Département Toxicologie de l’environnement

Erweiterung des Fisch-Invitroms für die tierversuchsfreie Vorhersage der Chemikalientoxizität


Für die Umweltrisikobewertug von Chemikalien werden bislang jährlich Tausende von Fischen in Toxizitätstests eingesetzt. Um den Einsatz von Tieren zu reduzieren, müssen tierversuchsfreie, alternative Toxizitätsprüfungsmethoden entwickelt werden. Im Rahmen des Projekts «Erweiterung des Fisch-Invitroms in Richtung eines modularen, soziotechnischen Rahmens für die tierversuchsfreie Vorhersage der chemischen Toxizität für Fische» arbeiten wir mit permanenten Zelllinien von Fischen, die als Ersatz zu Tierversuchen dienen, um die Auswirkungen chemischer Belastungen zu untersuchen.

Dieses transdisziplinäre Projekt wird im Rahmen des nationalen Forschungsprogramm «Advancing 3R – Tiere, Forschung und Gesellschaft»  (NFP79) des Schweizerischen Nationalfonds gefördert. Es steht unter der Leitung von Kristin Schirmer (Eawag, ETHZ, EPFL), einer Expertin für Fischzelltoxikologie; leitende Funktionen im Projekt haben zudem die experimentellen Forscherinnen Ksenia Groh  - Umwelt-Bioanalytik und Proteomik und Colette vom Berg  – molekulare Neurotoxikologie (beide Gruppenleiter an der Eawag) sowie die Innovationsforscher Bernhard Truffer (Eawag, Universität Utrecht) und Jarno Hoekman (Universität Utrecht).

Das Team um Kristin Schirmer hat bereits einen Toxizitätstest entwickelt, der auf Kiemenzellen der Regenbogenforelle beruht (RTgill-W1), und die zuverlässige Vorhersage der akuten Toxizität einer grossen Anzahl von Chemikalien auf Fische ermöglicht. Dieser Test wurde im Jahr 2021 von der OECD als erste, auf einer Zelllinie beruhenden, tierversuchsfreie Leitlinie im Bereich der Umweltoxikologie freigegeben (OECD-Prüfrichtlinie 249). Basierend auf dieser Pionierarbeit wurde die Entwicklung einer Vielzahl von weiteren Tests nach demselben Prinzip initiiert, um zusätzliche Aspekte abzudecken, die für die Umweltrisikobewertung relevant sind. Dazu gehören zum Beispiel Bioakkumulation, Biotransformation und organspezifische Toxizität sowie Neurotoxizität und die auf molekularen Mechanismen basierende Vorhersage der chronischen Toxizität. Die beiden letztgenannten Aspekte werden jetzt im Rahmen des "Fisch-Invitrom"-Projekts untersucht. Dabei hat das Dissertationsprojekt von Jessica Bertoli, welches von Colette vom Berg betreut wird, zum Ziel, zellbasierte Modelle für die Bewertung der Neurotoxizität zu entwickeln. Das Dissertationsprojekt von Mihai-Ovidiu Degeratu, betreut von Ksenia Groh, beinhaltet die Entwicklung eins Proteinmarker-Panels zur Erfassung der Wirkmechanismen und des Toxizitätsverlaufs in Fischzellen.

Da der Prozess von der Methodenentwicklung bis zur Übernahme des ursprünglichen RTgill-W1-Tests durch die OECD mehr als ein Jahrzehnt gedauert hat, soll dieses Projekt außerdem dazu beitragen, dass ähnliche Tests auf Basis von Fischzellen schneller von den Regulierungsbehörden anerkannt werden. Unter der Leitung der Sozialwissenschaftler Bernhard Truffer und Jarno Hoekman arbeiten wir deshalb an einem Co-Design-Konzept, welches Interessensvertreter und Praxispartner früh miteinbezieht um den Prozess von der Entwicklung bis zur Anwendung zu beschleunigen. Das Ziel ist ein modulares, auf verschiedenen Fischzellinien beruhendes Computermodell, welches eine Chemikalienbewertung im Fisch ohne Tierversuche ermöglicht.

Weitere Informationen zu den Teilprojekten des NFP79-Projekts "Erweiterung des Fisch-Invitroms für die tierversuchsfreie Vorhersage der Chemikalientoxizität" finden Sie unter den oben angegebenen Links

Publikationen

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          of chronic toxicity, the fish invitrome includes two other well-advanced mo
         dules for chemical bioaccumulation/biotransformation and inhibition of fish
         growth. This framework is expected to continuously evolve with the developme
         nt of modules that predict, for instance, neurotoxicity and reproductive tox
         icity. We envisage the fish invitrome framework becoming part of the broader
          academic field of new approach methodologies (NAMs), where it will remain f
         lexible and open to integration of new developments from research groups aro
         und the world. To accelerate the development and uptake of this framework, w
         e strive for transdisciplinarity, integrating both natural and social scienc
         es, along with broader stakeholder interactions. A stepwise socio-technical
         approach was chosen, where mainstreaming the fish invitrome involves progres
         sive adoption across various ecotoxicological contexts. The framework will b
         e codesigned with stakeholders from academia, industry, and regulatory bodie
         s. Rather than aiming for immediate regulatory acceptance, this approach aim
         s to build trust and familiarity with fish cell line–based testing among s
         takeholders. By doing so, it encourages broader use of the framework in prac
         tical applications while gradually overcoming institutional, cultural, and t
         echnical barriers. Additionally, establishing a clear roadmap for mainstream
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Kontakt

Prof. Dr. Kristin Schirmer Chef d'équipe et chef de département adjoint Tel. +41 58 765 5266 Envoyez un message

Team Mitglieder

Jessica Bertoli Doctorante Tel. +41 58 765 5364 Envoyez un message
Dr. Ksenia Groh Chef d'équipe Tel. +41 58 765 5182 Envoyez un message
Dr. Marion Revel Chercheuse postdoctorale Tel. +41 58 765 6671 Envoyez un message
René Schönenberger Technicien de recherche Tel. +41 58 765 5105 Envoyez un message
Dr. Colette vom Berg Chef de département Tel. +41 58 765 5535 Envoyez un message

In Zusammenarbeit mit

Prof. Dr. Bernhard Truffer Chef du groupe, Groupe: Cirus Tel. +41 58 765 5670 Envoyez un message
Das Panel wird zur Überwachung chemisch induzierter molekularer Reaktionen und des Schadensverlaufs in Fischzellen benutzt.