Prüfung der Auswirkungen von Chemikalien – ohne Tierversuche
Jeden Tag sind wir Tausenden Chemikalien ausgesetzt – über die Nahrung, die wir zu uns nehmen, die Luft, die wir atmen, die Körperpflegeprodukte, die wir verwenden, oder den Zugriff auf die Inhalte unseres Arzneischranks. Obwohl die meisten dieser Chemikalien in der Menge, in der wir mit ihnen in Berührung kommen, vollkommen unbedenklich sind, können sich einige als potenziell schädlich erweisen. Woher wissen wir, welche Chemikalien sicher sind und welche nicht? In der Vergangenheit wurde dies weitgehend durch das Prinzip Versuch und Irrtum ermittelt. Als die Menschen dann beschlossen, dass sie nicht mehr menschliche Versuchskaninchen sein wollten, wandte sich die Wissenschaft den Tieren zu, vor allem Ratten und Mäusen. Aus ethischen Gründen und um der wissenschaftlichen Präzision Genüge zu leisten (schließlich handelt es sich bei Menschen nicht um 75 kg schwere Ratten) wird in der heutigen Forschung jedoch nach alternativen Möglichkeiten gesucht, die Toxizität von Chemikalien zu testen. Hier kommt die menschliche Zelle ins Spiel.
Zugriff auf den DNA-Code
„Eine menschliche Zelle kann aus ihrem natürlichen „Zuhause“ in lebendem Gewebe entnommen und unter bestimmten Laborbedingungen am Leben erhalten werden“, sagt Paul Jennings, Forscher an der Vrije Universiteit (VU) in Amsterdam. „Durch das Einbringen bestimmter genetischer Anweisungen können Forschende eine erwachsene Zelle in eine frühere Stammversion ihrer selbst verwandeln, die in der Lage ist, sich in eine Vielzahl verschiedener Zelltypen weiterzuentwickeln.“ Diese Methode stützt sich auf induzierte pluripotente Stammzellen und stand im Mittelpunkt des EU-finanzierten Projekts in3. „Induzierte pluripotente Stammzellen behalten den DNA-Code der spendenden Person bei, können im Labor praktisch unbegrenzt vermehrt werden und haben die Fähigkeit, sich zu jedem Zelltyp im Körper zu entwickeln“, erklärt Jennings, der das durch die Marie Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt koordinierte.
Eine Zukunft mit sichereren Chemikalien
Im Rahmen des Projekts vervielfältigte das Forschungsteam induzierte pluripotente Stammzellen und schickte sie an Projektpartnerlabore in ganz Europa. Unter Anwendung ihrer Fachwissens wiesen diese Labore die Zellen an, sich zu Zellen der Niere, der Lunge, des Gehirns, der Leber und der Blutgefäße zu entwickeln. Diese Modelle wurden dann verwendet, um die biologischen Auswirkungen einer Reihe von Chemikalien zu testen, die beim Menschen bekanntermaßen toxisch sind. Die verschiedenen biologischen und chemischen Daten aus den verschiedenen Laboren des Projekts wurden dann mit computergestützten Werkzeugen und Methoden kombiniert und analysiert. Die integrierte Datenausgabe wurden für verschiedene Zwecke genutzt, beispielsweise um zu verstehen, wie sich dieselbe Chemikalie auf verschiedene Typen von Körperzellen auswirkt. Außerdem wurde damit untersucht, wie die Kombination von Informationen über chemische Strukturen und ihre biologischen Wechselwirkungen zur Vorhersage der Toxizität ähnlicher Verbindungen eingesetzt werden kann. „Diese Ergebnisse haben gezeigt, dass induzierte pluripotente Stammzellen ein geeignetes Instrument darstellen, um zu verstehen, wie sich Chemikalien auf die menschliche Biologie auswirken“, schließt Jennings. „Technologische Fortschritte wie induzierte pluripotente Stammzellen in Verbindung mit der Weiterentwicklung von Berechnungsmethoden werden es uns ermöglichen, eine Zukunft mit sichereren Chemikalien zu schaffen – ohne von Toxizitätsprüfungen an Tieren Gebrauch zu machen.“
Schlüsselbegriffe
in3, Toxizitätsprüfungen, Tier, Tests, menschliche Zelle, genetische Anweisungen, DNA
