Alternativmethoden zum Tierversuch zum Nachweis hormonaktiver Wirkungen in vitro

Eine zuverlässige Bewertung der Wirkungen von Chemikalien und Pflanzenschutzmitteln auf das menschliche Hormonsystem (sogenannte endokrine Disruptoren) ist von zentraler Bedeutung für den gesundheitlichen Verbraucherschutz. Hormone regulieren unter anderem den Aufbau, Abbau und Umbau verschiedener Organe und Gewebe. Geraten diese präzise regulierten Prozesse aus dem Gleichgewicht, kann dies zur Entstehung von Tumoren und Metastasen führen. Im Falle des Brustkrebses, der zu den häufigsten Krebsarten in Deutschland gehört, spielt das weibliche Hormon Östrogen in diesem Zusammenhang eine entscheidende Rolle, da es unter anderem in Verdacht steht, die Tumorbildung und Metastasierung zu begünstigen.

Bisher beruht die Identifizierung und Charakterisierung von endokrinen Disruptoren vor allem auf Tierversuchen, wobei gerade für den Nachweis von kanzerogenen Wirkungen eine hohe Anzahl an Versuchstieren (>500 pro Substanz) benötigt wird. Hier können Alternativmethoden, wie eine im Rahmen dieses Projektes entwickelte zellbasierte Screeningmethode(E-Morph Assay), die zuverlässige Identifizierung von Stoffen mit östrogener Wirkung unterstützen und somit helfen, die Versuchstierzahlen deutlich zu senken. Dabei untersucht das Bf3R auch mögliche molekulare Wirkmechanismen endokriner Disruptoren mithilfe biochemischer Verfahren und höchstauflösender Mikroskopie. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Einfluss östrogen-wirkender Stoffe auf die Gewebestabilität und Tumormetastasierung. Im Rahmen des BMBF-geförderten Drittmittelprojekts "MORPHEUS" wird der E-Morph Assay derzeit für Cell Painting-basiertes phänotypisches Screening sowie Serum-freie Zellkulturbedingungen weiterentwickelt.

Das Bf3R leistet damit einen Beitrag zu der wissenschaftlichen Diskussion, wie Chemikalien und Pflanzenschutzmittel in der Umwelt auf das menschliche Hormonsystem wirken können und ob eine mögliche Gesundheitsgefährdung besteht.

In einer 96-Lochplatte werden Zellen einer Brustkrebszelllinie mit verschiedenen Testsubstanzen in aufsteigender Konzentration in Kontakt gebracht (Exposition). Anschließend werden diese Zellen mit einem Farbstoff gefärbt, anhand dessen für jede einzelne Zelle verschiedenste morphologische Parameter abgeleitet werden können (Bildanalyse). Anhand dieser Parameter lassen sich letztendlich Dosis-Wirkungs-Kurven erstellen, die Aufschluss über eine mögliche östrogene Wirkung einer Testsubstanz geben (Vorhersage).