Preface ……………………………………………………………………… xi
1. The future for acute oral toxicity testing ….. …… …….. ………. …. 1
D. G. Clark, R. Fielder, C. Joseph, J. Gardner and M. Smith
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Uses of acute toxicity data .. . . ………. …… ……. …… ……. …. …… 2
Regulatory requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Alternative methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Evaluation of alternative methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
The acceptance of alternatives … . …… ……. …… …….. ………. … 11
Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Acute toxicity testing, by D. Straughan …………………………… 13
Acute toxicity testing, by E. Walum ………………………………. 15
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2. The current status of non-animal alternative methods in skin and
eye irritancy testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
D. W. Swanston, J. G. Black, P.A. Duffy and M.A. Pemberton
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Dermal irritancy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Photoirritancy (Phototoxicity) . . .. . ……. ……. …… ……. …. …….. 28
Ocular irritancy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Irritancy testing, by J. Teal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Irritancy testing, by A. Walker …………………………………….. 43
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3. Chronic toxicity testing: present perspectives and the way toward
shorter screening, decreased use of resources and better risk
assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
P.H. Bach, A. Cockburn, D.J. Esdaile, P. Grasso and
C.E. Lumley
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Perspective: chronic testing as it is currently conducted . …… …… 54
Rationalisation and harmonisation of chronic testing . . . . . . . . . . . . . . . . 59
The duration of chronic studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Rationalising long-term and carcinogenicity study guidelines . . . . . 66
Future areas for reduction of animals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Assessing chronic toxicity in vitro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Conclusions ………………………………………………………….. 74
Summary and recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Long-term toxicity testing, by R. Heywood . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Chronic toxicity testing, by M. Chamberlain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4. Genotoxicity testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
R.C. Garner
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Cancer screening using experimental animals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Metabolic activation and electrophilic attack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Mutation tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Other in vivo tests employed to detect genotoxicity . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Future prospects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Genotoxicity testing, by R. Carter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Genotoxicity testing, by S. Venitt . . ………. ……. ……. …………… 111
Discussion . . . . . . . . . . . ………… …… ………. ……. …….. …… …….. .. 115
5. Alternative methods and their application in neurotoxicity testing 121
C.K. Atterwill, M.G. Simpson, R.I. Evans, S.L. Allen and
D. Ray
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
In vitro techniques in relation to general neurotoxicology . . . . . . . . . . 122
In vitro systems: model systems, practical applications and
validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Neurotoxicity testing, by S. Iversen . …….. ……. ……. …………… 135
Neurotoxicity testing, by R.A. Smith …… ……. ……. …… ………. 142
Discussion …………… ………… .. . . . . …….. ……. ……. …………… 144
Appendix: Regulatory guidelines for neurotoxicity testing . . . . . . . . . 150
6. Immunotoxicology and allergy: options for ex vivo and in vitro
experimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
P. Botham and I. Kimber
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Immunotoxicology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Allergy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Immunotoxicology and in vitro pathways for cell-mediated
allergy, by W.E. Parish ………………………………………….. 164
Immunotoxicology, by K. Miller…………………………………… 169
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
7. The future of alternative approaches in reproductive toxicity
testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
P. Duffy, S. Freeman and D. Newall
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Regulations and requirements for testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Prescreens . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . … . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . . .. . . .. . . . . . 181
Research ………………………… ………………………………….. 186
Alternative approaches in reproduction and development: time
for a fresh outlook, by N.A. Brown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Reproductive toxicology, by f. Zijlstra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
8. Toxicity data derived from man . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
G. Volans, P. Blain, P. Bennett, C. Berry, f. Sims and
S. Warrington
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Human volunteer studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Surveillance schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Occupational and environmental toxicology-future
developments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Summary and recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Human and clinical toxicology, by A. Houston…………………… 213
Human and clinical toxicology, by D. Vere ……………………….. 215
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
9. Ecotoxicology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
C. H. Walker, P. W. Greig-Smith, N. 0. Crossland and R. Brown
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Testing the environmental safety of pesticides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Testing of industrial chemicals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
Ecotoxicology, by G. Persoone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Ecotoxicology, by D. Osborn and M. C. French . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
10. Computer modelling and information technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
D. Bawden, M.S. TuteandJ.C. Dearden
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Techniques for establishing models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Databases and information technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Conclusions and recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Computers and mathematical modelling, by D. Lewis . . ….. ……. 276
Computers and mathematical modelling, by D. Livingstone ……. 278
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
11. The development, validation and acceptance of in vitro toxicity
tests …………………………………………………………………… 291
M. Balls, C.A. Reinhardt, H. Spielmann and E. Walum
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
The evolution of alternative methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Acceptance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
Validation, by J. Parry … . . . …………… …….. …… ……. ……. ….. 301
Validation, by M. Roberfroid ……………………………………… 304
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
12. Future developments in in vitro methodology ….. ……. …… ……… 313
M. Balls, M. Garle and R. Clothier
Introduction …………. ……………… ……. ……. ……. ……. …….. 313
Culture media and culture methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Cell immortalisation and gene manipulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
Reactive metabolites and toxicity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
Strategies for the integrated use of in vitro methods and other
alternatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Summary …………………………………………………………….. 328
Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
Current and future developments in in vitro toxicology, by
P.S. Goldfarb ……………………………………………………….. 330
Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
13. Concluding remarks
A. McLean
341
Appendix. Report of the FRAME Toxicity Committee 1990 . . . . . . 345
The participants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
Index ……………………………………………………………………….. 381
