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Ein intakter Insektenembryo als Testsystem zur sicherheitstoxikologischen Prüfung auf Entwicklungsneurotoxizität

Methoden:

Gewebekultur von Heuschreckenembryonen in Gegenwart von potenziell entwicklungsneurotoxischen Chemikalien, Immunfluoreszenzmarkierung von Pionieraxonen, quantitative Analyse endwicklungsneurotoxikologischer Endpunkte mit Hilfe von 3D Scanning Laser Optical Tomography (SLOT) in Kooperation mit dem LZH

 

Projektbeschreibung:

Das Gesamtziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines auf konventioneller Fluoreszenmikroskopie und 3D Bildgebungstechnologie basierenden in situ Testsystems zur Prüfung auf Entwicklungsneurotoxizität (DNT). Das neue Testsystem verwendet einen intakten Insektenembryo (Locusta migratoria) und soll als Ersatz und Ergänzungsmethode für bisher verwendete Versuche an Säugern eingesetzt werden, welche bei der Prüfung auf neurotoxische bzw. entwicklungs¬neurotoxische Eigenschaften von Industriechemikalien, Pflanzenschutzmitteln, Inhaltsstoffen von Kosmetika sowie der Entwicklung von Arzneimitteln durchgeführt werden. Diese in vivo Tests benötigen eine enorme Zahl an Versuchstieren, während es für Tausende von vermarkteten Chemikalien bis heute keine zuverlässige Information über ihr DNT Potenzial gibt. Bisherige Ersatz- und Ergänzungsmethoden erfassen hauptsächlich relativ einfach messbare toxikologische Endpunkte wie z.B. Zellviabilität, Zellproliferation, Zellmigration oder Expression neuronaler Marker. Die Entstehung eines funktionellen Gehirns erfordert aber auch vielschichtige Interaktionen verschiedener Zelltypen, z.B. bei der präzisen Wegfindung von Axonen durch die komplexe Umgebung des neuronalen Gewebes zu ihren Zielgebieten. Unser Versuchssystem erfasst als funktionellen Endpunkt nach der Chemikalienexposition die Störungen axonaler Wegfindung von identifizierten Pionieraxonen auf ihrem Weg ins zentrale Nervensystem. Die zellulären Mechanismen dieser Wachstumskegelnavigation, wie z.B. die chemotaktische Orientierung entlang von Semaphorin Wegweisermolekülen oder die intrazelluläre Signaltransduktion mittels zyklischer Nucleotide, sind zwischen Evertebraten und Vertebraten in der Evolution konserviert. Daher erlaubt die Sensitivität auf problembehaftete Chemikalien im Insektenembryoassay auch Aussagen über die Entwicklungsneurotoxizität beim Menschen. Im zeitlich präzise abgestimmten Entwicklungsmuster der Pionierneurone lassen sich Defekte im Ablauf der Neurogenese und Apoptose als weitere Endpunkte erfassen. Der Insektenembryoassay wird als komplementäres Testsystem zu anderen entwicklungsneurotoxikologischen Testverfahren angelegt, die auf eine Reduktion und den Ersatz von Tierversuchen abzielen. Der geplante in situ Assay soll als Teil einer integrierten Testbatterie mit anderen in vitro Assays ein Spektrum von Endpunkten zur positiven Identifikation von entwicklungsneurotoxikologischen Substanzen liefern.

 

Förderung:

Bundesministerium für Bildung und Forschung (031L0062A)

 

Projektverantwortliche:

Prof. Dr. Gerd Bicker (gerd.bicker@tiho-hannover.de; 0511-856-7765)

PD Dr. Michael Stern (michael.stern@tiho-hannover.de; 0511-856-7767)

Institut für Tierökologie und Zellbiologie - AG Zellbiologie, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

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