Das Projekt "Untersuchung von Primaerzellkulturen aus der Leber niederer Wirbeltiere (Fische, Amphibien) fuer stoffwechselphysiologisch-endokrinologische und toxikologische Untersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Zoologisches Institut durchgeführt. Das Forschungsvorhaben widmet sich der Entwicklung und Testung von in-vitro-Methoden als Ersatz fuer schmerzhafte in-vivo-Versuche (Toxizitaets- und Stressversuche) an niederen Wirbeltieren. Aufbauend auf Untersuchungen mit Leber-Organkulturen sind die Ziele des Vorhabens: - Methoden zur Primaerzellkultur von Hepatocyten niederer Wirbeltiere (Fische, Amphibien) zu entwickeln und als Arbeitsgrundlage fuer Fragestellungen zur hormonellen Regulation des Lebermetabolismus einzusetzen. - Die Eignung von Organkulturtechniken mit Leber- und Nebennierenschnitten als Ersatz fuer oekotoxikologische Testverfahren zu klaeren. - Die Umsetzung beider Fragestellungen fuer Aufgaben in der Lehre zu erreichen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Charakterisierung und Nachweis von Nanomaterialien/interne Exposition" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von INM - Leibniz-Institut für neue Materialien gGmbH durchgeführt. Im Projekt NanoS-QM sollen Qualitätsstandards und Beschreibungsstandards für Forschungsdaten auf dem Gebiet der Nanosicherheitsforschung entwickelt und erprobt werden. In der Nanosicherheitsforschung entstehen multidisziplinär genutzte Forschungsdaten, etwa zur Materialerzeugung und -charakterisierung in Bezug auf das Anwendungspotenzial (Funktionalität), aber auch in Hinblick auf die Materialeigenschaften unter biologisch/physiologisch relevanten Bedingungen, beim Nachweis von Materialien in biologischen Systemen zur Bestimmung struktureller Wirkmechanismen, bzw. der Exposition des biologischen Zielortes, bei der Erforschung biologischer Wirkmechanismen und toxikologisch relevanter Auswirkungen von Nanomaterialien, bei der Bereitstellung von toxikologischen Testergebnissen für die Gefährdungsbeurteilung und Regulation, bei der Validierung von in-vitro-Assays anhand von in-vivo-Versuchen und bei der Entwicklung von Testsystemen mit Relevanz für die regulatorische Toxikologie. Die Ergebnisse des Vorhabens umfassen: ausformulierte und publizierte Qualitätskriterien für die interdisziplinäre Forschung zur Nanosicherheit, auch in Form von Standard Operation Procedures (SOP), die Weiterentwicklung regulatorischer Standards bzw. deren Erarbeitung in den Gebieten, in denen bisher keine allgemein anerkannten Standards existieren, ein modular aufgebautes, interoperables Metadatenschema zur Beschreibung heterogener Forschungsdaten inklusive Ontologie (terminologisches Wissen) und NanoS-QM-Wissensgraph (assertionales Wissen) und ein Konzept zur Erfassung von Metadaten entlang des Lebenszyklus der Forschungsdaten unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus der Pilotierung des Einsatzes von ELN.
Das Projekt "Teilvorhaben: Prozessanalyse, Beschreibungsstandard und Pilotierung ELN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FIZ Karlsruhe - Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH durchgeführt. Im Projekt NanoS-QM sollen Qualitätsstandards und Beschreibungsstandards für Forschungsdaten auf dem Gebiet der Nanosicherheitsforschung entwickelt und erprobt werden. In der Nanosicherheitsforschung entstehen multidisziplinär genutzte Forschungsdaten, etwa zur Materialerzeugung und -charakterisierung in Bezug auf das Anwendungspotenzial (Funktionalität), aber auch in Hinblick auf die Materialeigenschaften unter biologisch/physiologisch relevanten Bedingungen, beim Nachweis von Materialien in biologischen Systemen zur Bestimmung struktureller Wirkmechanismen, bzw. der Exposition des biologischen Zielortes, bei der Erforschung biologischer Wirkmechanismen und toxikologisch relevanter Auswirkungen von Nanomaterialien, bei der Bereitstellung von toxikologischen Testergebnissen für die Gefährdungsbeurteilung und Regulation, bei der Validierung von in-vitro-Assays anhand von in-vivo-Versuchen und bei der Entwicklung von Testsystemen mit Relevanz für die regulatorische Toxikologie. Die Ergebnisse des Vorhabens umfassen: ausformulierte und publizierte Qualitätskriterien für die interdisziplinäre Forschung zur Nanosicherheit, auch in Form von Standard Operation Procedures (SOP), die Weiterentwicklung regulatorischer Standards bzw. deren Erarbeitung in den Gebieten, in denen bisher keine allgemein anerkannten Standards existieren, ein modular aufgebautes, interoperables Metadatenschema zur Beschreibung heterogener Forschungsdaten inklusive Ontologie (terminologisches Wissen) und NanoS-QM-Wissensgraph (assertionales Wissen) und ein Konzept zur Erfassung von Metadaten entlang des Lebenszyklus der Forschungsdaten unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus der Pilotierung des Einsatzes von ELN.
Das Projekt "Teilvorhaben: Schwerpunkt regulatorische Toxikologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsgesellschaft für Arbeitsphysiologie und Arbeitsschutz e.V. - Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (IfADo) durchgeführt. Im Projekt NanoS-QM sollen Qualitätsstandards und Beschreibungsstandards für Forschungsdaten auf dem Gebiet der Nanosicherheitsforschung entwickelt und erprobt werden. In der Nanosicherheitsforschung entstehen multidisziplinär genutzte Forschungsdaten, etwa zur Materialerzeugung und -charakterisierung in Bezug auf das Anwendungspotenzial (Funktionalität), aber auch in Hinblick auf die Materialeigenschaften unter biologisch/physiologisch relevanten Bedingungen, beim Nachweis von Materialien in biologischen Systemen zur Bestimmung struktureller Wirkmechanismen, bzw. der Exposition des biologischen Zielortes, bei der Erforschung biologischer Wirkmechanismen und toxikologisch relevanter Auswirkungen von Nanomaterialien, bei der Bereitstellung von toxikologischen Testergebnissen für die Gefährdungsbeurteilung und Regulation, bei der Validierung von in-vitro-Assays anhand von in-vivo-Versuchen und bei der Entwicklung von Testsystemen mit Relevanz für die regulatorische Toxikologie. Die Ergebnisse des Vorhabens umfassen: ausformulierte und publizierte Qualitätskriterien für die interdisziplinäre Forschung zur Nanosicherheit, auch in Form von Standard Operation Procedures (SOP), die Weiterentwicklung regulatorischer Standards bzw. deren Erarbeitung in den Gebieten, in denen bisher keine allgemein anerkannten Standards existieren, ein modular aufgebautes, interoperables Metadatenschema zur Beschreibung heterogener Forschungsdaten inklusive Ontologie (terminologisches Wissen) und NanoS-QM-Wissensgraph (assertionales Wissen) und ein Konzept zur Erfassung von Metadaten entlang des Lebenszyklus der Forschungsdaten unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus der Pilotierung des Einsatzes von ELN.
Das Projekt "Teilvorhaben: Qualitätskriterien und Beschreibungsstandards: Validierung in vitro Assays" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IUF - Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung GmbH durchgeführt. Im Projekt NanoS-QM sollen Qualitätsstandards und Beschreibungsstandards für Forschungsdaten auf dem Gebiet der Nanosicherheitsforschung entwickelt und erprobt werden. In der Nanosicherheitsforschung entstehen multidisziplinär genutzte Forschungsdaten, etwa zur Materialerzeugung und -charakterisierung in Bezug auf das Anwendungspotenzial (Funktionalität), aber auch in Hinblick auf die Materialeigenschaften unter biologisch/physiologisch relevanten Bedingungen, beim Nachweis von Materialien in biologischen Systemen zur Bestimmung struktureller Wirkmechanismen, bzw. der Exposition des biologischen Zielortes, bei der Erforschung biologischer Wirkmechanismen und toxikologisch relevanter Auswirkungen von Nanomaterialien, bei der Bereitstellung von toxikologischen Testergebnissen für die Gefährdungsbeurteilung und Regulation, bei der Validierung von in-vitro-Assays anhand von in-vivo-Versuchen und bei der Entwicklung von Testsystemen mit Relevanz für die regulatorische Toxikologie. Die Ergebnisse des Vorhabens umfassen: ausformulierte und publizierte Qualitätskriterien für die interdisziplinäre Forschung zur Nanosicherheit, auch in Form von Standard Operation Procedures (SOP), die Weiterentwicklung regulatorischer Standards bzw. deren Erarbeitung in den Gebieten, in denen bisher keine allgemein anerkannten Standards existieren, ein modular aufgebautes, interoperables Metadatenschema zur Beschreibung heterogener Forschungsdaten inklusive Ontologie (terminologisches Wissen) und NanoS-QM-Wissensgraph (assertionales Wissen) und ein Konzept zur Erfassung von Metadaten entlang des Lebenszyklus der Forschungsdaten unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus der Pilotierung des Einsatzes von ELN.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. durchgeführt. Die Zulassung von Chemikalien erfordert derzeit toxikologische Untersuchungen in Tiermodellen. Aus gesellschaftlichen und wissenschaftlichen Gründen besteht jedoch ein verstärktes Interesse an der Entwicklung und Validierung Humanzell-basierter Testsysteme als (teilweise) Ersatzmethoden zu den herkömmlichen in-vivo-Versuchen. Das Hauptziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer Teststrategie zur Abschätzung potentieller neurotoxischer Effekte von Chemikalien mittels eines Systembiologie-basierten 3R-Verfahrens. Besonderes Augenmerk wird auf die Anwendbarkeit dieses Verfahrens hinsichtlich der Risikobewertung von Nanomaterialien gelegt. In diesem Rahmen werden eine Reihe innovativer in-vitro-Methoden eingesetzt. Neuronale Aktivitätsmessungen neuronaler Zellen aus embryonalen Stammzellen (ESZ) von Mensch und Maus werden mittels Multielektroden-Arrays als Maß für Hirnfunktion und Kognition erfasst. Zur Beantwortung dieser Fragestellungen sind Informationen hinsichtlich Exposition, Kinetik und Effekten der zu untersuchenden Materialien erforderlich. Als Referenzmaterialien werden zwei Insektizide (Organophosphate) und dazu zwei Nanopartikelproben genutzt, um einen (begrenzten) Vergleich zwischen und auch innerhalb von (chemischen) Stoffgruppen zu ermöglichen. IUTA wird in AP1 Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit und AP4 Charakterisierung chemischer und physikalischer Eigenschaften der Nanopartikel beteiligt sein.
Das Projekt "Teilprojekt 10" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Ökologie, Evolution und Diversität, Abteilung Aquatische Ökotoxikologie durchgeführt. Das Vorhaben verfolgt drei Ziele: 1. Erfassung gen- und zytotoxischer, dioxinähnlicher, androgener und antiandrogener Potentiale im Zu- und Ablauf von fünf Versuchsanlagen mit In vitro-Testverfahren. 2. Erfassung endokriner Wirkungen in diesen Zu- und Abläufen mit dem Reproduktionstest mit Potamopyrgus antipodarum. 3. Erfassung toxischer und endokriner Potentiale und Wirkungen in Wasser- und Sedimentproben der Schussen mit den genannten In vitro-Verfahren sowie mit drei In vivo-Tests. Arbeitsplanung: Mit sieben In vitro-Testverfahren für gen- und zytotoxische, dioxinähnliche, androgene und antiandrogene Wirkpotentiale werden 39 Zu- und Ablaufproben von fünf Versuchsanlagen sowie 35 Wasser- und Sedimentproben aus der Schussen analysiert. Die Gesamtzahl der in vitro zu untersuchenden Proben beträgt 179, die Zahl der durchzuführenden Tests 1253. Mit drei In vivo-Testverfahren werden 35 Wasser- und Sedimentproben aus der Schussen analysiert: Lemna- und Lumbriculus-Test nach OECD-Richtlinien 221 und 225 sowie Reproduktionstest mit Potamopyrgus antipodarum nach OECD-Richtlinienentwurf. Dieser Test wird zusätzlich für die 39 Zu- und Ablaufproben der Versuchsanlagen eingesetzt, so dass 144 In vivo-Tests durchzuführen sind.
Das Projekt "Zell- und Gewebe-basierte Co-Kultivierungssysteme zur Prognose sensibilisierender Eigenschaften von Chemikalien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Phenion GmbH & Co. KG durchgeführt. Für die Prüfung haut-sensibilisierender (kontaktallergener) Eigenschaften von Substanzen sind zurzeit aus regulatorischer Sicht ausschließlich In-vivo-Prüfungen (Tierversuche) anerkannt und zugelassen. Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung einer Tierversuchsersatzmethode zur Vorhersage sensibilisierender Eigenschaften, die die physiologischen Bedingungen der Haut rekonstruiert. Dies wird erzielt mit Hilfe eines Kokultivierungssystems aus immunkompetenten Zellen und metabolisch kompetenten Hautzellen. Zunächst werden geeignete Kokultivierungsverfahren etabliert, wobei primäre Zellen als auch Zelllinien getestet werden. Anschließend werden die Vorhersagekraft der Verfahren an bekannten sensibilisierenden und nicht-sensibilisierenden Substanzen sowie die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse nach Übertragung der Verfahren auf ein anderes Labor untersucht. Im Erfolgsfall ist die neu entwickelte Tierversuchersatzmethode reif für den Eingang in eine offizielle Prävalidierungsstudie. Diese schließt unmittelbar an das Projekt an und wird noch im Projekt vorbereitet.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Anwendung von Biotests zur Charakterisierung der Expositionspfade für Umwelthormone aus Kunststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Ökologie, Evolution und Diversität, Abteilung Aquatische Ökotoxikologie durchgeführt. Das vorliegende Projekte hat das Ziel, die Expositionspfade für Umwelthormone aus Kunststoffen zu charakterisieren. Zur Erfassung und Charakterisierung der endokrinen Aktivität wurden biologische Testverfahren (Biotests) eingesetzt. Migrationsstudien mit Lebensmittelverpackungen und Kunststoffvorformen belegen das Auslaugen von östrogen aktiven Substanzen aus verschiedenen Kunststoffen im Yeast Estrogen Screen (YES) und im E-Screen. Zudem dominieren antiöstrogen aktive Substanzen in einer Vielzahl von Proben. Es konnten komplexe Migrationsprofile detektiert werden, die wahrscheinlich aus der Migration verschiedener, endokrin aktiver Komponenten resultieren. In Extrakten von Kunststoffverpackungen ließen sich zudem Substanzen mit agonistischer Aktivität am Östrogenrezeptor, Retinoid-X-Rezeptor und Vitamin-D-Rezeptor nachweisen. Ein theoretisches Expositionsszenario für marine Mollusken gibt Hinweise darauf, dass Endokrine Disruptoren aus Kunststoffen in der Umwelt relevante Effekte auslösen können. Die modellhafte Untersuchung von Mineralwasser zeigte, dass 60Prozent der untersuchten Produkte im YES und E-Screen östrogen aktiv sind. Die In-vitro-Daten deuten auf die Kunststoffverpackung als eine Quelle der östrogenen Kontamination hin. Ein In-vivo-Versuch mit dem östrogensensitiven Modellorganismus Potamopyrgus antipodarum unterstützt diese Hypothese. Mit verschiedenen Analytikverfahren (GC-MS, LC-MS/MS) konnten außerdem bekannte, endokrin aktive Substanzen in PET- und Mineralwasserextrakten identifiziert werden, u.a. diverse Phthalate und Phenole. Zudem wurden potente Antagonisten des Östrogen- und Androgenrezeptors aus Mineralwasser extrahiert. Eine non-target Analytik (Orbitrap-MS) zeigte, dass eine Substanz mit der Molekülmasse 363,1992 Da (M+H+) hochsignifikant mit der biologischen Aktivität korreliert ist. Anhand der im Projekt erprobten Verfahren wurde eine Reihe von methodischen Aspekten herausarbeitet, die für die Anwendung von Biotests für die Charakterisierung der endokrinen Aktivität komplexer Proben relevant sind. Dass Kunststoffe eine ganze Reihe endokrin wirksamer Substanzen enthalten und freisetzen können, konnte im vorliegenden Projekt mit Hilfe von Biotests bestätigt werden. Somit sind Kunststoffe eine relevante und bisher unterschätzte Quelle für die Exposition von Mensch und Umwelt mit endokrin aktiven Substanzen. Bei der Identifizierung und Charakterisierung dieser Substanzen besteht nach wie vor erheblicher Forschungsbedarf.
Das Projekt "Neue Genotoxizitätsprüfungen am Phenion®-Vollhautmodell" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Phenion GmbH & Co. KG durchgeführt. In-vitro-Gentoxizitätsprüfungen waren die ersten regulatorisch anerkannten tierversuchsfreien Alternativmethoden und sind seit langem im Einsatz. Sie verfügen allerdings über eine ungenügende Spezifität. So können DNS-schädigende Substanzen sehr gut (zu ca. 89Prozent) als Mutagene identifiziert werden, aber ca. 75Prozent der unbedenklichen Stoffe werden fälschlicherweise auch als Mutagene ausgelesen. Den erhaltenen Invitro-Ergebnissen kann somit nicht vollends vertraut werden und zusätzliche In-vivo-Versuche müssen durchgeführt werden, um Befunde zu untermauern oder zu widerlegen. Entsprechende Tierversuche untersagt der Gesetzgeber ab 2009 für die Abschätzung des genotoxischen Potentials von kosmetischen Inhaltsstoffen. Zudem wird durch die Änderung des Chemikalienrechtes eine Neubewertung von ca. 30.000 Altstoffen nötig. Viele dieser vor 1981 vermarkteten Substanzen müssen somit auch auf ihr gentoxisches Potential geprüft werden. Um Tierversuche zu vermeiden, erfordern beide Umstände dringend die Entwicklung neuer In-vitro-Methoden zur Gentoxizitätsprüfung mit verbesserter Vorhersagekraft. Die geringe Vorhersagekraft der Tests scheint zum einen dadurch verursacht zu sein, dass die entsprechenden Daten weniger an humanen Zellen erhoben werden. Vielmehr basieren entsprechende Testsysteme auf Bakterien-, Hamster-, Maus- oder Rattenzellkulturen. Zudem werden die verwendeten Zellen in einfachen Testsystemen kultiviert, so genannten Monolayer-Kulturen, die die Ausbildung charakteristischer Zelleigenschaften nicht ausreichend erlauben. Im Projekt sollen mit einem seit Januar 2006 kommerziell erhältlichen Vollhautmodell zwei Genotoxizitätsprüfungen entwickelt werden. Das Phenion®-Vollhautmodell erlaubt die wiederholte topische Applikation von Testsubstanzen, spiegelt die Barrierefunktion der nativen Haut wieder, die der Monolayer Kultur fehl, und verfügt über den humanen hautspezifischen Fremdstoffmetabolismus. Mit diesem in-vivo-nahen Testsystem soll zum einen ein Mikrokern-Test entwickelt werden, für dessen In-vitro-Variante mit Zelllinien bereits ein Entwurf für eine OECD-Richtlinie erarbeitet wurde. Er erlaubt die Detektion permanenter Schädigungen wie Chromosomendoppelstrangbrüchen oder Fehlverteilungen von Chromosomen während der Zellteilung. Zum anderen soll ein Protokoll für den Comet-Assay erarbeitet werden, einem sensitiven Indikator-Assay mit weit verbreiteter Anwendung, der eine ganze Reihe an DNS-Schädigungen detektiert, die transienten Charakter haben können. Empfehlungen zu methodischen Standards sind bereits von internationalen Expertengruppen veröffentlicht worden. Da beide Test unterschiedliche Arten an DNS-Schädigungen detektieren und gleichzeitig die Erhebung von Daten mit größerer biologischer Relevanz erlauben, könnten die neuen Verfahren die bestehenden In-vitro-Testbatterien sinnvoll ergänzen und bei erfolgreichem Projektverlauf zur Verminderung und idealerweise sogar zum völligen Verzicht auf Tierversuche führen.
