Das Projekt "Zellulaerer Transport alimentaerer Xenobiotika und ihre Wechselwirkung mit biologischen Membranen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Veterinär-Physiologie durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den zellulaeren Transport ausgewaehlter alimentaerer Cancerogene und Mutagene in den Epithelien von Duenndarm und Niere sowie in Hepatocyten zu charakterisieren. Diese Zellen sind entscheidende Stellglieder in der Regulation der Xenobiotikabelastung des Koerpers, wobei sie aufgrund ihrer Funktionen auch einer besonders hohen Fremdstoffbelastung ausgesetzt sind. Diese wuerde zwangsweise zu mutagenen Veraenderungen und zu Transformationen fuehren, wenn nicht spezifische Exportmechanismen zur Absenkung der zellulaeren Konzentration von Wirkstoffen vorhanden waeren. Insbesondere das 'Multidrug-resistence Gene- Product'(MDR-1 oder gp-170), welches in der luminalen Membran von Enterocyten und Tubuluszellen, sowie der canaliculaeren Membran von Hepatocyten nachgewiesen wurde, scheint dafuer verantwortlich zu sein. Das MDR-1 Genprodukt ist eine ATP-abhaengige Exportpumpe, die u. a. eine Reihe von antineoplastischen Pharmaka transportiert. Inwieweit gp-170 auch Xenobiotika dietaetischen Ursprungs als 'natuerliche' Substrate transportiert, ist nicht geklaert. Dies soll als Schwerpunkt im Rahmen des Vorhabens geprueft werden. Darueber hinaus soll ein Testsystem entwickelt und etabliert werden, das es erlaubt, die Wirkung von Xenobiotika auf Ionenkanaele und damit die normale Transportfunktion der biologischen Membran zu untersuchen. Das Forschungsvorhaben ist in folgende Teilprojekte mit spezifischen Fragestellungen untergliedert: a) Was sind die Mechanismen, mit denen alimentaere Xenobiotika in Enterocyten, Tubuluszellen und Hepatocyten aufgenommen werden? b) Ist das MDR-1 Genprodukt(gp-170) als ATP- abhaengige Effluxpumpe fuer den Ruecktransport der aufgenommenen Fremdstoffe aus den Zellen in das Lumen verantwortlich? c) Inwieweit wird gp-170 nach Verabreichung alimentaerer Carcinogene und Mutagene in Epithelzellen und Hepatocyten ueberexprimiert und fuehrt dies zu einer erhoehten Transportleistung fuer den ATP-abhaengigen Efflux der Fremdstoffe aus den Zellen? d) Inwieweit sind die an isolierten Membranen gewonnenen Erkenntnisse auf dieser Ebene der Reintegration als zentrales Stellglied in der Fremdstoffhomoeostase identifiziert werden? e) In welchem Umfang und wie beeinfussen Xenobiotika den Ionentransport an biologischen Membranen und kann diese Wirkung als Indikator fuer die Cytotoxizitaet eines Fremdstoffes genutzt werden?
Das Projekt "Entwicklung eines humanen Cornea-Modells für die okulotoxische Sicherheitsprüfung - Charakterisierung der SV40-immortalisierten Endothel- und Keratocytenzelllinie (Dissertation)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Pharmazie, Arbeitsgruppe Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt. Bis heute existiert keine validierte Alternativmethode, die im Rahmen der Risikobewertung von Chemikalien und Arzneistoffen sowie der toxikologischen Sicherheitsprüfung von Kosmetika den Augenirritations-Test nach Draize am lebenden Kaninchen vollständig ersetzen kann. Für Substanzen mit starkem Augenirritations-Potential kann die Toxizität anhand verschiedener, validierter in vitro Assays im Rahmen einer abgestuften, von der OECD empfohlenen Teststrategie mit hoher Genauigkeit erfasst werden (BCOP-Assay, ICE-Methode). Substanzen mit sehr mildem Augenirritations-Potential können zukünftig möglicherweise durch kommerziell erhältliche, dreidimensionale Cornea-Epithelmodelle identifiziert werden, die sich momentan in der Validierung befinden (EpiOcularTM Modell, SkinEthik HCETM Modell). Dagegen muss insbesondere die Lücke im Bereich der milden bis moderaten Augenirritation durch neue Alternativmethoden geschlossen werden. Die Überprädiktivität/ hohe Sensitivität der dreidimensionalen Epithelmodelle sowie die Forderung nach einem mechanistischen Ansatz, der die Tiefe der cornealen Verletzung durch toxische Substanzen berücksichtigt und damit ermöglicht, die gesamte Bandbreite an Schweregraden okulotoxischer Reaktionen abzudecken (Jester et al., 2001), erfordert die Einbeziehung weiterer cornealer Schichten, Stroma und Endothel, in ein organotypisches in vitro Modell der Cornea. Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, ein solches, von Zorn-Kruppa et al. etabliertes Komplettmodell der Cornea aus drei humanen, SV40-immortalisierten Zelllinien hinsichtlich des Kulturmediums zu optimieren und diese Endothel (EC)-, Keratocyten (HCK)- und Epithel (HCE)-Zelllinie an ein gemeinsames, möglichst serumfreies Wachstumsmedium zu adaptieren. EC und HCK wurden zudem in Abhängigkeit von Art und Serumgehalt des Kulturmediums hinsichtlich der Frage, ob die organotypischen Merkmale der primären Zellen trotz der SV40-Immortalisierung erhalten geblieben sind, charakterisiert. Die EC-Zelllinie wurde auf ihre Fähigkeit zur interzellulären Kontaktinhibition untersucht, welche nach dem Erlangen der zellulären Konfluenz die Vorraussetzung zur Ausbildung und Aufrechterhaltung eines organotypischen Endothel-Monolayers darstellt (Joyce et al., 2002). Die Keratocytenzelllinie HCK wurde in Monolayer-Kultur und nach Einbettung in die collagenöse Matrix des Stroma-Äquivalents phänotypisch und funktionell sowie in Abhängigkeit von Serum und Wachstumsfaktoren charakterisiert. Insbesondere wurde die Transformation der HCK in fibrotische Phänotypen nach Stimulation mit TGF beta untersucht, welche in vivo an cornealen Wundheilungsreaktionen beteiligt sind (Fini und Stramer, 2005, Jester et al., 1999).
Das Projekt "Integration und Applikation des Systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH, Institut für Lungenbiologie (LiBD), Translationszentrum für Lungenforschung (CPC) durchgeführt. Der Ersatz von Tierversuchen erfordert in vitro-Tests und Methoden, die klinisch relevante Ergebnisse liefern, d.h. Vorhersagen für den Menschen erlauben. Im Rahmen dieses Projekts soll eine klinisch validierte, in silico (Computer-) unterstützte, zellbasierte in vitro Methode zur Bestimmung der Pharmakokinetik (PK) von inhalierten Wirkstoffen im Menschen als Ersatz für Tierversuche entwickelt werden. Dafür wird eine neuartige, ultra-dünne, hoch-poröse BETA Membran eingesetzt, auf der patientennahe Zellkulturmodelle der Epithelbarriere der Lunge unter biomimetischen Bedingungen in einer Mini-Lunge (BETA/CIVIC) kultiviert werden. Im Unterschied zu bisherigen Methoden zur in vitro PK Messungen, können hier wichtige Determinanten für den Wirkstofftransport aus der Lunge ins Blut mit berücksichtigt werden. Zu diesen gehören, hohe Elastizität der Membran ('Lunge ist elastisch'), die aerosolisierte Applikation des Wirkstoffs direkt auf das Zellmodel (wie in Inhalationstherapie), die Perfusion von Medium ('Blutzirkulation') und die atmungs-induzierte, zyklische Dehnung des Lungengewebes ('atmende Lunge'). Im Rahmen des HMGU Teilprojekts werden dafür Zellkulturmodelle des Lungenepithels auf der BETA Membran etabliert, wobei diese Modelle aus Epithel- und Endothelzelllinien bestehen, die aus dem bronchialen und alveolären Bereich der Lunge stammen. Mit diesen in vitro Modellen können die Transportraten von inhalierten Wirkstoffen aus der Lunge ins Blut gemessen werden. Verknüpft man diese Werte mit bereits am Markt etablierten in silico PK Modellen, kann man den klinisch zu erwartenden Verlauf der Wirkstoffkonzentration im Blut ('PK Profil') vorhersagen. Durch Verwendung von klinisch bereits eingesetzten Wirkstoffen wird diese in vitro/in silico Methode anhand von klinischen Daten optimiert und validiert. Es ist davon auszugehen, dass mit dieser Methode bis zu 3730 Tiere pro Jahr im Bereich Wirkstoffentwicklung eingespart werden können.
Das Projekt "Etablierung patientennaher Zellkulturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Klinikum der Universität München, Campus Innenstadt, Kinderklinik und Kinderpoliklinik im Dr. von Haunersches Kinderspital durchgeführt. Der Ersatz von Tierversuchen erfordert in vitro-Tests und Methoden, die klinisch relevante Ergebnisse liefern, d.h. Vorhersagen für den Menschen erlauben. Die Verbesserung der Vorhersagekraft von in vitro-Zellkulturen / Gewebemodellen einzelner Organe beruht weitgehend auf der Verbesserung ihrer biomimetischen Merkmale und der Verbindung verschiedener Organmodelle untereinander. Vor allem der erste Aspekt wird in der hier vorgestellten, klinisch validierten in vitro/in silico Methode zur Bestimmung der Pharmakokinetik (PK) von inhalierten Wirkstoffen (ALICE-CLOUD-stretch) adressiert. Das hier genannte Teilprojekt ermöglicht anhand des 3R Konzeptes eine relevante Reduktion der Tierzahlen, die für die aktuellen Studien verwendet werden würden. Darüber hinaus ermöglicht die in vitro ALI Kultur eine realistische, menschen- und patientennahe Überprüfung der Pharmakokinetik an einem / über ein physiologisch differenziertes Epithel (primäre humane bronchiale Epithelzellen, pHBECs). Die Testung und Applikation der Medikamente in einem präklinischen System ermöglichen die Charakterisierung physiologischer Effekte und Wirkungen auf das humane Bronchialepithel. Gesamtziel des Vorhabens: Das Gesamtziel des Teilvorhabens LMU ist die Etablierung von bronchialen Epithelzellbarrieren im BETA/CIVIC System zur patientennahen / physiologischen Überprüfung der PK Daten. Für die Erreichung dieses Zieles sind mehrere Schritte erforderlich: Nach Optimierung des Protokolls für die Kultivierung von Primärzellen (Epithel Zelllinien) erfolgt die Durchführung der Expositionsexperimente zur Validierung der Membran für primäre humane Zellen in größtmöglich Annäherung an klinisch relevante Konditionen. Für die Expositionsversuche werden die Substanzen in der optimierter Formulierung beschafft. Ebenso erfolgt die Identifikation und Beschaffung der klinischen PK Daten für klinisch zugelassen Wirkstoffe sowie die Optimierung des in vitro Systems anhand der Reproduzierbarkeit der Daten.
Das Projekt "MetalSafety - Entwicklung von Bewertungskonzepten für faserförmige granuläre Metallverbindungen - Bioverfügbarkeit, Toxikologische Wirkprofile sowie vergleichende in vitro-, ex vivo- und in vivo-Studien." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Metallhaltige Partikel werden industriell breit eingesetzt. Für einige Metall-basierte Nanopartikel, wie beispielsweise CuO, zeigte sich bereits, dass zumindest zwei Aspekte zur einer potentiell toxischen Wirkung beitragen, nämlich einerseits bei hoher Biobeständigkeit und bei Überschreitung des alveolären Reinigungsmechanismus die Partikelwirkung und andererseits nach Aufnahme in die Zelle (Makrophage, Epithelzelle) bei entsprechender Löslichkeit im sauren Milieu der Lysosomen die intrazelluläre Freisetzung von möglicherweise toxischen Metallionen. Ziel des Teilvorhabens ist Aufklärung der Aufnahme und der adversen, insbesondere der gentoxischen, Wirkung granulärer und faserförmiger metallhaltiger Partikel in Zellen. Die Prüfung der toxischen Wirkung dieser Partikel in vitro setzt geeignete Testmodelle und relevante Expositionsbedingungen voraus. Diese zu entwickeln und anzuwenden ist Gegenstand des beantragten Vorhabens sein.
Das Projekt "CarbonFibreCycle - Carbonfasern im Kreislauf - Freisetzungsverhalten und Toxizität bei thermischer und mechanische Behandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Chemie durchgeführt. Ziel des Projekts CFC-CarbonFibreCycle ist eine fundierte Bewertung möglicher Gefährdungen durch lungengängige Stäube, die bei Produktion, Bearbeitung, Recycling und Entsorgung von Carbonfasern (CF) und CF-verstärkten Kunststoffen (CFK) entstehen und freigesetzt werden können. Ziel der Arbeiten am Karlsruher Institut für Technologie (KIT, Campus Nord) ist die Identifizierung der Bedingungen die unter oxidativer thermischer Belastung zum Faserabbau führen und die toxikologische Bewertung der freigesetzten lungengängigen Stäube. Daraus werden Empfehlungen zum sicheren Umgang mit diesen Materialien abgeleitet. Am Institut für Technische Chemie (ITC) wird der thermische Abbau von CF unter oxidierenden Bedingungen untersucht, wobei relevante Parameter wie Aufheizrate, Temperatur, Sauerstoffgehalt und Verweilzeit variiert werden. Durch die begleitende physikalisch-chemische Charakterisierung werden Zusammenhänge zwischen Fasermorphologie, Reaktionsbedingungen und Eigenschaftsänderungen der CF, wie Durchmesser, Länge und Oberflächenstruktur bestimmt. Des Weiteren werden am ITC Dosiermethoden für CF/CFK -Aerosole getestet und mit einem Expositionssystem für menschliche Lungenzellen an der Gas-Flüssigkeits-Grenzschicht (engl. Air-Liquid-Interface, kurz ALI) gekoppelt. Die Aerosole sowie die auf den Zellkulturen abgeschiedenen Fasern werden umfassend charakterisiert und die Dosiswerte ermittelt. Am Institut für Toxikologie und Genetik (ITG) wird zusammen mit dem Institut für Angewandte Biowissenschaften (KIT, Campus Süd) ein umfassendes Toxizitätsprofil der zu untersuchenden CF-Stäube in für die Lunge relevanten Zellkultursystemen (Epithelzellen, Makrophagen, Fibroblasten) erstellt. Die Zellen werden in einem ALI System exponiert und dosisabhängig hinsichtlich Zytotoxizität, inflammatorischem und fibrotischem Potential auf Proteinebene mit Hilfe der ELISA Methode untersucht. Weiterhin soll die intrazelluläre Verteilung der Partikel und Fasern ermittelt werden.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Pharmazeutische Technologie durchgeführt. In der präklinischen Entwicklung von Arzneimitteln, insbesondere bei der Bestimmung des pharmakokinetischen Verhaltens von Arzneistoffen, u.a. bei deren Resorption, aber auch in der In-vitro-Bewertung der Bioverfügbarkeit von Fertigarzneimitteln, werden vorrangig tierexperimentelle Studien durchgeführt, sodass ein hoher Bedarf an validen Alternativmethoden besteht. Das Projektziel dieses interdisziplinären Verbundvorhabens ist daher die Entwicklung eines zellbasierten, organotypischen und dynamischen In-vitro-Testsystems zur Bestimmung der transmukosalen Resorption von Wirkstoffen, welches die Funktion der humanen nasalen Schleimhaut in Gänze (morphologisch und funktionell) abbildet. Hierzu werden von den entscheidenden Zelltypen der humanen Nasenschleimhaut neue immortalisierte Zelllinien etabliert, die eine hohe Gewebsähnlichkeit aufweisen. Zusätzlich wird ein membranbasiertes, mikrofluidisches Chipsystem etabliert, das zum einen die Co-Kultivierung nasaler Epithelzellen und Becherzellen zulässt, sodass eine mukoziliäre Clearance-Funktion im In-vitro-Gewebe abgebildet werden kann, und zum anderen im basolateralen Kompartiment eine dynamische Akzeptorführung zur Simulation von Arzneistofftransportbedingungen wie in-vivo schafft. Als technisches Äquivalent der nasalen Mukosa wird das Mikrochipsystem so entwickelt, dass die Zellkultivierung unter respirationsähnlichen Strömungen erfolgen kann. Daneben erlaubt eine integrierte Messsensorik (Impedanzmessung) die qualitätssichernde Überprüfung der Barrierefunktion des artifiziellen Gewebes während der gesamten Testphase. Durch diesen ganzheitlichen Ansatz eines Mikrochipsystems und der Möglichkeit den Read-Out der Messsensorik zu automatisierten soll das In-vitro-Testsystem vor allem industrielle Anwendbarkeit erfahren.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von InSCREENeX GmbH durchgeführt. In der präklinischen Entwicklung von Arzneimitteln, insbesondere bei der Bestimmung des pharmakokinetischen Verhaltens von Arzneistoffen, u.a. bei deren Resorption, aber auch in der In-vitro-Bewertung der Bioverfügbarkeit von Fertigarzneimitteln, werden vorrangig tierexperimentelle Studien durchgeführt, sodass ein hoher Bedarf an validen Alternativmethoden besteht. Das Projektziel dieses interdisziplinären Verbundvorhabens ist daher die Entwicklung eines zellbasierten, organotypischen und dynamischen In-vitro-Testsystems zur Bestimmung der transmukosalen Resorption von Wirkstoffen, welches die Funktion der humanen nasalen Schleimhaut in Gänze (morphologisch und funktionell) abbildet. Hierzu werden von den entscheidenden Zelltypen der humanen Nasenschleimhaut neue immortalisierte Zelllinien etabliert, die eine hohe Gewebsähnlichkeit aufweisen. Zusätzlich wird ein membranbasiertes, mikrofluidisches Chipsystem etabliert, das zum einen die Co-Kultivierung nasaler Epithelzellen und Becherzellen zulässt, sodass eine mukoziliäre Clearance-Funktion im In-vitro-Gewebe abgebildet werden kann, und zum anderen im basolateralen Kompartiment eine dynamische Akzeptorführung zur Simulation von Arzneistofftransportbedingungen wie in-vivo schafft. Als technisches Äquivalent der nasalen Mukosa wird das Mikrochipsystem so entwickelt, dass die Zellkultivierung unter respirationsähnlichen Strömungen erfolgen kann. Daneben erlaubt eine integrierte Messsensorik (Impedanzmessung) die qualitätssichernde Überprüfung der Barrierefunktion des artifiziellen Gewebes während der gesamten Testphase. Durch diesen ganzheitlichen Ansatz eines Mikrochipsystems und der Möglichkeit den Read-Out der Messsensorik zu automatisierten soll das In-vitro-Testsystem vor allem industrielle Anwendbarkeit erfahren.
Das Projekt "Alternativmethoden - Einzelprojekt: REPLACE-AKI - Ex vivo Assay der akuten Nierenschädigung und -Regeneration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Klinikum der Universität München, Campus Großhadern, Medizinische Klinik und Poliklinik IV durchgeführt. Das Vorhabenziel ist die Entwicklung eines ex vivo Assays, welcher eine Substanztestung zur therapeutischen Beeinflussung der akuten Nierenschädigung bei deutlicher Reduktion (kleiner als 90%) der benötigten Tierzahlen ermöglicht. Hierbei soll therapeutisch das Überleben und die klonale Proliferation der intrarenalen Progenitorzellen gezielt adressiert werden. Unser Ansatz, Tierzahlen für die experimentelle Untersuchung der akuten Nierenschädigung wesentlich zu reduzieren basiert auf eigenen Vordaten, nach denen die Primärzellisolation aus der Mausniere den o.g. Phasen der ANS weitestgehend entspricht und sich für das Substanzscreening beider Phasen eignet. Dadurch kann durch eine Substanztestung im großen Stil die Frage nach der Nierenregeneration durch intrinsische Stammzellen beantwortet werden. Zunächst werden an Wildtypmäusen, sowie an der transgenen Mauslinie PAX2-rtTA/TetO-cre/ROSA26-Confetti eine Tubuluszellisolation durchgeführt, die in vitro die akute Tubuluszellnekrose simuliert. In der Folge können dann 81 verschiedene 'small molecules' zur Modulation des Überlebens oder der Regenerationskapazität der Tubulusepithelzellen in vitro getestet werden. In einem letzten Schritt wird dann das vielversprechendste 'small molecule' am Krankheitsmodell des Ischämie-Reperfursionsschadens in vivo getestet.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Trachealepithel und Aufnahme in vivo" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Lübeck, Institut für Anatomie durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist, valide Kriterien zur Abschätzung der humantoxischen Wirkung unterschiedlicher synthetischer CBNP-Modifikationen auf verschiedene funktionelle Bereiche gesunder und vorgeschädigter Lungen zu etablieren. Teilprojekt 3 liefert den Beitrag für die großen Atemwege. Das Ziel des Projekts ist zu klären, in wieweit die Funktion des Atemwegsepithels großer Atemwege durch Exposition mit CBNP beeinträchtigt wird und wie sich dies auf die Selbstreinigungsfunktion der Lunge auswirkt. Endziel ist die Erstellung eines Kataloges, der den CBNP in Abhängigkeit ihrer Oberflächenmodifikation ein toxisches Potential für die untersuchten Parameter zuschreibt. Für die Untersuchungen werden die in Arbeitspaket 1 hergestellten CBNP im Vergleich zu Referenz- und Vergleichspartikel (Printex-90 und Pyrolyyx-CB) auf gesunde und vorgeschädigte Lungen von Mäusen eingesetzt. Nach 3-monatiger Expositionsdauer sowie nach Vorschädigung der Lunge wird das Epithel der Trachea hinsichtlich des zilienvermittelten Transports, der Zilienschlagfrequenz, dem Auftreten von Nekrose und Apoptose sowie der Expression von inflammatorischen Mediatoren untersucht.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 56 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 56 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 56 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 53 |
| Englisch | 6 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 40 |
| Webseite | 16 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 28 |
| Lebewesen & Lebensräume | 56 |
| Luft | 34 |
| Mensch & Umwelt | 56 |
| Wasser | 29 |
| Weitere | 56 |