Toxikologie

Next Generation Risk Assessment für eine zukunftweisende Risikobewertung

© Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr

Das Fraunhofer ITEM steht für die toxikologische Prüfung und Bewertung von Chemikalien, Wirkstoffen und Arzneimitteln – mit Schwerpunkt auf der Inhalationstoxikologie.

Fortlaufende Entwicklungen der entsprechenden Expositionstechnik ermöglichen es, geringe Substanzmengen mit hoher Effizienz in den toxikologischen Studien einzusetzen.

Next Generation Risk Assessment

Während die klassische Toxikologie nach wie vor regulatorisch geforderter Standard ist, tragen die Forschenden mit eigenen Forschungsprojekten, basierend auf dem Konzept des sogenannten »Next-Generation Risk Assessment«, zu neuen Bewertungsstrategien bei, um prädiktive Modelle für die Sicherheitsbewertung bereitzustellen.

Ausgehend von der am Institut etablierten Technologie der Precision-Cut Lung Slices (PCLS) sind weitere humane oder humanisierte Ex-vivo-Organmodelle, beispielsweise für Herz und Leber, in der Weiterentwicklung. Diese Modelle dienen auch der Prüfung von Biopharmazeutika und von Arzneimitteln für neuartige Therapien (Advanced Therapy Medicinal Products, kurz ATMPs). Für die Auswertung der Ergebnisse kombinieren die Forschenden die klassischen Endpunkte unter anderem mit Omics-Technologien, insbesondere Metabolomics und Functional Genomics, und komplexen fortgeschrittenen bioinformatischen Analysen.

Auf Datenbanken basierende Bewertungsmethoden wie das Konzept TTC (Threshold of Toxicological Concern) werden weiterentwickelt, um beispielsweise nicht-gentoxische Karzinogene zu identifizieren oder um diese Methoden für die Entwicklung von Medizinprodukten zu verwenden.

Toxikologie: Aktuelle Projekte und Highlights

 

Projekt RISK-HUNT3R

Zur modernen Risikobewertung von toxischen Effekten werden humanbasierte Prüfstrategien entwickelt, um Tierversuche zu reduzieren, zu  verfeinern und wenn möglich zu ersetzen. 

 

New Approach Methods (NAMs)

NAMs sollen im Rahmen des EFSA-Projekt »Development of roadmaps for action on NAMs in risk assessment« Datenlücken in der Risikobewertung von Chemikalien schließen. 

ZeroPM: »Zero pollution from persistent, mobile substances«

Die Gefährdung der Sicherheit von Wasserressourcen durch persistente, mobile Substanzen (PM) reduzieren.

Präklinische Studien zur Umwidmung von Aloxistatin

Inhalationstoxikologische Studien unter GLP-Standard werden für die Zulassung von Aloxistatin durchgeführt. 

Nahrungskette im Blick

Im EFSA-Projekt »Emerging Risk III« untersuchen und bewerten wir mögliche Risiken durch Industriechemikalien, die in der Nahrungskette auftreten können.

Projekt MONO4ERA

Studie zur Machbarkeit eines wirkstoffbasierten Prüfungssystems und anderer denkbarer Alternativen zur Umweltverträglichkeitsprüfung von Tierarzneimitteln.

 

Toxikokinetik von Carbon Black

Das toxikokinetische Verhalten von inhalierten nanoskaligen Partikeln ist von großem wissenschaftlichem Interesse, da potenziell eine systemische Belastung des Körpers auftreten könnte.

Projekt PREMIER

Für eine bessere Bewertung und Charakterisierung der Umweltrisiken von Arzneimitteln wird eine Datenbank erstellt, die die relevanten Zahlen für die Entwicklung von Vorhersagemodellen von Umweltdaten bereitstellt. 

Mit Drug Repurposing gegen COVID-19

Im Projekt RENACO prüfen Forschende die Sicherheit und Wirksamkeit des Bauchspeicheldrüsen-Medikaments Nafamostat gegen COVID-19.

Publikationen

  • Batke, M., Damm, G., Foth, H., Freyberger, A., Gebel, T., Gundert-Remy, U., Hengstler, J., Mangerich, A., Partosch, F., Rohl, C., Schupp, T., Wollin, K. M. (2022). The EU chemicals strategy for sustainability: critical reflections on proposed regulatory changes for endocrine disruptors and mixture toxicity. Archives of Toxicology [Epub ahead of print]. doi: 10.1007/s00204-022-03227-z https://link.springer.com/article/10.1007/s00204-022-03227-z  -
  • Burzlaff, A., Creutzenberg, O., Schaudien, D., Viegas, V., Danzeisen, R., Warheit, D. (2022). A tiered approach to investigate the inhalation toxicity of cobalt substances. Tier 4: Effects from a 28-day inhalation toxicity study with tricobalt tetraoxide in rats. Regulatory Toxicology and Pharmacology 130: 105129. doi: 10.1016/j.yrtph.2022.105129 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273230022000162?via%3Dihub  - Open Access
  • Creutzenberg, O., Oliveira, H., Farcal, L., Schaudien, D., Mendes, A., Menezes, A. C., Tischler, T., Burla, S., Ziemann, C. (2022). PLATOX: Integrated In Vitro/In Vivo Approach for Screening of Adverse Lung Effects of Graphene-Related 2D Nanomaterials. Nanomaterials (Basel) 12(8). doi: 10.3390/nano12081254 https://www.mdpi.com/2079-4991/12/8/1254  - Open Access
  • Escher, S. E., Aguayo-Orozco, A., Benfenati, E., Bitsch, A., Braunbeck, T., Brotzmann, K., Bois, F., van der Burg, B., Castel, J., Exner, T., Gadaleta, D., Gardner, I., Goldmann, D., Hatley, O., Golbamaki, N., Graepel, R., Jennings, P., Limonciel, A., Long, A., Maclennan, R., Mombelli, E., Norinder, U., Jain, S., Capinha, L. S., Taboureau, O. T., Tolosa, L., Vrijenhoek, N. G., van Vugt-Lussenburg, B. M. A., Walker, P., van de Water, B., Wehr, M., White, A., Zdrazil, B., Fisher, C. (2022). Integrate mechanistic evidence from new approach methodologies (NAMs) into a read-across assessment to characterise trends in shared mode of action. Toxicology in Vitro 79: 105269. doi: 10.1016/j.tiv.2021.105269 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0887233321001946  -
  • Funk, J., Ruehl-Fehlert, C., Leonard, C., Kellner, R., Rittinghausen, S. (2022). Immunohistochemical Characterization of Proliferative Lesions in the Thymus of Aging CD-1 Mice From Two Studies on the RITA Database, With Special Reference to the Perivascular Space. Toxicologic Pathology [Epub ahead of print]: 1926233221082972. doi: 10.1177/01926233221082972 https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/01926233221082972  - Open Access
  • Henschenmacher, B., Bitsch, A., de Las Heras Gala, T., Forman, H. J., Fragoulis, A., Ghezzi, P., Kellner, R., Koch, W., Kuhne, J., Sachno, D., Schmid, G., Tsaioun, K., Verbeek, J., Wright, R. (2022). The effect of radiofrequency electromagnetic fields (RF-EMF) on biomarkers of oxidative stress in vivo and in vitro: A protocol for a systematic review. Environ Int 158: 106932. doi: 10.1016/j.envint.2021.106932 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412021005572  - Open Access
  • Janssen, P., Barton, G., Kietzmann, M., Meissner, J. (2022). Treatment of pigs with enrofloxacin via different oral dosage forms - environmental contaminations and resistance development of Escherichia coli. Journal of Veterinary Science [Epub ahead of print]. doi: 10.4142/jvs.21216 https://vetsci.org/DOIx.php?id=10.4142/jvs.21216  - Open Access
  • Lu, D., Chatterjee, S., Xiao, K., Riedel, S., Huang, C., Costa, A., Cushman, S., Neufeldt, D., Rode, L., Schmidt, A., Juchem, M., Leonardy, J., Büchler, G., Blume, J., Gern, O., Kalinke, U., Tan, W., Foo, R., Vink, A., van Laake L., van der Meer, P., Bär, C., Thum, T. (2022). A circular RNA derived from the insulin receptor locus protects against doxorubicin-induced cardiotoxicity. European Heart Journal. doi: 10.1093/ehac337 https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehac337
  • Rohl, C., Batke, M., Damm, G., Freyberger, A., Gebel, T., Gundert-Remy, U., Hengstler, J. G., Mangerich, A., Matthiessen, A., Partosch, F., Schupp, T., Wollin, K. M., Foth, H. (2022). New aspects in deriving health-based guidance values for bromate in swimming pool water. Archives of Toxicology [Epub ahead of print]. doi: 10.1007/s00204-022-03255-9 https://link.springer.com/article/10.1007/s00204-022-03255-9  - Open Access
  • Teigeler, M., Schaudien, D., Bohmer, W., Lange, R., Schafers, C. (2022). Effects of the Gestagen Levonorgestrel in a Life Cycle Test with Zebrafish (Danio rerio). Environmental Toxicology and Chemistry 41(3): 580-591. doi: 10.1002/etc.5008 https://setac.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.5008  - Open Access
  • Vrijenhoek, N. G., Wehr, M. M., Kunnen, S. J., Wijaya, L. S., Callegaro, G., Mone, M. J., Escher, S. E., Van de Water, B. (2022). Application of high-throughput transcriptomics for mechanism-based biological read-across of short-chain carboxylic acid analogues of valproic acid. Altex [Epub ahead of print]. doi: 10.14573/altex.2107261 https://www.altex.org/index.php/altex/article/view/2334  - Open Access
  • Wall, J., Seleci, D. A., Schworm, F., Neuberger, R., Link, M., Hufnagel, M., Schumacher, P., Schulz, F., Heinrich, U., Wohlleben, W., Hartwig, A. (2022). Comparison of Metal-Based Nanoparticles and Nanowires: Solubility, Reactivity, Bioavailability and Cellular Toxicity. Nanomaterials (Basel) 12(1): 147. doi: 10.3390/nano12010147 https://www.mdpi.com/2079-4991/12/1/147  - Open Access
  • Wehr, M. M., Sarang, S. S., Rooseboom, M., Boogaard, P. J., Karwath, A., Escher, S. E. (2022). RespiraTox - Development of a QSAR model to predict human respiratory irritants. Regulatory Toxicology and Pharmacology 128: 105089. doi: 10.1016/j.yrtph.2021.105089 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0273230021002300?via%3Dihub