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Forschung zum Einsatz von Gen- und Proteinexpressionsanalysen in der Risikobewertung

Für die Zulassung neuer Chemikalien und die gesundheitliche Bewertung so genannter „Altstoffe“ müssen aussagekräftige, toxikologische Daten vorliegen. Überschreitet die Jahresproduktion der in Frage stehenden Substanz eine bestimmte Menge, müssen zur Erhebung dieser Daten Langzeit-Tierversuche an Labornagern durchgeführt werden (z.B. 90 Tage bzw. 2-Jahresstudien an Ratten). Die subakute Toxizitätsprüfung an Ratten (28-Tage-Test mit wiederholter Gabe der Prüfsubstanz), ist ein toxikologischer Basistest für neu auf dem Markt zu bringende chemische Substanzen (ab einer Produktionsmenge von 1t/a).

Durch den Einsatz von Genexpressionsanalysen könnten schon auf der Stufe der subakuten Toxizitätsprüfung schnell aussagekräftige Informationen zu den Toxizitätsmechanismen von Stoffen gewonnen und so die Zahl belastender Langzeit-Tierstudien reduziert werden. Das BfR erprobt solche biotechnologischen Verfahren, Toxicogenomics genannt, um potenziell gefährliche Stoffe sehr viel schneller und mit weniger Tierversuchen als bisher nötig zu identifizieren.

Ist der Wirkmechanismus einer Substanz bekannt, erlaubt dies einen Rückschluss auf ihre toxischen Eigenschaften: Wann immer es zu einem Kontakt mit einem Stoff kommt, „reagieren“ Gene und Proteine oder Metaboliten in einer bestimmten Form, dem toxikologischen „Fingerprint“. Umgekehrt erlaubt dieser Fingerabdruck einen Rückschluss auf den Wirkmechanismus, den Weg der toxischen Reaktion. Die Relevanz des Wirkmechanismus für den Menschen ist von großer Bedeutung für die Bewertung des toxischen Potenzials und damit des Risikos, das der Stoff für den Menschen darstellen kann.

Für die Analyse werden Gewebeproben aus Versuchstieren und Zellkulturen untersucht. Mit Hilfe von Toxicogenomics können Tausende Sequenzen der Erbsubstanz gleichzeitig erfasst und damit die Veränderung komplexer Aktivitätsmuster unter der Einwirkung einer zugeführten Substanz beobachtet werden. Durch die Analyse der Gen- und Protein-Expression können bereits Reaktionen auf noch ungiftige Mengen registriert werden. Die Kenntnis molekularer Wirkungsmechanismen bedeutet somit einen großen Fortschritt im Hinblick auf die Übertragung von Ergebnissen aus Tierversuchen auf den Menschen. Es wird erwartet, dass diese Entwicklung die Risikobewertung von Stoffen revolutioniert.

Forschungsfelder

• Identifizierung hepatozellulärer Biomarker zur Früherkennung kanzerogener Eigenschaften von chemischen Stoffen
• Auffindung von Protein-Biomarkern in humanem Serum nach Exposition mit Dioxin

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