title: Toxicogenomic approaches for the prediction of hepatotoxicity in vitro
creator: Hrach, Jens
subject: ddc-570
subject: 570 Life sciences
description: Die pharmazeutische und chemische Industrie ist daran interessiert, in vivo Experimente so weit wie möglich durch alternative in vitro Methoden mit Möglichkeiten zu ersetzen, die das Sicherheitsprofil ihrer Produkte besser erfassen. Dies wird beeinflusst durch die 3R-Prinzipien, das Reduzieren der Anzahl von Tierversuchen, die Verbesserung existierender Experimente und dem Ersetzen von Tierversuchen durch alternative Methoden Russell & Burch, 1959). Letzteres wird ebenfalls durch EU geförderte Programme unterstützt und ist das Ziel verschiedener regulatorischer Richtlinien. Ein zentrales Ziel der Sicherheitstestung neuer chemikalischer Produkte ist die Leber. Dies ist nicht überraschend, da die Leber das Hauptorgan des Fremdstoffmetabolismus ist. Momentan werden viele verschiedene Primärhepatozyten-Kultursysteme für die Untersuchung von akuter Toxizität, den zugrunde liegenden Mechanismen, dem Metabolismus oder der Enzym-Induktion eingesetzt. Zurzeit gibt es jedoch keine etablierte und standardisierte Kulturmethode, welche die hepatozytenspezifischen Funktionen erhält und somit Langzeitversuche ermöglichen würde. Die vorliegende Doktorarbeit hatte das Ziel solch eine Methode in Form der Sandwich-Kultur zu entwickeln und dadurch den Differenzierungsgrad der Zellen sowie deren metabolische Aktivität zu erhalten. Um Vor- und Nachteile dieser Kulturmethode zu beleuchten wurde sie mit anderen, momentan verwendeten, Methoden verglichen. Die globale Genexpressionsanalyse zeigte gemeinsame, durch die Leber-Perfusion verursachte, Effekte sowie individuelle Unterschiede der verschiedenen Zellkulturen. Basierend auf diesem Wissen wurden toxikologisch relevante Studien mit dem Sandwich-Kultur-System durchgeführt. Dafür wurden die Zellen mit fünfzehn Modellsubstanzen behandelt, anhand ihrer globalen Genexpressionsprofile ein diskriminatives Prädikitonsmodel für Hepatotoxizität erstellt und ein Set von 724 prädiktiven Genen definiert. Dieses Model wurde danach erfolgreich mit einer verblindeten Substanz und mit Acetaminophen getestet. Die Nutzung einer neuen Plattform zur globalen Genexpressionsanalyse von Illumina ermöglichte den detaillierten Vergleich mit der zurzeit meistverwendeten Plattform (Affymetrix) sowie mit der TaqMan PCR. Hierbei wurden verschiedenste technische Parameter auf Übereinstimmung und Sensitivität überprüft und die biologische Interpretation von mit beiden Plattformen gemessenen in vivo und in vitro Studien verglichen. Die Ergebnisse dieser Studien zeigten die hohe Übereinstimmung zwischen beiden Mess-Plattformen, die eine Anwendung beider in toxikogenomischen Studien erlaubt. Zusammenfassend lässt sich sagen dass toxikogenomische Studien in Verbindung mit einem in vitro Test System verlässliche und viel versprechende Ergebnisse liefert und neue Einblicke in den Wirkmechanismus von Substanzen ermöglicht. Zusätzlich ermöglicht die Klassifizierung von Substanzen mit Hilfe des erstellten Prädiktionsmodells ein frühes Screening in der Medikamentenentwicklung. 
date: 2009
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/9204/1/Dissertation_Jens_Hrach.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00009204
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-opus-92045
identifier:   Hrach, Jens  (2009) Toxicogenomic approaches for the prediction of hepatotoxicity in vitro.  [Dissertation]     
relation: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/9204/
rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
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language: eng