urine, esami post- mortem (peso degli organi, istologia)

38 Sperimentazione animale in Tossicologia Tossicità a medio termine (III) giorni Linee guida OECD no. 408 (roditori), 409 Linee guida OECD no. 408 (roditori), 409 permette di identificare “maggiori effetti tossici, organi bersaglio e possibilità di accumulo” permette di identificare “maggiori effetti tossici, organi bersaglio e possibilità di accumulo” giorni di trattamento giornaliero giorni di trattamento giornaliero Roditore e non roditore Roditore e non roditore Sia maschi che femmine (10+10) Sia maschi che femmine (10+10) Utilizzate almeno tre dosi (una che dia lievi effetti tossici, una non tossica, una o più intermedie) Utilizzate almeno tre dosi (una che dia lievi effetti tossici, una non tossica, una o più intermedie)

39 Sperimentazione animale in Tossicologia Tossicità a medio termine (IV) giorni valutazione degli effetti: variazioni di peso, consumo di mangime, esami ematologici, ematochimici, esami delle urine, esami post- mortem (peso degli organi, istologia)

40 Sperimentazione animale in Tossicologia Tossicità a lungo termine (I) - >180 giorni permette di identificare se il farmaco è potenzialmente cancerogeno permette di identificare se il farmaco è potenzialmente cancerogeno 6-24 mesi di trattamento giornaliero 6-24 mesi di trattamento giornaliero Roditore e non roditore Roditore e non roditore Sia maschi che femmine (10+10) Sia maschi che femmine (10+10) Utilizzate almeno tre dosi (una che dia lievi effetti tossici, una non tossica, una o più intermedie) Utilizzate almeno tre dosi (una che dia lievi effetti tossici, una non tossica, una o più intermedie)

41 Test Report Test Substance Vehicle Test animals Test conditions Results (with Statistic) Discussion of Results Conclusions


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