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Chemische Modelle zur Vorhersage der Toxizität

Für jede biochemische Reaktion müssen die miteinander reagierenden Moleküle sich wie Stücke eines Puzzles miteinander verbinden. Wissenschaftler haben diese Tatsache erforscht und entwickelten Verfahren, um die Toxizität von Schadstoffen anhand ihrer Struktur zu bewerten, ohne dabei Tierversuche durchführen zu müssen.

Gesundheit

Beim Eintritt in die Nahrungskette ist die Voraussage der chemischen Toxizität von oberster Wichtigkeit für den Erhalt der menschlichen Gesundheit und zur Vorbeugung eines gesundheitlichen Risikos. Ziel des europäischen EASYRING-Projektes war die Verbesserung der Informationen hinsichtlich des Ausmaßes der Umweltverschmutzung, ihren biologischen Auswirkungen auf aquatische Spezies und den daraus folgenden Gefahren für Säugetiere. Toxizitätstests basierten bisher traditionell auf in vivo Versuchen. Aus ökonomischer und ethischer Sicht wird jedoch der Ruf laut, diese Tierversuche einzuschränken. Dies verlieh der Projektgruppe an der Liverpool John Moores Universität den Antrieb, die biologische Aktivität aufgrund der molekularen Struktur der Schadstoffe vorherzusagen. Solche Verfahren sind insgesamt als Struktur-Aktivitäts-Beziehungen (QSAR) bekannt. In zunehmendem Maße werden diese als eine realistische Option für die Aufstellung einer Risikobewertung für Moleküle angesehen, die auf biologische Systeme toxisch wirken. Ziel der Untersuchung war die als Östrogenmimetika bekannte chemische Stoffgruppe. Die Östrogenmoleküle schließen natürliche und synthetische Hormone, Pestizide und Phthalate aus der Kunststoffindustrie mit ein, um hier nur ein paar zu nennen. Sie sind für niedrige Spermienwerte bei Tieren und Menschen sowie für Krebs der Fortpflanzungsorgane mit verantwortlich. Die Forschergruppe erleichterte die Voraussage hinsichtlich der Toxizität, indem sie potenzielle Moleküle, die keine östrogene Wirkung haben eliminierte. Zunächst wendeten Sie Auswahlfilter in Form molekularer Merkmale an. Die Gegenwart von Ringstrukturen und einem Molekulargewichtsbereich erwiesen sich als die bedeutendsten Kriterien. Der zweite Teil der Rationalisierung berücksichtigte die Bindungsaffinität der potenziellen Toxine. Für jedes Molekül wurde ein genauer RBA-Wert (Rezeptorbindungsaffinität, RBA) bestimmt. Weitere Anwendungskriterien, die die Forschergruppe berücksichtigten, war die Vielzahl lebender Organismen, die potenziell betroffen sind. Es wurde eine vergleichende molekulare Feldanalyse (CoMFA) durchgeführt, die durch eine SAR oder eine Struktur-Aktivitäts-Beziehungsanalyse unterstützt wurde. Die Forschergruppe identifizierte viele strukturelle Stellen, die für die Bindung wichtig sind, und führte quantitative Aktivitäts-Aktivitäts-Beziehungen (QAAR) durch, um biologische Tests miteinander zu vergleichen. Europäische Industriegruppen haben in die Unterstützung von Alternativen zu Tierversuchen eingewilligt und investierten Millionen Euros, um diesen Weg zu unterstützen. Diese Ergebnisse können wohl einen wertvollen Beitrag dazu leisten, die unnötigen, unmenschlichen, teuren und zeitaufwendigen Tierversuche komplett zu vermeiden.

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