Toxikologie im Wandel – Fraunhofer ITEM beteiligt sich an europäischem Forschungsprojekt EU-ToxRisk

Mit dem Fraunhofer-Expositionssystem P.R.I.T. ®-ExpoCube® werden luftgetragene Substanzen an Zellen oder intakten Geweben des Respirationstrakts direkt an der der Luft-Flüssigkeitsgrenze untersucht. Foto: R. Meier / Fraunhofer ITEM

Die Europäische Kommission fördert das Großforschungsprojekt »EU-ToxRisk« im Rahmen ihres Forschungsprogramms »Horizon 2020«. Ziel ist es, dass die Erkenntnisse aus dem Projekt in die zukünftige Sicherheitsbewertung von Chemikalien und in die Risikobewertung einfließen und dass neue Bewertungskonzepte etabliert werden – nicht nur in Europa, sondern weltweit.

Zu diesen neuen Konzepten zählen hochmoderne, human-relevante, tierversuchsfreie In-vitro-Methoden ebenso wie In-silico-Technologien mit computergestützten Modellen. Damit soll das molekular-mechanistische toxikologische Verständnis in die Strategien zur Sicherheitsbewertung von Chemikalien übertragen werden.

»In der Toxikologie gehen wir neue Wege in Richtung einer Mechanismus-basierten toxikologischen Bewertung. Bei diesem Paradigmenwechsel spielen In-vitro-Methoden, insbesondere solche, die humanrelevant sind, und In-silico-Methoden eine entscheidende Rolle. Heutzutage sind In-silico-Ansätze nicht mehr darauf beschränkt, die Toxizität eines Stoffes nur ausgehend von seiner Struktur abzuleiten, vielmehr umfassen sie auch Toxizitäts- und Effektprofile«, sagt Dr. Annette Bitsch, Leiterin des Bereichs Chemikalienbewertung am Fraunhofer ITEM in Hannover. Sie wird sich mit ihren Wissenschaftlern insbesondere mit ihrem Know-how auf dem Gebiet der Inhalationstoxikologie in das EU-Projekt einbringen, dem Spezialgebiet der Fraunhofer-Forscher.

Die Wissenschaftler werden hier ihre Erfahrungen mit alternativen Methoden zur Bestimmung der inhalativen Toxizität einbringen. Beispielsweise können sie mit dem am Fraunhofer ITEM entwickelten Expositionssystem P.R.I.T. ®-ExpoCube® luftgetragene Substanzen untersuchen, indem sie Zellen oder intakte Gewebe des Respirationstrakts direkt an der der Luft-Flüssigkeitsgrenze exponieren. Als In-vitro- bzw. Ex-vivo-Modelle bieten sich Kulturen aus Zellen des Atemtraktes oder vitales Lungengewebe humanen oder tierischen Ursprungs an, insbesondere vitale Präzisionslungenschnitte (PCLS).

Das Fraunhofer ITEM kann mit seinem großen Erfahrungsschatz, gewonnen durch die Entwicklung und Nutzung von toxikologischen Datenbanken, sowie durch die Verwendung von »Read-Across«-Verfahren im regulatorischen Bereich einen wichtigen Beitrag zum EU-ToxRisk-Projekt leisten, insbesondere mit der Entwicklung von In-silico-Verfahren.

EU-ToxRisk wird von Bob van de Water, Professor für Toxikologie an der Universität Leiden (Niederlande), koordiniert und soll Europas Flaggschiff für die tierversuchsfreie Sicherheitsbewertung von Chemikalien werden. Es verknüpft neueste Erkenntnisse aus der Zellbiologie, den sogenannten »Omik-Technologien«, der Systembiologie und der Bioinformatik, um die komplexe Ereigniskette zu analysieren, die von der Exposition gegenüber einer Chemikalie bis zum Eintreten eines toxischen Effekts abläuft. Der Forschungsverbund will den Machbarkeitsnachweis für eine neue Strategie zur Sicherheitsbewertung von Chemikalien auf der Grundlage ihres Wirkmechanismus‘ erbringen.

Der Schwerpunkt liegt dabei auf systemischer Toxizität nach wiederholter Exposition sowie auf der Entwicklungs- und Reproduktionstoxizität. Ein wichtiger Punkt ist, dass die neuen »mechanistischen« Testverfahren in geeignete Testbatterien integriert werden sollen, die den gesetzlichen Richtlinien entsprechen und auf eine industrielle Umsetzung ausgerichtet sind.

Im Rahmen von EU-ToxRisk werden neue Verfahren zur quantitativen Risikobewertung entwickelt, die auf dem Konzept der sogenannten »Adverse Outcome Pathways« (AOP) basieren und alle öffentlich verfügbaren mechanistischen Toxizitätsdaten einbeziehen. Darüber hinaus wird das Projekt eine rasche Verbesserung der sogenannten »Read-Across«-Verfahren ermöglichen, um Datenlücken mit alternativen Methoden zu schließen.

Kontakt
Fraunhofer ITEM
Dr. Annette Bitsch; +49 511 5350-302
annette.bitsch@item.fraunhofer.de

Pressekontakt
Fraunhofer ITEM
Dr. Cathrin Nastevska; +49 511 5350-225
cathrin.nastevska@item.fraunhofer.de

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