Proyecto NAMs4NANO: Detalles técnicos y avances

El proyecto NAMs4NANO, financiado por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), se centra en el desarrollo y validación de Nuevas Metodologías de Evaluación (NAMs) para evaluar los riesgos toxicológicos y ecotoxicológicos de nanomateriales en la cadena alimentaria y de piensos (alimentos para animales). Los nanomateriales, definidos como materiales con al menos una dimensión entre 1 y 100 nm, presentan desafíos específicos debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas, como alta área superficial, reactividad química, y comportamiento dependiente del tamaño, forma y recubrimiento superficial. NAMs4NANO busca implementar métodos alternativos no basados en animales, alineados con el principio 3R (Reemplazo, Reducción, Refinamiento), utilizando enfoques in vitro, in silico, in chemico y ex vivo.

Objetivos técnicos específicos

1. Desarrollo de NAMs:
   • Caracterización fisicoquímica: Métodos para determinar propiedades como tamaño, forma, carga superficial (potencial zeta), estado de agregación/aglomeración, solubilidad y estabilidad en biofluidos (p. ej., jugos gástricos simulados). Técnicas incluyen dispersión dinámica de luz (DLS), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y espectroscopia Raman mejorada por superficie (SERS).
   • Absorción y biodisponibilidad: Modelos in vitro de barreras biológicas (p. ej., monocapas celulares de Caco-2 para absorción intestinal) para evaluar el transporte de nanomateriales a través de la mucosa gastrointestinal.
   • Toxicidad: Ensayos para genotoxicidad (p. ej., ensayo de micronúcleos in vitro, test de Ames modificado), citotoxicidad (ensayos MTT o AlamarBlue), estrés oxidativo (medición de especies reactivas de oxígeno, ROS), y potencial inflamatorio (liberación de citoquinas como IL-6 o TNF-α).
   • Interacciones con biomoléculas: Métodos in chemico para estudiar la formación del corona de proteínas en nanomateriales, que afecta su comportamiento biológico.
   • Modelos in silico: Desarrollo de modelos de relación cuantitativa estructura-actividad (QSAR) y simulaciones de dinámica molecular para predecir toxicidad basándose en propiedades fisicoquímicas.
2. Sistema de cualificación:
   • Propuesta de un marco para validar NAMs según criterios de fiabilidad (reproducibilidad intra- e interlaboratorio) y relevancia (concordancia con efectos biológicos relevantes para humanos). Esto incluye:
     • Procedimientos Operativos Estándar (SOPs): Protocolos detallados para ensayos específicos, como los métodos OECD TG 431 (corrosión cutánea in vitro) adaptados para nanomateriales.
     • Puntos de referencia: Uso de nanomateriales de referencia (p. ej., dióxido de titanio o sílice) para estandarizar resultados.
     • Validación regulatoria: Alineación con los requisitos de la EFSA y la OCDE para aceptación en evaluaciones de seguridad.
3. Actualización de guías:
   • Revisión de la guía de la EFSA de 2021 sobre evaluación de riesgos de nanomateriales, integrando NAMs para abordar lagunas en la evaluación de exposición oral, persistencia en tejidos y efectos a largo plazo.
4. Estudios de caso:
   • Análisis de nanomateriales específicos (p. ej., nanoóxidos metálicos, nanoplásticos) para evaluar su comportamiento en matrices alimentarias (p. ej., alimentos procesados, envases).
   • Estudios transversales para correlacionar datos in vitro/in silico con datos in vivo históricos, asegurando la predictividad de los NAMs.

Avances técnicos recientes

• Informes de septiembre de 2024:
  1. Revisión de NAMs (publicado en EFSA, EN-8826):
     • Compilación de métodos in vitro para evaluar disolución en biofluidos (p. ej., usando espectroscopia de absorción atómica para medir iones liberados).
     • Evaluación de genotoxicidad mediante ensayos combinados (micronúcleos + cometa in vitro) para detectar daño en el ADN inducido por nanomateriales.
     • Identificación de modelos celulares avanzados, como co-cultivos 3D de células intestinales y hepáticas, para simular metabolismo y toxicocinética.
     • Revisión de herramientas in silico, incluyendo modelos QSAR para predecir toxicidad basada en tamaño y carga superficial.
  2. Sistema de cualificación provisional (publicado en EFSA, EN-9008):
     • Propuesta de un marco basado en el enfoque de la OCDE para Integrated Approaches to Testing and Assessment (IATA), adaptado para nanomateriales.
     • Criterios de validación incluyen límites de detección (LOD) y cuantificación (LOQ) para ensayos analíticos, y métricas de reproducibilidad (coeficiente de variación <20%).
     • Recomendaciones para estandarizar la preparación de dispersiones de nanomateriales (p. ej., sonicación controlada para evitar aglomeración).
     • contacto (MESE@efsa.europa.eu).
• Metodologías destacadas:
  • Ensayos in vitro: Uso de líneas celulares humanas (p. ej., HepG2, THP-1) para evaluar inflamación y estrés oxidativo, con validación frente a datos de toxicidad in vivo.
  • Modelos in silico: Desarrollo de algoritmos de machine learning para predecir la toxicidad de nanomateriales basándose en bases de datos como NanoTox o eNanoMapper.
  • Técnicas analíticas avanzadas: Aplicación de espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) para rastrear nanomateriales en matrices biológicas.
• Colaboraciones internacionales:
  • Integración con proyectos de la OCDE (p. ej., guías de prueba para nanomateriales, OECD TG series) y programas de la UE como Horizon Europe.
  • Cooperación con la ECHA y la EMA para armonizar métodos de caracterización y evaluación de riesgos, especialmente para nanomateriales en alimentos y productos farmacéuticos.

Estructura organizativa

• Lots 1 y 2 (coordinados por BfR, con ISS):
  • Revisión sistemática de NAMs existentes y desarrollo de SOPs para ensayos específicos.
  • Validación de métodos mediante estudios interlaboratorio (ring trials) para garantizar reproducibilidad.
• Lot 3 (coordinado por ISS):
  • Estudios de caso con nanomateriales modelo (p. ej., dióxido de titanio, sílice amorfa) para evaluar su comportamiento en matrices alimentarias complejas.
  • Desarrollo de IATA para combinar datos de múltiples NAMs (p. ej., in vitro + in silico) en una evaluación integral.

Relevancia técnica

• Los NAMs abordan la heterogeneidad de los nanomateriales, que dificulta el uso de métodos tradicionales. Por ejemplo, la disolución de nanomateriales en entornos biológicos (p. ej., pH ácido del estómago) puede alterar su toxicidad, lo que requiere ensayos específicos.
• Los modelos in silico permiten predecir efectos a largo plazo (p. ej., bioacumulación) sin necesidad de pruebas extensas, reduciendo costes y tiempo.
• La estandarización de NAMs facilita su aceptación regulatoria, crucial para evaluar nanomateriales en productos como aditivos alimentarios (E171), envases inteligentes o recubrimientos antimicrobianos.

Próximos pasos (2025-2029)

• Validación de NAMs: Estudios adicionales para correlacionar resultados de NAMs con datos in vivo, especialmente para efectos crónicos.
• Integración regulatoria: Finalización de la guía actualizada de la EFSA, incorporando NAMs validados para evaluar exposición oral, distribución tisular y efectos ecotoxicológicos.
• Ampliación de estudios de caso: Evaluación de nanomateriales emergentes, como nanoplásticos y nanomateriales orgánicos, en matrices alimentarias complejas.
• Desarrollo de bases de datos: Creación de repositorios de datos abiertos (similar a eNanoMapper) para compartir resultados de NAMs y modelos predictivos.

Fuentes

• Informes de la EFSA: https://www.efsa.europa.eu/en/supporting/pub/en-8826 y https://www.efsa.europa.eu/en/supporting/pub/en-9008
• Contacto del proyecto: andrea.haase@bfr.bund.de, francesco.cubadda@iss.it, MESE@efsa.europa.eu