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Entwicklung von Alternativmethoden

Als Teil des Deutschen Zentrums zum Schutz von Versuchstieren (Bf3R) hat die ZEBET die Aufgabe, innovative Forschung zur Entwicklung von Alternativmethoden zum Tierversuch voranzutreiben. Der Schwerpunkt dieser wissenschaftlichen Arbeit liegt im Bereich des Replacements und der Reduction nach dem 3R-Prinzip. Insbesondere sollen diese Methoden durch die Unterstützung moderner Bildgebungsverfahren auf der Ultrastrukturebene vorangebracht werden. Zusätzlich zur experimentellen Forschung soll mittels neuerer biometrischer Ansätze die Verwendung und Zahl von Tierversuchen beurteilt werden, um neue Vorschläge zur Reduzierung von Versuchstieren zu erarbeiten.

Experimentelle Forschung

Die experimentelle Forschung verteilt sich auf drei Schwerpunkten. Zum einen werden neue stammzellbasierter in vitro-Modellsysteme entwickelt und etabliert. Dies spielt insbesondere für die Grundlagenforschung und für Toxizitätsprüfungen eine zentrale Rolle, denn dort werden noch immer die meisten Tiere im Versuch eingesetzt. Stammzellen bieten ein enormes Entwicklungs- und Differenzierungspotential, wodurch grundlegende Mechanismen der Embryogenese abgebildet und Substanzen in vitro auf entwicklungstoxikologische Effekte geprüft werden können.

Zum anderen werden sogenannte Organ-on-a-chip Systeme weiterentwickelt. Diese sind besonders geeignet, um die funktionelle Interaktion von Geweben und eine möglichst physiologische Versorgung u.a. mit Nährstoffen zu gewährleisten, da sich durch die Modellierung der Chips und die Anpassung der physikalischen Parameter die Verhältnisse im menschlichen Körper gut nachstellen lassen. Dabei entwickelt und optimiert die ZEBET solche modular aufgebauten und individuell einsetzbaren Chip-Systeme, zunächst für die eigens etablierten vaskulären und Knochen-basierten Systeme, welche sowohl isoliert als auch in Kombination mit weiteren Organen in einem Multi-organ-on-a-chip Anwendung finden werden. Zukünftig werden aber auch interne und externe Kollaborationen angestrebt.

In vitro-Methoden für die Brustkrebsforschung

Schließlich hat die ZEBET das Ziel, in vitro Ersatz- und Ergänzungs-methoden für die Brustkrebsforschung zu entwickeln, denn in diesem Gebiet der biomedizinischen Forschung werden zurzeit sehr viele Tierversuche durchgeführt. Ein Hauptcharakteristikum von Krebszellen ist die permanente Fehlverteilung des genetischen Materials während der Zellteilung. Die zugrundeliegenden molekular- und zellbiologischen Wirkmechanismen sind noch weitgehend unbekannt, aber für die Brustkrebsforschung von enormer Bedeutung. Diese genetische Instabilität ist u.a. durch fehlerhafte mitotische Prozesse und Signalwege charakterisiert. Deshalb liegt ein Fokus der Forschungsarbeiten darin, einen möglichen Zusammenhang zwischen Hormonen, mitotischen Defekten und der Entstehung von Brustkrebs auf molekularer und zellbiologischer Ebene zu identifizieren und mittels Höchstauflösungsmikrokopie detailliert zu charakterisieren.

Grundsteine für Alternativmethoden zum Tierversuch

Insgesamt sollen durch die einzelnen Projekte Grundsteine für die Entwicklung von neuen Alternativmethoden zum Tierversuch gelegt werden.

Aktuelle Publikationen

1. C. Weidner, M. Steinfath, E. Wistorf, M. Oelgeschläger, M. R. Schneider, G. Schönfelder (2017). A protocol for using gene set enrichment analysis to identify the ideal animal model for translational research. Journal of Visualized Experiments, zur Publikation angenommen.

2. C. Weidner, M. Steinfath, E. Opitz, M. Oelgeschläger, G. Schönfelder (2016). Defining the optimal animal model for translational research using gene set enrichment analysis. EMBO Molecular Medicine 8(8):831-8. doi: 10.15252/emmm.201506025.

3. M. Raasch,K. Rennert, T. Jahn, C. Gärtner, G. Schönfelder, O. Huber, A. E. Seiler, A. S. Mosig (2016). An integrative microfluidically supported in vitro model of an endothelial barrier combined with cortical spheroids simulates effects of neuroinflammation in neurocortex development. Biomicrofluidics 10(4):044102. doi: 10.1063/1.4955184.

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Externe Links

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