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Proteger el medio ambiente gracias a las moscas, los gusanos y la teoría de la evolución

Ante la necesidad ética de limitar al máximo los experimentos con mamíferos sobre la toxicidad de los productos químicos, varios científicos europeos partícipes del proyecto AlterTox recurren a la utilización de organismos como moscas y gusanos.

Publicado en 27 octubre 2021 a las 08:17

¿Sabíais que la mosca comparte un 60 % de su ascendencia con el ser humano? Este dato sorprendente podría tener un impacto significativo sobre la protección de la salud y del medio ambiente. Sin embargo, antes “será necesario reemplazar todo un conjunto de ideas y prácticas, comenzando por la manera en que consideramos y utilizamos a los animales en la ciencia para comprender la toxicología” explicó el profesor John Colbourne, de la Universidad de Birmingham. 

Mientras la humanidad afronta la pandemia, la contaminación continúa causando más de uno de cada diez fallecimientos prematuros al año en todo el mundo, y los evaluadores de riesgos están teniendo dificultades para encontrar una salida de esta crisis de salud medioambiental.

La evaluación de la seguridad de productos químicos yace principalmente en las pruebas con mamíferos, un proceso costoso, largo y aflictivo. Tras la entrada en vigor del reglamento REACH — el principal instrumento jurídico para evaluar y administrar los productos químicos — el coste del registro de 22 683 sustancias ha aumentado hasta el momento a 2100 millones de euros en la Unión Europea (UE). A esto se le suman los años que cada producto químico requiere para completar todo el procedimiento de evaluación, así como las muertes de millones de animales. La producción y el consumo de sustancias químicas deberían llegar al doble para 2030, y hay un riesgo de que las pruebas sigan esta misma curva.

No obstante, se ha probado que los modelos de mamíferos no son suficientemente confiables para extrapolar los riesgos para la salud humana. Según los Institutos Nacionales de la Salud en Estados Unidos (US-NIH), en el sector farmacéutico, un 95 % de los medicamentos sometidos eficazmente a pruebas con animales fallan las pruebas con humanos. Por otra parte, un dato interesante es que hace unos años se encontró la base genética de un remedio contra el Alzheimer gracias a la utilización de... moscas.

Hoy en día es primordial encontrar alternativas a los experimentos con mamíferos que sean más rápidas, menos costosas, más éticas y más precisas a la hora de determinar los riesgos para la salud humana y el medio ambiente. ¿Y si la solución para acelerar y mejorar estas pruebas yaciese en la puesta en práctica de principios de la biología evolutiva y la medicina?

Nada en la biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución”, declaró Theodosius Dobzhansky, personaje central de la historia de la biología, en 1973.

La secuenciación del genoma humano, que contiene toda la información heredada que codifica la vida, originó una revolución en la asistencia sanitaria con el avance de la medicina personalizada. Permitió el desarrollo de “NAM” (acrónimo de “Non-Animal Methods” o “New Approach Methodologies”) como el cultivo de células humanas, la modelización de datos informáticos, o incluso la tecnología de los órganos en un chip, por mencionar solo algunos. Los estudios de especies lejanas, como las moscas o los gusanos, sacaron a la luz numerosos aspectos fundamentales de la biología animal, incluyendo la salud humana; ahora, los progresos de la genética y de la ecología evolutiva pueden recopilarse para comprender el impacto de los contaminantes en la salud de los humanos y de los ecosistemas.

El profesor John Colbourne, de la Universidad de Birmingham, dirige actualmente un equipo de 108 investigadores para el proyecto PrecisionTox, financiado por la UE y destinado a acabar con la brecha virtual entre la medicina y la toxicología — incluyendo la ecotoxicología — y a generar una comprensión evolutiva sobre la manera en que la biología animal se somete a modificaciones tras la exposición a sustancias nocivas, sin la necesidad de experimentar en mamíferos.

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El proyecto se basa en el uso de líneas celulares humanas y de una serie de cinco organismos representativos del árbol de la vida que comparten genes heredados de un ancestro en común con los humanos: los gusanos redondos, las moscas, las pulgas de agua, los embriones de rana y los peces cebra. La lista de los “NAM” admite la utilización de estos organismos catalogados como “no sensibles”, ya que la legislación no los considera como animales.

Pese a sus obvias diferencias morfológicas, existen numerosos mecanismos encargados del desarrollo o de los procesos celulares y fisiológicos que han perdurado tanto en la evolución humana como en la de estos organismos. El modelo del gusano redondo, o C.elegans, se viene utilizando desde hace tiempo para entender los efectos de sustancias peligrosas en el crecimiento, el desarrollo o la expresión de los genes. Si bien la separación evolutiva entre el Homo sapiens y la Drosophila melanogaster se produjo hace unos 780 millones de años, aproximadamente un 75 % de los genes considerados como responsables de las enfermedades humanas cuentan con un equivalente en las moscas, lo que hace de estas últimas un ejemplar importante para el estudio de enfermedades neurológicas, el cáncer o incluso la diabetes, entre otras.

El consorcio se basará en el árbol filogenético para estudiar cómo los genes y los productos resultantes de la expresión génica interactúan en estas especies tras verse expuestos a concentraciones de sustancias que correspondan a aquellas presentes en el medio ambiente. Esto, con el objetivo de identificar cuáles mecanismos manifiestan reacciones negativas frente a la exposición a sustancias químicas. Después, los datos se compararán con líneas celulares humanas y con bases de datos para confirmar los riesgos que afectarían la salud humana.

El rápido ciclo reproductivo de estos organismos y su breve ciclo vital garantizan resultados explotables en tan solo unos meses, disminuyendo así considerablemente la duración y los costes de los experimentos. Asimismo, esta metodología permite identificar los genes que presentan una mayor resistencia o susceptibilidad a productos nocivos, lo que ayuda a definir con exactitud los límites de exposición de seguridad, y toma en cuenta la variación genética de la población, así como el género. Los 15 socios de esta iniciativa planean probar 250 compuestos en el período de 5 años asignado al proyecto. Estos métodos podrían aplicarse a todos los productos químicos y a todos los animales, incluyendo los humanos, con el objetivo de regular e identificar mejor los productos químicos nocivos y eliminarlos de los hogares, de los alimentos y del medio ambiente.

PrecisionTox se ha asociado a ONTOX y a Risk-Hunt3r, otros proyectos financiados por la UE, dentro del conglomerado ASPIS, que realizará su debut el 4 de noviembre en un evento público. El ASPIS, conformado por 70 organizaciones de investigación europeas y norteamericanas, y beneficiario de 60 millones de euros del programa H2020, trabajará en estrecha colaboración con el Centro Común de Investigación de la UE para el desarrollo y la aprobación de los NAM. Esto se realizará con el fin de acelerar la evaluación de productos químicos sin el uso de mamíferos para así alcanzar el objetivo de un medio ambiente “libre de contaminación” para 2050, según lo prometido en el Pacto Verde de la UE. 


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