Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schnelle Alternative zu Tierversuchen

24.06.2013
Mit einem neuen Forschungsprojekt schlagen Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) zwei Fliegen mit einer Klappe

Eine Arbeitsgruppe vom Lehrstuhl für Medizinische Biotechnologie entwickelt ein Verfahren, dass es zukünftig ermöglicht, chemische Substanzen in vitro kostengünstiger und schneller auf ihre giftige Wirkung hin zu untersuchen als bisherige Prüfungen im Tierversuch. Das Verfahren stellt dadurch gleichzeitig eine mögliche Alternative für Tierversuche dar.

Lern- und Entwicklungsstörungen – wie beispielsweise die Aufmerksamkeitsdefizit- und Hyperaktivitätsstörung (ADS/ADHS) oder Autismus – treten seit mehreren Jahren immer häufiger auf. Die genaue Ursache für diese Zunahme ist noch nicht bewiesen: Zwar gehen Wissenschaftler davon aus, dass Umweltgifte wie Schwermetalle und Pestizide für die Krankheiten verantwortlich seien – genauso gut kann es aber auch eine der anderen mehr als 70 Millionen chemischen Substanzen sein, die die größte Datenbank für chemische Substanzen, das CAS Registry, verzeichnet, und die in alltäglichen Produkten wie Verpackungen, Elektrogeräten, Reinigungsmitteln oder Konservierungsmitteln für Lebensmittel enthalten sind.

Nur ein Bruchteil dieser Substanzen wurde bisher auf ihre schädigende Wirkung auf das reifende zentrale Nervensystem (ZNS) hin überprüft: Die Anforderungen an Testverfahren, die dabei helfen, das Gefährdungspotenzial für das ZNS einzuschätzen, sind sehr hoch, die Durchführung kosten- und zeitintensiv – und gesetzlich sind sie nicht vorgeschrieben. So werden die Substanzen nur auf mögliche Auswirkungen, die gesetzlich vorgeschrieben sind, getestet – wie beispielsweise Hautausschläge und Augenreize. Problematisch ist auch die Vorgehensweise bei diesen Verfahren: Chemische Substanzen werden hauptsächlich in Tierversuchen auf ihre Giftigkeit hin überprüft. Da sich die tierische und menschliche Physiologie abhängig vom verwendeten Tiermodell sehr stark voneinander unterscheiden können, besteht die Gefahr, daß sich am Tier als ungefährlich getestete Substanzen für den Menschen später trotzdem als schädlich erweisen. Paradebeispiel ist hierfür das Medikament Contergan, welches im Tiermodell als unbedenklich, beim Menschen jedoch zu starken Missbildungen geführt hat.

Schnelle Kombination im Reagenzglas
Bei dem Testverfahren „Developmental Neurotoxicity Testing“ (DNT), das bisher eingesetzt wird um die Wirkung chemischer Substanzen auf das reifende ZNS zu prüfen, werden schwangere Ratten mehrmals täglich einer chemischen Substanz ausgesetzt und Muttertiere und Nachwuchs daraufhin auf auffälliges Verhalten hin beobachtet. Die Arbeitsgruppe um Dr. Daniel Gilbert und Prof. Oliver Friedrich erforscht nun, wie das DNT durch ein in vitro-Verfahren ersetzt werden kann. Die Forscher visieren die Entwicklung eines Hochdurchsatz Screening Ansatzes an: Dabei dreht es sich um eine automatisierte Methode, bei der die Wirkung von Substanzen auf Zellen in sehr kurzer Zeit und in sehr großer Anzahl im Reagenzglas – also im Hochdurchsatz – getestet wird.

Grundlage für das neue Testverfahren sind menschliche Stammzellen. Diese lassen die Wissenschaftler in Zellkulturen zu Zellen des Zentralen Nervensystems heranreifen und setzen sie unter kontrollierten Bedingungen giftigen Substanzen aus. Eine Kombination verschiedener Untersuchungsmethoden soll dann die Giftwirkung auf verschiedenen Ebenen widerspiegeln. In einem ersten Schritt analysiert das Verfahren die Struktur der quasi neu herangezüchteten Nervenzellen. Die ausgereiften Zellen bilden untereinander ein weit verzweigtes Netzwerk, das die funktionalen Eigenschaften des ZNS bestimmt und somit Einfluss auf unser Verhalten hat. Diese Analyse kann möglicherweise als Indikator für Verhaltensstörungen wie ADHS dienen. In einem zweiten Schritt soll das Verfahren überprüfen, ob die Substanzen sich giftig auf die Funktionsweise der Nervenzellen auswirken. Im Fokus der Wissenschaftler stehen dabei Proteine, die die Reizweiterleitung zwischen den Zellen kontrollieren. Denn wird diese Kommunikation gestört, kann es zu Epilepsien oder Muskelkrämpfen kommen. „Indem wir diese beiden Verfahren, die sonst eigenständig angewandt werden, kombinieren, wollen wir eine zuverlässige Voraussage zur Giftigkeit von chemischen Substanzen ermöglichen“, erklärt Gilbert. „Angesichts der starken Zunahme neurologischer Erkrankungen ist die Entwicklung schnell ablaufender Testreihen zwingend nötig“, sagt Gilbert.

Weitere Informationen für die Medien:
Dr. Daniel Gilbert
09131/85-23286
daniel.gilbert@mbt.uni-erlangen.de

Prof. Dr. Dr. Oliver Friedrich
oliver.friedrich@mbt.uni-erlangen.de

Blandina Mangelkramer | idw
Weitere Informationen:
http://www.mbt.uni-erlangen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Fraunhofer-Forscher entwickeln Messanlage für ZF-Werk in Saarbrücken
21.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP

nachricht Startschuss für EU-Projekt: Charakterisierung der Schweißraupe für adaptives Laserauftragschweißen
15.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie