3R strateegia (reduction, replacement, refinement) on kogu maailmas tunnustatud ja EL prioriteetne strateegiline suund loomkatsete osakaalu vähendamisele nii teadusuuringuis kui seadusandlusega sätestatud uuringuis (ravimi-, toidulisandite, kosmeetikatoodete ohutuse hindamine). Täiesti uudse momendina tuleb sisse keskkonna terviseriskide kombineeritud hindamine, mis lisab keemilistele analüüsimeetoditele, tihti mittepiisavalt informatiivsetele, ka bioloogilise hindamise, kasutades selleks nii looduslikke kui rekombinantseid modifitseeritud biosensoreid.

Kuna enamiku kemikaalide toksilisus on seotud nende kahjuliku mõjuga rakumembraanidele ja basaalainevahetusprotsessidele, siis on in vitro testid (mille hulka klassifitseeruvad ka uuringud bakterite, algloomade ja selgrootutega) piisava ennustusjõuga loomkatsetele eelnevates etappides. QSAR (kvantitatiivsed struktuuri ja aktiivsuse seosed) modelleerimine (molekuli struktuuri programmeeritud toksilisuse lahti mõtestamine in silico) on sageli piisavalt ennustav ja aitab samuti kaasa 3R strateegia elluviimisele. Samas on tööstusliku tootmismahtudeni jõudnud kemikaalid ja materjalid (sh. nanoosakesed ja nanomaterjalid), mis käituvad oma, väiksusest tingituna, erinevate füüsikaliste omaduste tõttu tavakemikaalidest totaalselt erinevalt ega võimalda ennustada nende toksilisust pelgalt in silico.

Teema eesmärkideks on uurida raku homöostaasi ja stressi-vastuseid molekulaarsel tasemel, selgitada välja erinevate kemikaalide toksilisuse mehhanisme, toksikantide liikuvust keskkonnas (sorptsioon, desorptsioon, lahustuvus, komplekseerumine jne.) ning bioloogilist kättesaadavust (võimet läbida rakumembraani ja siseneda bioloogilisse aineringesse).