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    Lehrstuhl für Lebensmittelchemie

    Ersatz von transgenen Tiermodellen zur Erfassung von Mutationen in vivo durch Verfeinerung regulatorisch vorgeschriebener Tierstudien mit der Technik des „Random Mutation Capture Assays“

    Projektbeschreibung

    Gegenwärtig gibt es auf OECD-Ebene Bestrebungen, eine international anerkannte Prüfrichtlinie zum Einsatz transgener Tiermodelle für die Bestimmung der Mutagenität zu entwickeln (http://www.oecd.org/dataoecd/43/38/40830957.pdf).

    Transgener Tiermodelle wie BigBlue(R) Maus und Ratte, MutaTM Maus, LacZ Plasmid Maus, gpt delta Maus und Ratte tragen Kopien der bakteriellen Sequenz eines Reportergens inklusive Phagenvektor in ihrem Genom. Diese bakterielle Gensequenz ist in allen Organen und Keimzellen der transgenen Nagers vertreten und lässt sich gezielt isolieren und in eine bakterielle Wirtszelle einbringen. Eine Mutation in der bakteriellen Sequenz lässt sich dann durch phänotypische Veränderungen (Enzymaktivität) in der bakteriellen Wirtszelle detektieren. Eine umfassende Zusammenfassung von transgenen Tiermodellen, die derzeit für die Sicherheitsbewertung von chemischen und pharmazeutischen Stoffen zur Verfügung stehen, findet sich in Lambert et al., (2005).

    Derzeit wird noch der Mikrokerntest in nicht-transgenen Tieren am häufigsten eingesetzt. Seine Ergebnisse stimmt jedoch nur zu 64% mit denen des Ames Tests und zu 70% mit denen aus dem Chromosomen-aberrationstest überein. Darüber hinaus ist der Mikrokerntest und (mit Ausnahme des Chromosomenaberrationstest in Spermatogonien) alle derzeitig zur Verfügung stehenden Tests für die Bewertung der Mutagenität einer Testsubstanz auf somatische Zellen limitiert und können zudem nur in einer sehr eingeschränkten Auswahl von Zielgeweben durchgeführt werden.

    Im Gegensatz dazu stimmen die Ergebnisse der Studien mit transgenen Tiermodellen besser mit den Daten überein (Ames Test: 78%; Chromosomenaberrationstest 73%). Auch bezüglich der Sensitivität (Anteil von kanzerogenen Substanzen mit positivem Ergebnis) und Spezifität (Anteil von nicht-kanzerogenen Substanzen mit negativem Ergebnis) liefern Studien mit transgenen Tiermodellen (Sensitivität: 78%, Spezifität: 69%) bessere Ergebnisse als der Mikrokerntest (Sensitivität: 66%, Spezifität: 50%, Lambert et al., 2005).

    Zudem ermöglichen diese Tiermodelle die Bestimmung von induzierten Mutationen (insbesondere Basensubstitutionen) sowohl in somatischen Zellen als auch in Keimzellen und überwinden so insbesondere die Limitationen desMikrokerntests (keine Erfassung von Basensubstitutionen, Ungewissheit bei negativen Studienergebnissen hinsichtlich der ausreichenden Exposition des Knochenmarks).

    Daher muss trotz aller ökonomischen und wissenschaftlichen Nachteile, die der Einsatz transgener Tiermodelle neben dem Tierschutzgedanken mit sich bringt (hohe Anschaffungs- und Durchführungskosten, immer noch hohe falsch-positiv Rate und geringe Sensitivität), in Zukunft mit einem verstärkten Einsatz transgener Tiermodelle wie BigBlue(R) Maus und Ratte, MutaTM Maus, LacZ Plasmid Maus, gpt delta Maus und Ratte gerechnet werden.

    Das übergeordnete Ziel des geplanten Projekts ist der gänzlichen Verzicht auf zusätzliche Tierversuche mit transgenen Tieren für die Bewertung der Mutagenität. Dieses Ziel soll durch die Verfeinerung von international anerkannten und gesetzlich geforderten Tierstudien mit einmaliger und wiederholter Substanzexposition durch einen neuartigen Mutationstests erreicht werden, der auf dem von Bielas und Loeb (2005) entwickelten (RMCA) basiert.

    Das geplante Projekt wird zwar die Möglichkeit der Verfeinerung des Mikrokerntests und der Studien zur akuten Toxizität durch den RMCA untersuchen. Erweist sich der RMCA als geeignet, ist sein Einsatz allerdings nicht auf diese Studien limitiert, sondern könnte generell als Ergänzung bei allen Tierstudien Anwendung finden, bei denen die Organe nicht für histopathologische Untersuchungen vollständig konserviert und archiviert werden müssen – also neben Studien zur akuten Toxizität (alle Zufuhrwege) und dem Mikrokerntest auch Studien zur Toxikokinetik und Studien zur Reproduktionstoxizität.

    Beteiligte Personen

    Anne Scheffler

    Förderung

    Bundesinstitut für Risikobewertung: ZEBET

    Kontakt

    Lehrstuhl für Lebensmittelchemie
    Am Hubland
    97074 Würzburg

    Tel.: +49 931 31-85480
    Fax: +49 931 31-85484
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