Mais de 90% dos fármacos falham na translação para humanos e impulsionam a adoção de modelos mais preditivos baseados em células humanas.
Artigo escrito por: Daniela Costa
Por que a toxicologia in vitro está substituindo os modelos animais?
Mais de 90% dos fármacos que apresentam resultados promissores em modelos animais não chegam à aprovação em humanos, de acordo com um roadmap recente da FDA.
Esse número chama atenção, não apenas pelo tamanho, mas pelo que ele representa. Trata-se de uma limitação importante na forma como a segurança de substâncias tem sido avaliada ao longo das últimas décadas.
Durante muito tempo, os modelos animais foram considerados a principal referência em estudos toxicológicos. No entanto, quando esses resultados são levados para o contexto humano, a previsibilidade nem sempre se mantém.
Do ponto de vista biológico, isso não é surpreendente.
Processos como absorção, distribuição, metabolismo e excreção, além das respostas imunológicas, seguem dinâmicas próprias em cada espécie. Na prática, isso significa que uma substância pode ser processada de forma diferente em animais e em humanos, o que impacta diretamente a interpretação dos resultados.
Esse cenário levanta uma questão inevitável: até que ponto os modelos tradicionais continuam sendo adequados para prever respostas humanas?
É nesse contexto que a toxicologia in vitro vem ganhando espaço.
Ao utilizar células humanas, esses modelos permitem uma aproximação maior com a fisiologia real. Mais do que isso, oferecem controle sobre variáveis que, em modelos animais, são mais difíceis de isolar. Isso abre espaço não apenas para identificar efeitos tóxicos, mas para entender como eles acontecem.
Na rotina de laboratório, essa diferença é significativa. O nível de controle experimental aumenta, e a interpretação dos dados passa a ser mais consistente, especialmente em ensaios de toxicidade.
Outro ponto importante é a evolução desses modelos.
As culturas celulares bidimensionais, amplamente utilizadas por muitos anos, deram lugar a sistemas mais complexos. Modelos tridimensionais e organoides conseguem reproduzir melhor a organização dos tecidos, incluindo aspectos como gradientes de oxigênio, difusão de nutrientes e interação entre células.
Esse avanço começa a se refletir também na capacidade de previsão.
Sistemas microfisiológicos, como o Human Liver-Chip, já demonstram resultados mais próximos da realidade clínica. No mesmo roadmap, a FDA destaca que esse modelo foi capaz de identificar corretamente cerca de 87% dos compostos associados à hepatotoxicidade em pacientes.
Esse tipo de resultado reduz a distância entre o que é observado no laboratório e o que acontece no organismo humano.
Ao mesmo tempo, cresce o uso das chamadas Novas Abordagens Metodológicas.
Essas abordagens combinam diferentes estratégias, como modelos in vitro, ferramentas computacionais e sistemas microfisiológicos, para analisar a toxicidade de forma mais integrada. Em vez de olhar apenas para o efeito final, permitem acompanhar como a substância interage com o sistema biológico ao longo do processo.
Apesar desses avanços, a incorporação desses dados em decisões regulatórias ainda não é direta.
Uma das principais limitações está na dificuldade de conectar respostas celulares observadas in vitro a desfechos clínicos mais complexos. Em muitos casos, os modelos capturam eventos mecanísticos iniciais, mas não reproduzem completamente a integração entre órgãos, a dinâmica de exposição e os processos toxicocinéticos presentes em um organismo.
Além disso, diferenças entre plataformas experimentais e a ausência de padronização entre ensaios ainda representam desafios importantes para sua aplicação regulatória mais ampla.
Nesse contexto, a integração dos dados torna-se tão importante quanto o modelo em si.
Abordagens como a extrapolação in vitro para in vivo, conhecida como IVIVE, vêm ganhando destaque justamente por permitir traduzir respostas observadas em sistemas celulares para cenários de exposição em organismos humanos. Ao incorporar parâmetros toxicocinéticos, essas estratégias contribuem para aproximar os resultados experimentais da realidade clínica.
Paralelamente, frameworks como as vias de desfecho adverso, ou AOPs, ajudam a estruturar o conhecimento mecanístico, conectando eventos moleculares iniciais a efeitos biológicos mais amplos. Essa combinação de ferramentas vem sustentando o desenvolvimento de abordagens mais integradas, alinhadas ao conceito de Next Generation Risk Assessment.
Do ponto de vista regulatório, essa mudança já não é apenas uma tendência.
Organizações como a OECD vêm ampliando diretrizes que incluem esses métodos para avaliação de desfechos específicos. A FDA já reconhece oficialmente o uso dessas abordagens como alternativas em estudos pré-clínicos. No Brasil, a ANVISA também acompanha esse movimento, alinhando-se a iniciativas internacionais que incentivam a adoção de métodos alternativos ao uso de animais.
Esse cenário traz uma mudança importante de perspectiva.
Durante muito tempo, a defesa dos modelos tradicionais esteve associada à ideia de que esses métodos já eram suficientes para responder às perguntas experimentais. Essa percepção foi amplamente difundida no meio acadêmico, especialmente em momentos em que abordagens baseadas em células humanas e cultivo tridimensional ainda estavam em desenvolvimento e validação.
Hoje, o cenário é diferente.
Com o avanço científico e o posicionamento das agências regulatórias, a discussão passa a considerar o que oferece maior capacidade preditiva, relevância biológica e alinhamento com a realidade humana.
Isso não significa ignorar a contribuição histórica dos modelos animais, mas reconhecer que novas abordagens vêm demonstrando vantagens concretas e são cada vez mais incentivadas.
Claro, ainda existem desafios.
A avaliação de efeitos sistêmicos e crônicos envolve interações complexas entre tecidos e órgãos, algo que ainda está em desenvolvimento nesses modelos. Mesmo assim, o avanço das tecnologias e a integração de dados vêm ampliando, de forma consistente, a capacidade dessas abordagens.
O que se observa, portanto, não é apenas uma substituição de métodos.
É uma mudança na forma de pensar a toxicologia.
Para o Banco de Células do Rio de Janeiro, acompanhar essa transição faz parte do compromisso com a qualidade científica e com a aplicação responsável da cultura celular.
Na prática, isso significa investir em capacitação, padronização e compreensão das variáveis que realmente impactam os resultados experimentais.
Para quem atua, ou pretende atuar, com cultura celular e toxicologia in vitro, esse é um movimento que já faz parte do presente.
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Fonte:
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Kim D and Choi J (2026) Application of in vitro new approach methodologies data to chemical risk assessment: current status and perspectives toward next generation risk assessment. Front. Toxicol. 8:1754231. doi: 10.3389/ftox.2026.1754231. Acesso em: 28 abr. 2026.
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