Forschung und Validierung von Alternativmethoden
In eigenen Laboratorien entwickelt ZEBET Zell- und Gewebekulturmethoden, mit denen sich Tierversuche ersetzen oder vermindern lassen. Einige dieser tierversuchsfreien toxikologischen Prüfmethoden sind bereits international anerkannt und in den Richtlinien der Europäischen Union (EU) und der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) als offizielle Prüfmethoden verankert. Zu den Forschungsschwerpunkten von ZEBET gehört die Entwicklung von Prüfverfahren auf den Gebieten der Toxizität an Haut und Schleimhaut, bei denen unter anderem Modelle rekonstruierter menschlicher Haut eingesetzt werden, der Entwicklungstoxizität unter Einsatz embryonaler Stammzellen und im Bereich der Informationsbeschaffung zu Alternativmethoden die Entwicklung einer semantischen Suchmaschine.
Forschung
Chemikalien und Arzneimittel können bei Anwendung in der Schwangerschaft den Embryo schädigen. Deshalb muss im Tierversuch getestet werden, ob sie für Schwangere und ihr Kind unbedenklich sind. Im Tierversuch werden dafür trächtige Ratten oder Kaninchen mit der zu prüfenden Substanz behandelt. Durch den bei ZEBET entwickelten embryonalen Stammzelltest, kurz EST, können diese zeitaufwändigen, kostenintensiven und belastenden Tierversuche möglicherweise reduziert werden. Anstelle von trächtigen Tieren werden im EST embryonale Stammzellen der Maus eingesetzt, die in der Zellkultur gezüchtet und mit den zu prüfenden Substanzen behandelt werden. In Differenzierungstests wird geprüft, ob die Behandlung die Fähigkeit der embryonalen Stammzellen beeinträchtigt, sich in der Zellkultur in schlagende Herzmuskeln, Nerven- oder Knochenzellen zu entwickeln.
Da einige giftige Substanzen erst nach Aktivierung in der Leber ihre schädigenden Eigenschaften im Körper entfalten, versuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei ZEBET außerdem mit Hilfe von Leberzellen die Aktivierung von Fremdstoffen im Körper nachzuahmen. In Verbindung mit dem EST trägt ein solches System dazu bei, dass die Zellkultur die Verhältnisse im menschlichen Organismus besser widerspiegelt. Damit wären verlässlichere Vorhersagen darüber möglich, ob eine Substanz dem menschlichen Embryo schaden kann.
Validierung
Bei der experimentellen Validierung einer neuen toxikologischen Prüfmethode wird sowohl ihre Reproduzierbarkeit in mehreren Laboratorien geprüft als auch die Zuverlässigkeit, mit der sich toxische Eigenschaften für den Menschen vorhersagen lassen, wie z.B. haut- und augenreizende phototoxische oder embryotoxische Eigenschaften. Diese Voraussage wird mit biostatistischen Verfahren getroffen, die ein wichtiger Bestandteil jeder tierversuchsfreien Methode sind, denn sie müssen auch bei neuen Stoffen korrekte Vorhersagen für den Gesundheitsschutz des Menschen gewährleisten.
Da internationale Validierungsstudien lange dauern und mit hohen Kosten verbunden sind, beginnt man heute aufgrund eines Konzeptes, dass unter Beteiligung von ZEBET entwickelt wurde, mit einer sogenannten Prävalidierungsstudie. Mit wenigen Prüfsubstanzen wird in erfahrenen Laboratorien die Transferierbarkeit einer neuen Methode und der Einfluss des Transfers auf Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit der Vorhersage für den Menschen geprüft. Das führt meistens zu einer Verbesserung der Methode, die dann mit einer großen Zahl von Prüfsubstanzen unter blinden Bedingungen in mindestens drei Laboratorien geprüft wird. Erfahrene internationale Experten beurteilen dann unabhängig voneinander den Erfolg der Validierung unter dem Aspekt, ob die neue Methode den bisher üblichen toxikologischen Tierversuch ersetzen kann. Die Wissenschaftler von ZEBET haben sich erfolgreich dafür eingesetzt, dass eine einmal validierte Methode den aufwändigen Prozess nicht wieder durchlaufen muss, wenn geringfügige Änderungen vorgenommen werden, sondern in einem vereinfachten Verfahren, der sogenannten „Catch-up-Validierung“, auf ihre Gleichwertigkeit mit der validierten Methode geprüft wird.
Entwicklung semantischer Suchtechnologien
Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Technischen Universität Dresden, der Dresdner Transinsight GmbH und BASF SE, Ludwigshafen entwickeln Wissenschaftler der ZEBET mit Förderung durch das Bundesforschungsministerium die weltweit erste wissensbasierte Suchmaschine für Alternativmethoden zu Tierversuchen. Im April 2008 ging die Beta-Version der semantischen Suchmaschine „Go3R“, die Internetnutzern kostenfrei zur Verfügung steht, unter www.Go3R.org erstmals online.
Das Besondere an Go3R: Auf ein bestimmtes Suchwort liefert die Suchmaschine Vorschläge, mit denen sich die Suche weiter eingrenzen lässt. Sucht ein Nutzer zum Beispiel nach Publikationen zur Thematik „Augenreizung“ (englisch: eye irritation), bietet Go3R folgende Ergebniskategorien an:
Der Nutzer entscheidet sich zum Beispiel für die Kategorie „Toxicity Testing Strategy, 3Rs“ und grenzt seine Recherche mit einem Klick auf die Unterkategorie „In Vitro Test Battery“ ein. Innerhalb einer großen Menge von Suchergebnissen ist es mit Go3R somit möglich, die Ergebnismenge mit ein paar Klicks auf die für den Suchenden relevanten Aspekte einzuschränken.
Anders als gewöhnliche Suchmaschinen erkennt Go3R als semantische Suchmaschine die Zusammenhänge zwischen den Begriffen und stellt eine Beziehung mit anderen wichtigen Begriffskategorien her. In diesen Kategorien kann der Suchende dann gezielt weiter recherchieren. Zudem arbeitet die Suchmaschine auch mit synonymen Begriffen und natürlicher Sprache. Für eine erfolgreiche Suche ist es also nicht mehr notwendig, genau das richtige Stichwort einzugeben. Sucht ein Nutzer nach „Augenreizung“, sucht die Suchmaschine automatisch auch nach „Augenverträglichkeit”. Die Suchergebnisse mit Go3R sind somit umfassender als die Ergebnisse konventioneller Suchmaschinen.
Literatur
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