Nach Exposition gegenüber toxischen Substanzen aktivieren Hepatozyten 'Stress-Antwort-Signalwege' (SAS). Diese SAS dienen dazu, das zelluläre Gleichgewicht wieder herzustellen. Die Aktivierung spezifischer SAS lässt Rückschlüsse auf Eigenschaften und Gefährlichkeit der jeweiligen Substanzen zu. Das Vorhabenziel besteht daher darin (i) die SAS in 3D-Kulturen menschlicher Hepatozyten zu modellieren, (ii) ihre Anwendbarkeit für die Identifikation hepatotoxischer Substanzen zu testen und zu validieren. Die Ziele sollen mit einem Arbeitsplan erreicht werden, der sich in vier Arbeitspakete gliedert: WP1 umfasst die Untersuchung eines Sets an Trainingssubstanzen und Clusteranalysen der erhaltenen Genexpressionsdaten. WP2 besteht in der Untersuchung der in vivo Relevanz und der Optimierung der Signaturen. WP3 besteht in der Validierung der Hypothesen mit 'follow-up' Substanzen. WP4 umfasst den Vergleich in menschlichen Hepatozyten erzielter Daten mit den Ergebnissen von einfach zugänglichen Zelllinien. Aufgabe diese Teilprojekts ist es, die statistischen und bioinformatischen Algorithmen zu entwickeln und anzuwenden und wo angemessen adäquate neue Software zu erstellen.
Die Mehrfachresistenz (engl. multidrug resistance) stellt ein zentrales Problem bei der Chemotherapie von Krebserkrankungen dar. Entweder sind Tumorzellen schon zu Beginn der Behandlung resistent gegen viele Therapeutika oder sie erwerben diese Resistenz im Zuge der Therapie (sekundaeres Therapieversagen). Ein wesentlich zur Therapieresistenz beitragender Faktor ist die Ueberexpression von membranstaendigen Effluxtransportern, die das Chemotherapeutikum oder seine Abbauprodukte aus der Tumorzelle hinausbefoerdern und damit unwirksam machen. Diese Transporter, P-Glycoprotein und die multidrug resistance-Proteine Mrp1 und Mrp2, finden sich auch in normalen Zellen, z.B. in Leberzellen. An diesen laesst sich ihre Regulation und Funktion sehr gut untersuchen. Ein wichtiges Ziel der Arbeiten besteht auch in der Ueberwindung der Mehrfachresistenz. Ansaetze hierzu sind der Einsatz von chemischen Hemmstoffen der Effluxtransporter, z.B. von Naturstoffen aus der Klasse der Isoflavone, sowie die gezielte Synthese von Antisense-Oligonukleotiden, die die Genexpression der Effluxtransporter auf der Ebene der Botenribonucleinsaeure bzw. Proteinsynthese unterbinden.
Ein In-vitro-Mikrokerntest an frisch isolierten Rattenhepatozyten wurde im vorangegangenen Forschungsvorhaben entwickelt und evaluiert. Im Rahmen dieses Anschlussprojektes wurde die Evaluierung des Testsystemes fortgesetzt, um weitere Voraussetzungen fuer einen Routineeinsatz des In-vitro-Mikrokerntests in der genetischen Toxikologie zu. Arbeitsprogramm und Ergebnisse: 1. Erweiterung der Datenbasis mittels Pruefung weiterer ausgewaehlter Testsubstanzen im Rattenhepatozyten-Mikrokerntest. 2. Etablierung des Mikrokerntests an Maushepatozyten und Pruefung ausgewaehlter Testsubstanzen im Maushepatozyten-Mikrokerntest im Vergleich zum Rattenhepatozyten-Mikrokerntest. 3. Sensitivierung des Testsystems durch Enzyminduktion von Hepatozyten im Mikrokerntest und Pruefung verschiedener Mutagene im Mikrokerntest mit und ohne Enzyminduktion. 4. Etablierung einer Methode zur Zentromeranfaerbung unter den Bedingungen des Mikrokerntests, die eine Differenzierung zwischen Mikrokernen mit ganzen Chromosomen bzw. Chromosomenfragmenten zulaesst. Die Datenbasis des Rattenhepatozyten-Mikrokerntests wurde auf insgesamt 45 Substanzen verschiedener Klassen erweitert, so dass der Test hinsichtlich seiner Aussagekraft als Mutagenitaetspruefmethode eingehend charakterisiert ist.