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Nachrichten und Pressemeldungen aus Labor und Analytik

25.11.2010

Tierschutzforschungspreis des BMELV für Forschergruppe des Paul-Ehrlich-Instituts


Eine Forschergruppe des Paul-Ehrlich-Instituts erhält den diesjährigen "Forschungspreis zur Förderung methodischer Arbeiten mit dem Ziel der Einschränkung und des Ersatzes von Tierversuchen" des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV). Dr. Heike Behrensdorf-Nicol und Ursula Bonifas unter Leitung von Dr. Karin Weißer und Dr. Beate Krämer ist es gelungen, eine In-vitro-Methode zur Bestimmung der Tetanustoxizität zu entwickeln. Mit ihrer Methode wollen die Wissenschaftlerinnen die gesetzlich vorgeschriebenen Tierversuche zur Sicherheitsprüfung von Tetanusimpfstoffen für Menschen und Tiere ersetzen. "Ich freue mich, dass mit dem Preis erneut Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts für ihre erfolgreichen wissenschaftlichen Arbeiten ausgezeichnet werden, Tierversuche zu reduzieren oder zu ersetzen", betont Prof. Klaus Cichutek, Präsident des Paul-Ehrlich-Instituts.

Impfstoffe für Mensch und Tier müssen wirksam und sicher sein. Im Europäischen Arzneibuch ist festgeschrieben, auf welche Weise Impfstoffe zu prüfen sind. Nach wie vor basieren viele Prüfungen auf Tierversuchen - so auch die Toxizitätsprüfung (Sicherheitsprüfung) von Tetanusimpfstoffen. Diese Impfstoffe werden aus dem Toxin des Bakteriums Clostridium tetani durch chemische Inaktivierung hergestellt. Das dabei entstehende "Toxoid" ist ungefährlich, kann jedoch die gewünschte Immunität hervorrufen. Mit der bisherigen Toxizitätsprüfung wird in Meerschweinchen getestet, ob auch tatsächlich kein Tetanus-Neurotoxin mehr vorhanden ist.

Das Tetanusneurotoxin vermittelt seine tödliche Wirkung, in dem es zunächst über Wunden in Nervenendigungen gelangt und über diese in hemmende - inhibitorische - Neurone des zentralen Nervensystems (ZNS) einwandert. Hier spaltet es auf der Oberfläche von synaptischen Vesikeln enzymatisch ein Protein, das sogenannte Synaptobrevin, und stört so die Ausschüttung der Signalstoffe aus den hemmenden Neuronen. Werden diese inhibitorischen Neuronen blockiert, kommt es zu den typischen unkontrollierten Krämpfen der quergestreiften Muskulatur, die das Krankheitsbild des Wundstarrkrampfs ausmachen. "Der Wirkmechanismus brachte mich auf die Idee, diese enzymatische Aktivität des Tetanustoxins zum Nachweis von Resttoxin in vitro zu nutzen", beschreibt Weißer die Anfänge des Forschungsprojekts. Doch alleine über die Spaltaktivität des Toxins ließ sich kein zuverlässiger Test entwickeln, "zu groß war das Hintergrundrauschen des Assays bei verschiedenen Impfstoffproben", erinnert sich die Wissenschaftlerin. "Wenn eine Aktivität alleine nicht selektiv genug ist, könnten wir dann nicht einen kombinierten Assay entwickeln, in dem neben der enzymatischen Aktivität gleichzeitig die Bindungsfähigkeit des Toxins an Neurone erfasst wird?", beschreibt Behrensdorf-Nicol die Idee, die schließlich zur Entwicklung des Testsystems führte, für den die Forscherinnen jetzt ausgezeichnet wurden.

Die Besonderheit des Testsystems besteht darin, dass die Toxinmoleküle nur dann ein Signal erzeugen, wenn sie sowohl eine funktionsfähige Bindungsdomäne als auch eine proteinspaltende Aktivität besitzen. Die Wissenschaftlerinnen konnten nachweisen, dass es mit ihrem kombinierten Testsystem möglich ist, zwischen giftigem Tetanus-Neurotoxin und ungiftigem Toxoid zu unterscheiden. "Aktuell arbeiten wir an der Optimierung der Methode. Danach werden wir gegen den Tierversuch antreten, denn um den vorgeschriebenen Tierversuch zu ersetzen, muss die Methode sehr zuverlässig sein und eine Nachweisgrenze aufweisen, die mindestens so gut ist wie die des Tierversuchs", erläutert Behrensdorf-Nicol das weitere Vorgehen.

Quelle: idw/Paul-Ehrlich-Institut (PEI)




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