Badania in vitro w kosmetologii

In vitro a testy na zwierzętach

Rokrocznie, około 12 milionów zwierząt wykorzystuje się w kosmetycznych badaniach laboratoryjnych. Regulacje prawne UE nie mogą zabronić całkowicie przeprowadzania testów na zwierzętach, jednak w ostatnich latach przepisy te uległy znacznemu zaostrzeniu. Przede wszystkim ograniczono liczbę badań oraz sprecyzowano i uściślono cele, którym doświadczenia te mają posłużyć. Dzięki temu, w znaczy sposób ograniczono wykorzystanie do celów laboratoryjnych tzw. ssaków naczelnych, przy czym całkowicie zabrania się posługiwanie w tym celu małpami człekokształtnymi – chyba, że zaistnieją sytuacje, w których gatunek ludzki znajdzie się w realnym zagrożeniu. Testy leków i kosmetyków na zwierzętach zawsze budziły ogromne emocje i kontrowersje.

Nie tylko ze względów etycznych, ale również całkowicie naukowych. Jak pokazały lata doświadczeń, substancje dobrze tolerowane przez zwierzęta okazywały się szkodliwe, a nawet śmiertelne w kontakcie z organizmem człowieka. Metody alternatywne, z wykorzystaniem hodowli komórek (z udziałem komórek ludzkich) okazały się o wiele bardziej wiarygodne. Choć aktualny stan wiedzy nie pozwala na całkowitą rezygnacji z testów na zwierzętach, jednak badania te ogranicza się do absolutnego minimum, dotyczą one ściśle obszaru toksykologii. Bardzo precyzyjnie określono także zakresy i rodzaje metod alternatywnych, w przypadku których wyróżnia się trzy podstawowe kategorie (tzw. „zasada trzy R”):

• zastąpienia (replacement) – bardzo często, zastępuje się zwierzęta wyższe pod względem ewolucji – niższymi lub jeśli istnieje taka możliwość, komponentami pochodzenia roślinnego, bądź symulacją komputerową;
• ograniczenia (reduction)
• doskonalenia (refinement).

Badania alternatywne bardzo często cechuje wyższa wiarygodność, w odniesieniu do organizmu ludzkiego, są także bardziej ekonomiczne i mniej czasochłonne. Wśród nich największą popularność posiadają badania in vitro.

Istota badań in vitro

Dosłowne znaczenie łacińskiego określenia „in vitro”, oznacza „w szkle”, jednocześnie nazywa mechanizmy procesów biologicznych w warunkach sztucznych, przeprowadzanych poza organizmem. W celu utrzymania komórek przy życiu, oraz ich namnażania, tworzone są hodowle komórkowe (tzw. kultury komórkowe). Pochodzą one z różnych źródeł, mogą być komponentem roślinnym, zwierzęcym, ale również ludzkim. Zależy to najogólniej od przeznaczenia badań, a te prowadzi się w najczęściej w licznych obszarach medycyny, biotechnologii oraz kosmetologii. Badania te umożliwiają dogłębne poznanie fizjologii organizmów żywych, ale przede wszystkim pozwalają w bezpieczny sposób określić stopień oddziaływania na nie różnego typu substancji i związków. Odkąd udało się wyizolować, a następnie wyhodować poszczególne rodzaje skóry w warunkach laboratoryjnych, są wykorzystywane przez światowe koncerny kosmetyczne i farmaceutyczne, jako jedna z ważniejszych alternatyw przeprowadzania tego typu doświadczeń z udziałem zwierząt. Jak wspomniano, dotyczy to komórek z każdej warstwy skóry:

• z warstwy naskórkowej – wyodrębniane są keratynocyty;
• z warstwy skóry właściwej – fibroblasty;
• hodowli poddaje się także komórki barwnikowe (melanocyty).

Badania na izolowanych komórkach pozwoliły określić nie tylko samą budowę i mechanizmy funkcjonowania skóry ludzkiej. W kosmetologii ogromne znaczenie mają w tym wypadku badania dotyczące wpływu na komórki skóry poszczególnych substancji, co pozwala między innymi na określenie ich bezpiecznych stężeń, których przekroczenie oddziałuje na organizm toksycznie. Badania na hodowlach komórkowych pozwalają wyodrębnić kompleksy substancji współdziałających ze sobą na zasadzie synergii.

Modele sztucznej skóry

Na obecną chwilę nie istnieje lepsza metoda, pozwalająca określić przenikalność substancji aktywnych przez warstwy skóry, nad zastosowanie modeli sztucznej skóry wyhodowanej w warunkach laboratoryjnych. Przeprowadzane doświadczenia określają nie tylko kluczowe dla szerokiego zastosowania bezpieczeństwo danego składnika, ale również mechanizmy molekularne, jakie umożliwiają mu właściwe oddziaływanie na skórę i przenikanie do jej głębszych warstw. Dotyczy to również oddziaływania związków i czynników niekorzystnych, co pozwala określić pełen wymiar ich niszczących reakcji (promieniowanie UV, niektóre związki chemiczne). Ponadto, prowadzone hodowle nie wiążą się z jednym typem komórek. Wręcz przeciwnie, ze względu na reakcje i zależności, jakie zachodzą pomiędzy komórkami poszczególnych warstw skóry w sposób naturalny, także badania muszą uwzględniać ten istotny fakt. Bardzo często eksperymentom poddaje się wielowarstwowe modele, choć w dalszym ciągu nie jest możliwe uzyskanie komponentu, który odzwierciedlałby wszystkie zależności w taki sposób, w jaki ma to miejsce w rzeczywistości. Stąd końcowy etap badań nad danym kosmetykiem zwykle ma miejsce na skórze ludzkiej.

Badania in vivo

Zanim kosmetyk lub innowacyjna substancja zostanie wprowadzona na rynek, zostaje poddawana wielu testom. Po zakończeniu badań związanych z bezpieczeństwem oraz molekularnymi mechanizmami działania na skórę, wymaga się przeprowadzenia doświadczeń w kierunku ich skuteczności, jaką deklaruje producent. W tym celu wykonuje się szereg testów aplikacyjnych, którym poddaje się skórę człowieka. Badania in vivo przeprowadzane są na ogół u zdrowych ochotników – tzw. probantów, dobieranych pod względem płci, wieku oraz rodzaju cery (w tym ewentualnych problemów dermatologicznych). Pomiary dokonywane są na skórze twarzy, lub wewnętrznej części przedramienia, bądź innych fragmentach ciała, jeżeli wymaga tego charakterystyka kosmetyku. Ważne są odpowiednie, ściśle określone warunki badań, a także potencjalnie występujące reakcje, z którymi dany probant musi się liczyć i na których pojawienie się, niejako wyraża zgodę.

Badania na komórkach pobieranych z organizmu człowieka, pozwalają uzyskać wiele informacji związanych z funkcjonowaniem skóry. Z punktu widzenia kosmetologii, umożliwiają precyzyjne określenie reakcji zachodzących pomiędzy czynnikiem aktywnym determinującym działanie kosmetyku – a kondycją skóry. Co ważne, wszystko to dzieje się bez udziału zwierząt, nie narażając ich na cierpienie oraz utratę życia.