Als Werkzeuge für das Biomonitoring von Arzneimitteln wurden Wirkmechanismus-basierte in vitro-Assays entwickelt, durch die der Nachweis von Wirkungen zweier Arzneimittelgruppen, entzündungs-hemmender Schmerzmittel, wie Diclofenac (NSAIDs) und Beta-Blocker, wie Metoprolol. möglich ist. Hierfür wurden stabile Zelllinien entwickelt, die Wirkmechanismus-basierte sensorische und signal-gebende rekombinante Proteine exprimieren. Diese ermöglichen die schnelle Visualisierung von Fluo-reszenzsignaländerungen in den lebenden Zellen. Darauf aufbauenden Mikroplattenformat-Assays wurden für die quantitative Bestimmung von Metoprolol- und Diclofenac-Aktivität in Kläranlagenab-läufen erfolgreich eingesetzt um die Relevanz und Eignung dieser Tests zum Abbilden von Wirkungen bei Freilandrelevanten aquatischen Organismen zu zeigen, wurden parallel Wirkuntersuchungen mit Fischen (Bachforellen und deren Eier), Krebstieren (Flohkrebsen, Daphnien), Schnecken und mit im Sediment lebenden Würmern durchgeführt. Die Untersuchungen fanden (1) unter kontrollierten Laborbedingungen mit Einzelsubstanzen und binären Mischungen, (2) in aquatischen Mesokosmen (Fließrinnen) sowie im Freiland in einem Durchflusssystem, das vom Ablauf einer kommunalen Kläranlage gespeist war, statt. An den exponierten Organismen wurden sowohl populationsrelevante Endpunkte, wie Mortalität, Fruchtbarkeit oder Reproduktion, als auch Biomarker (Reaktionen von Stressproteinen und Parame-tern, die oxidativen Stress anzeigen sowie histologische Veränderungen) untersucht, die den Gesund-heitsstatus der Individuen abbilden. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "Überprüfen der Praxistauglichkeit des NSAID in vitro Assays für das Biomonitoring von Schmerzmittelaktivitäten in Gewässern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Steinbeis Innovation gGmbH - Steinbeis-Innovationszentrum Zellkulturtechnik (SIZ) durchgeführt. Zielstellung/fachliche Begründung: Das Vorhaben soll die Praxistauglichkeit eines neuen Testsystems für das Effektbiomonitoring von Schmerzmitteln überprüfen. Die biologische Wirkung von nichtsteroidalen Schmerzmitteln (NSAIDs), die wie Diclofenac die Cyclooxygenase-1 (Cox-1) hemmen, kann mit einem neu entwickelten wirkbasierten in vitro Testsystems (NSAID in vitro - Assay) sehr spezifisch quantifiziert werden. Die UFOPLAN-Vorläuferprojekte (FKZ 3713 63 4102/ 3715 63 4120) haben gezeigt, dass der neu entwickelte NSAID in vitro - Assay sehr gut funktioniert und auch sensitiv und robust genug ist, um NSAID-Aktivitäten in gereinigtem Abwasser nachzuweisen. Eine Überprüfung der Handhabbarkeit und Zuverlässigkeit unter Praxisbedingungen, d.h. mit unterschiedlich belastetem Oberflächenwasser steht bisher allerdings noch aus. Dies soll jetzt in einem Validierungsschritt überprüft werden. Hierbei soll zunächst an wenigen Proben die Aufbereitungsmethode optimiert werden und anschließend die Diclofenac-Aktivität von etwa 100 Oberflächenwasserproben vorzugsweise von Probenahmestellen zum Monitoring der Stoffe der Beobachtungsliste (Watch List) aus verschiedenen EU-Ländern quantitativ bestimmt werden. Die Oberflächenwasserproben werden parallel auch analytisch (LC-MS/MS) auf bekannte NSAIDs untersucht. Der Vergleich der Ergebnisse des in vitro-Assays mit analytisch bestimmten Konzentrationen bekannter NSAIDs ermöglicht eine Einschätzung des Risikos der Unterschätzung einer Umweltbelastung auf Basis ausschließlicher chemischer Analytik. EAWAG Schweiz und UBA koordinieren die Bereitstellung von geeigneten Oberflächenwasserproben im Rahmen der Zusammenarbeit innerhalb der WG Chemicals der EU Kommission zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie. Output: Effizientes Monitoring-Tool für die NSAID Arzneimittelgruppe für regulatorische Zwecke.