Chemikalienprüfung EU entwickelt ein All-in-One-System für Toxizitätstests

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Ein europaweites Projekt entwickelt eine All-in-One-Plattform, die Tierversuche in der Toxizitätsbewertung reduzieren soll. Das von Horizont Europa geförderte Projekt kombiniert Organoid-on-a-Chip-Modelle mit künstlicher Intelligenz. Eine Zwischenbilanz nach 18 Monaten.

Die EU-Forschungsinitiative Toxbox hat erfolgreich die ersten 18 Monate ihrer vierjährigen Laufzeit abgeschlossen. Mit 16 Partnern aus zehn Ländern entwickelt das Projekt eine modulare „Plug-and-Play"-Plattform, die moderne Testsysteme mit leistungsstarken In-silico-Modellen kombiniert – und das vollständig im Einklang mit dem EU-Ansatz des „Safe and Sustainable by Design“ (SSbD).

Was steckt hinter dem EU-Projekt Toxbox?

Ziel von Toxbox ist es, die Toxizitätsbewertung von Chemikalien grundlegend zu verändern. Die Projektbeteiligten entwickeln eine All-in-One-Plattform, die hochdurchsatzfähige, lebenszyklusumfassende Testdaten liefert. Dies soll die Abhängigkeit von Tierversuchen verringern und eine sichere, schnellere Entwicklung von Chemikalien und Materialien ermöglichen. Die Plattform wird Folgendes umfassen:

• Organoid-on-a-Chip-Modelle für Haut, Lunge, Leber und Immunsystem

• echtzeitfähige, nicht-invasive Sensorik und Überwachung

• KI-gestützte In-silico-Modelle zur toxikologischen Vorhersage

Aufbauend auf dem früheren H2020-Projekt Panbiora erweitert Toxbox die Grenzen alternativer Testmethoden, indem es menschliche und umweltbezogene Risikobewertung in einem System zusammenführt. Das Projekt läuft von Januar 2024 bis Dezember 2027.

Das Steinbeis Europa Zentrum koordiniert das Projekt administrativ und arbeitet eng mit Spartha Medical zusammen, dem wissenschaftlichen Koordinator. Darüber hinaus ist es federführend verantwortlich für die Entwicklung und Umsetzung der Kommunikations- und Veröffentlichungsstrategie sowie für die Definition der Verwertungsstrategie für das Projekt und unterstützt die Verwaltung des geistigen Eigentums.

Ergebnisse nach den ersten 18 Monaten

Nach Abschluss der ersten Projektphase hat Toxbox wichtige technische und kollaborative Meilensteine erreicht:

Wissenschaftlicher und technischer Fortschritt:

• Validierung von Koexpositionsprotokollen und toxikologischen Bewertungen mit ausgewählten Referenzmaterialien

• Entwicklung von Prototyp-Chips für modulare Toxizitätstests

• Entwicklung neuer mikrofluidischer Architekturen in integrierten Chip-Designs für Haut-, Lunge- und Leber-on-a-chip-Systeme.

• Entwicklung transgener Zebrafischlinien und von Organoidmodellen (Haut, Lunge, Leber, Immunzellen)

• Entwurf eines vorläufigen CAD-Modells (computer-aided design) und einer Benutzeroberfläche für das Gesamtsystem

• Veröffentlichung einer neuen Methode für Fütterungstests bei Daphniden (NAM Journal)

Zusammenarbeit und Community Engagement:

Toxbox baute in den ersten 18 Monaten sowohl intern als auch extern eine starke Zusammenarbeit auf. Konsortialtreffen in Straßburg/Frankreich, (Kick-Off im Januar 2024), Kragujevac/Serbien (Juni 2024) und Grenoble/Frankreich (Januar 2025) stärkten die interdisziplinäre Kooperation und Projektabstimmung. Darüber hinaus präsentierten die Forscher Toxbox auf mehreren internationalen Veranstaltungen, darunter unter anderem der World Biomaterial's Congress, die Material's Week, Compamed und Medica, Multi-Physiological Systems World Summit, 360 Grand Est und Vivatech 2025.

Das Projekt trat außerdem dem EU Network for Safety and sustainability of Chemicals and materials (NSC) bei und unterstreicht damit sein Engagement für sichere Nanomaterialien. Das Konsortium initiierte Kooperationen mit verwandten Horizont-Europa-Projekten wie Chemat-Sustain, Chiasma und SSbD4CheM. Diese laufen derzeit. Zudem nahmen die Projektpartner ersten Kontakt zum Joint Research Centre (JRC) auf, um eine zukünftige Zusammenarbeit und Anpassung an die regulatorischen Entwicklungen der EU zu prüfen.

Eine weitere wichtige Errungenschaft ist die kürzlich erfolgte Veröffentlichung des Toxbox-Projektvideos, das eine prägnante Einführung in die Motivation, die Technologien und die erwarteten Auswirkungen des Projekts bietet:

Ausblick

Das Review-Meeting mit der Europäischen Kommission zum Abschluss der ersten Projektphase findet im September 2025 am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) statt und stellt die Weichen für die zweite Projektphase.

In der entscheidenden Validierungsphase testen die Forscher die entwickelte Plattform in realen Laborumgebungen und optimieren sie weiter. Die nächsten Schritte beinhalten:

• Test der entwickelten Chips

• laborübergreifende Tests der Plattformmodule an verschiedenen Partnerstandorten

• Validierung der integrierten In-vitro- und In-silico-Modelle

• Anwendung der Plattform auf wichtige Chemikaliengruppen (z.B. Nanopartikel, Metallionen, Biozide)

• Durchführung einer vollständigen Lebenszyklusanalyse (LCA) zur Überprüfung der SSbD-Konformität

• Beiträge zu europäischen Regulierungs- und Standardisierungsprozessen

Mehr Informationen:Toxbox-Projektseite

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