Toksikologisella haittavaikutuksella viitataan biokemialliseen, fysiologiseen tai morfologiseen muutokseen, jonka johdosta solun tai organismin toiminta olennaisesti muuttuu. Haittavaikutukseen johtavaa vaaraa ja vaaralle altistumisen kautta syntyvää riskiä luonnehditaan toksikologisessa riskinarvioinnissa, jonka varsinaisia osa-alueita ovat vaaran tunnistaminen, annoksen ja vasteen välinen suhde, altistumisen arviointi ja kokoava riskin luonnehdinta. Altistumisen arvioinnissa hyödynnetään myös epidemiologisia tutkimuksia.

In vitro -tutkimuksilla viitataan tutkimuksiin, jotka tehdään elimistön ulkopuolella keinotekoisessa ympäristössä vastakohtana in vivo -tutkimuksille, jotka tehdään elävissä eläimissä. In vitro -menetelmillä tutkimusta tehdään myös elävien organismien, kuten bakteerien, avulla. In silico -tutkimusmenetelmillä viitataan tietokoneavusteisiin tutkimusmenetelmiin.

Euroopan unionin neuvoston REACH-asetuksella pyritään muun muassa vähentämään eläinkokeita kemikaalien tutkimuksessa siirtymällä hyödyntämään New Approach Methologies -testimenetelmiä, joihin myös in vitro- ja in silico -tutkimusmenetelmät luetaan. Tutkielmassa esitellyillä in vitro -tutkimusmenetelmillä voidaan selvittää tutkittavan kemikaalin vaikutuksia kohdesolujen-, kudosten tai muun vaikutuskohteen osalta. Tässä kirjallisuuskatsauksessa esitellään in vitro -tutkimusmenetelmiä, joilla voidaan selvittää kemikaalien suoraa solumyrkyllisyyttä, myrkkyvaikutuksia silmiin (silmä-ärsyttävyyttä ja syövyttävyyttä) ja ihoon (ihotoksisuutta ja valotoksisuutta) sekä genotoksisuutta ja steroidogeenisuutta. Lisäksi tutkielmassa esitellään tärkeimmät in silico -tutkimusmenetelmät. Esiteltyjen menetelmien käyttö toksikologisessa tutkimuksessa vähentää elävien eläinten käyttöä toksikologisissa tutkimuksissa REACH-asetuksen tarkoittamalla tavalla.

In vitro -menetelmillä ei ole mahdollista tehdä riskinarviointia kokonaisuudessaan, mutta niistä saatava tieto on merkittävässä roolissa yhdessä in vivo -tutkimustulosten kanssa in silico -mallinnuksissa. In vitro -tutkimusmenetelmien suurimpia haasteita on toistuvan ja pitkäaikaisen altistuksen arviointi sekä haittavaikutusten arviointi elimistön tasolla.