Tierversuchsfreie Methoden in der Toxikologie: Von der Zellkultur zum isolierten Organ

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Am Fraunhofer ITEM werden in verschiedenen Forschungsprojekten human-relevante In-vitro- und Ex-vivo-Methoden eingesetzt und entwickelt. Solche Alternativmethoden zu Tierversuchen gewinnen zunehmend an Bedeutung und stetig wächst der politische Druck, Tierversuche auch in der regulatorischen Toxikologie zu reduzieren. Doch neben ethisch-moralischen Beweggründen trägt auch der Paradigmenwechsel in der toxikologischen Forschung zu dieser Bestrebung bei: Mehr und mehr entwickelt sich die Toxikologie von einer deskriptiven zu einer mechanistisch getriebenen Wissenschaft mit dem Ziel, toxische Wirkungen beim Menschen vorherzusagen. Die Verwendung von humanen Zellkulturen und Organschnitten ermöglicht eine bessere Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die Situation im menschlichen Organismus.

Der Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung inhalierbarer Substanzen. Am Fraunhofer ITEM stehen validierte humane In-vitro- und Ex-vivo-Modelle der Lunge zur Verfügung. Neben dem biologischen Modell spielt aber auch das Expositionsverfahren eine entscheidende Rolle, um robuste und prädiktive Ergebnisse zu erhalten. Daher setzen wir das P.R.I.T.® ExpoCube®-System zur Untersuchung luftgetragener Substanzen ein. Auf diese Weise können wir auch Substanzen testen, die aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Daten wie hohem Dampfdruck oder geringer Wasserlöslichkeit üblicherweise in zellbasieren In-vitro-Testverfahren nicht verwendbar sind. Auch für die In-vitro-Untersuchung von (Nano-)Partikeln und Stäuben nutzen wir dieses System.

Am Fraunhofer ITEM konnten wir zeigten, dass anhand der isoliert perfundierten Rattenlunge oberflächenaktive Substanzen mit akut inhalationstoxischer Wirkung identifiziert werden können. Durch den Einsatz dieses Modells lassen sich also akute Inhalationstests nach OECD 403, die für die Tiere sehr belastend sind, reduzieren.