Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zellkulturen auf dem Prüfstand

06.09.2016

Wie gut sind Zellkulturen, wenn man damit die von Chemikalien ausgehenden Gesundheitsrisiken überprüfen will? Das erforscht ein Team am Lehrstuhl für Toxikologie in Kooperation mit der BASF SE und anderen Partnern.

Will die Industrie Pflanzenschutzmittel, Klebstoffe oder andere Chemikalien auf den Markt bringen, muss sie prüfen, ob die Substanzen die Gesundheit des Menschen gefährden können. Das wird seit den 1930er-Jahren gemacht, indem die einzelnen Stoffe an Tieren getestet werden. Diese Vorgehensweise ist nicht nur aus ethischen Gründen umstritten und kostet viel Zeit und Geld. Zum Teil ist die Übertragung von Tierversuchsergebnissen auf den menschlichen Organismus auch schwierig und nicht immer zuverlässig möglich.


Die rote Farbe der Nierenzellkulturen stammt von der Nährlösung, die Zellen selbst wachsen am Boden des Gefäßes.

(Foto: Robert Emmerich)


Doktorand Sebastian Jarzina zeigt eine Zellkulturplatte, in der Nierenzellen wachsen.

(Foto: Robert Emmerich)

Die Zahl der Chemikalien, die auf eine Gesundheitsgefährdung zu testen sind, habe in den vergangenen Jahren stetig zugenommen, sagt Professorin Angela Mally vom Lehrstuhl für Toxikologie an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Gleichzeitig sei das Bewusstsein dafür gewachsen, dass eine umfassende toxikologische Prüfung aller Chemikalien weder ethisch vertretbar noch praktikabel ist, so Mally.

Ziel: Neues Testsystem für systemische Wirkungen

Für Giftwirkungen wie Verätzungen der Haut, Reizung der Augen oder einige andere örtlich begrenzte toxische Effekte wurden inzwischen tierversuchsfreie Alternativmethoden etabliert. Diese fehlen bislang allerdings, wenn es um die systemischen Wirkungen von Chemikalien oder Arzneistoffen geht – also um das, was ein Stoff bewirkt, wenn er in den Organismus aufgenommen wird und sich dort verteilt.

Solche systemischen toxischen Effekte können sich womöglich mit Hilfe von Zellkulturen vorhersagen lassen. Auf diesem Gebiet forscht Mally mit ihrem Doktoranden Sebastian Jarzina im Projekt Risk-IT. Sie konzentrieren sich dabei auf nierenschädigende Stoffe. Das hat seinen Grund: Gerade die Nieren werden sehr häufig von Chemikalien oder Arzneimitteln geschädigt.

Bekannte Nierengifte systematisch analysieren

„Als erstes tragen wir das verfügbare Wissen über verschiedene nierenschädigende Stoffe zusammen, deren Eigenschaften und Wirkungsweisen schon gut charakterisiert sind“, erklärt Mally. Welchen Weg nehmen die Stoffe im Körper, wie und in welchen Organen werden sie verstoffwechselt, an welchen Stellen greifen sie die Nierenzellen an? Systematisch werden dann die Wirkmechanismen identifiziert, die für eine Nierenschädigung relevant sind und die sich als Zielpunkte für Tests in Zellkulturen eignen.

Es folgt die Nagelprobe: Die nierentoxischen Stoffe werden zu Nierenzellkulturen gegeben, ihre Wirkungen werden mit verschiedensten Analysen erfasst und bewertet. Durch den Vergleich mit bisherigen toxikologischen Endpunkten wollen die Wissenschaftler schließlich herausfinden, ob sich mit den Zellkulturen ähnlich sichere toxikologische Bewertungen erzielen lassen wie mit herkömmlichen Testverfahren.

Zellkulturen können Tierversuche nicht ersetzen

„Das ist nur ein kleiner Puzzlestein zu den weltweiten Bemühungen um tierversuchsfreie Testverfahren, an dem wir hier arbeiten“, betont Mally. Für andere Organe wie Herz oder Leber müssten wieder eigene Tests entwickelt werden. Zudem könnten Tests an Zellkulturen immer nur Teil eines Prüfverfahrens sein, bei dem mehrere Teststufen hintereinander geschaltet sind. Sinnvoll eingesetzt tragen sie aber dazu bei, die Zahl der Tierversuche zu reduzieren – denn je nach dem Ergebnis der Tests an den Zellkulturen können weitere Prüfungen entfallen.

Es ist noch viel Arbeit zu leisten, bis das Wirklichkeit werden könnte. Wie sicher kann eine toxikologische Bewertung mit Zellkulturen überhaupt sein? Das sei erst einmal die zentrale Frage in diesem Projekt, so Mally, denn Zellkulturen hätten durchaus ihre Grenzen. So lassen sich mit ihnen zum Beispiel keine Langzeitwirkungen von Chemikalien oder Arzneimitteln erfassen. Denn in der Kultur bleiben die Zellen nur wenige Tage stabil, bevor es zu ersten Veränderungen kommt und sie aus wissenschaftlicher Sicht nicht mehr geeignet sind.

Fakten zum Forschungsprojekt

Das von Mally koordinierte Projekt Risk-IT läuft seit März 2016 und ist auf drei Jahre angelegt. Finanziell wird es vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der niederländischen Forschungsförderorganisation ZonMw mit rund 750.000 Euro gefördert. Kooperationspartner der JMU sind die Universität Utrecht (Niederlande), die BASF SE (Abteilung „Experimentelle Toxikologie und Ökologie“) und das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und angewandte Ökologie in Aachen. Die BASF steuert weitere Finanzmittel bei.

Allgemeines zur Arbeit von Angela Mally

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Angela Mally untersucht molekulare Wirkmechanismen toxischer und krebserregender Stoffe als Basis für eine wissenschaftlich fundierte Risikobewertung. Ihr Ziel ist es, dieses Wissen zu nutzen, um die Vorhersagekraft toxikologischer Prüfungen und damit die Sicherheit neuer Arzneimittel und Chemikalien zu verbessern.

Kontakt

Prof. Dr. Angela Mally, Lehrstuhl für Toxikologie der Universität Würzburg, T (0931) 31-81194, mally@toxi.uni-wuerzburg.de

Weitere Informationen:

http://www.toxikologie.uni-wuerzburg.de/arbeitsgruppen/ak_mally/ Zur Website von Prof. Dr. Angela Mally

Robert Emmerich | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Weitere Berichte zu: Bildung und Forschung Tierversuche Toxikologie Zellen Zellkulturen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen
23.05.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Mikro-Lieferservice für Dünger
23.05.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie