Das Wachstum der Kiemenzellen in der Kulturschale verrät, wie schädlich eine Chemikalie ist. Mithilfe von Computermodellen können die Eawag-Forschenden den Effekt auf den ganzen Fisch hochrechnen. Das könnte Versuche mit lebenden Fischembryos ersetzen, die für die Zulassung von Chemikalien notwendig sind. 2017 wurden allein in der Schweiz 7500 ökotoxikologische Tests an Fischen durchgeführt, wie die Eawag schrieb.
Vergleichbar und reproduzierbar
Der bereits vor einigen Jahren in Fachartikeln vorgestellte Alternativtest hat sich bewährt: Die Ergebnisse sind vergleichbar mit den Tierversuchen und reproduzierbar. Vor Kurzem erhielt der Test auch die ISO-Zertifizierung - ein wichtiger Schritt hin zum Einsatz als Alternative zu Experimenten an lebenden Fischen.
Lebende Fische z.T. vorgeschrieben
Ganz ersetzen kann der Kiemenzell-Test die Fischversuche jedoch nicht, wie Kristin Schirmer von der Eawag gemäss der Mitteilung erklärte: Die regulatorischen Richtlinien der OECD schreiben bisher noch Versuche mit lebenden Fischen vor. Allerdings könnte man den Kiemenzell-Test bereits in der Produktentwicklung einsetzen und so entscheiden, bei welchen Chemikalien die Tierversuche überhaupt lohnen. Die Zahl der nötigen Versuche liesse sich so allenfalls reduzieren.
Man habe den Test aber auch bei der OECD eingespiesen, damit der Test als Alternative zu den Tierversuchen anerkannt werde, sagte Schirmer weiter.
Mini-Organe für Wirkstoff-Tests
Auch in anderen Bereichen wie der Medikamenten-Entwicklung gibt es Bestrebungen, durch Toxizitäts-Tests an Zellen die Wirkstoff-Kandidaten mit zu starken unerwünschten Nebenwirkungen bereits vor den Versuchen an Tieren auszusortieren und die Anzahl Versuchstiere damit zu reduzieren.
Um die Wirkung im Körper möglichst ähnlich nachzustellen, lassen Forschende beispielsweise Leber-, Herzmuskel- oder Nierenzellen zu einer Art Mini-Organ, einem sogenannten Organoid zusammenwachsen. Diese platzieren sie in Vertiefungen mit Nährmedium auf mit Kanälchen durchzogenen Chips. Dieses als "Organ on a Chip" bezeichnete Prinzip wird zunehmend ausgebaut mit dem Endziel, den ganzen Organismus mit einem "Body on a Chip" durch Kombination der verschiedensten Organoide möglichst realitätsnah nachzubilden.
Auch für Embryo-Forschung
In einfacheren Varianten lassen sich auf einem mit Kanälchen durchzogenen Chip beispielsweise eine Mini-"Leber" mit einem Organoid aus Embryozellen kombinieren und so Substanzen auf eine Embryo-schädigende Wirkung testen. Viele Substanzen werden nämlich im Körper zunächst durch die Leber umgewandelt und entfalten erst dann ihre Wirkungen - die erwünschten wie die möglicherweise unerwünschten. Einen solchen Labortest für Embryo-schädigende Wirkung von Substanzen stellten ETH-Forschende um Andreas Hirlemann in Basel kürzlich vor, bei dem sie Organoide aus menschlichen Leberzellen mit Maus-Embryozellen auf einem Chip kombinierten.
Ob Organoide in Nährlösung die Situation im menschlichen Körper exakt genug nachbilden, dass sich damit zuverlässig Risiken eines neuen Medikaments ausschliessen lassen, müssen künftige Studien prüfen.
