Projektziel war die Entwicklung von Wirkmechanismus-basierten In-vitro-Testsystemen für das effektorientierte Biomonitoring von Arzneimitteln am Beispiel der Wirkstoffklassen nicht-steroidale Schmerzmittel und Betablocker.
Als Werkzeuge für das Biomonitoring von Arzneimitteln wurden Wirkmechanismus-basierte in vitro-Assays entwickelt, durch die der Nachweis von Wirkungen zweier Arzneimittelgruppen, entzündungs-hemmender Schmerzmittel, wie Diclofenac (NSAIDs) und Beta-Blocker, wie Metoprolol möglich ist. Hierfür wurden stabile Zelllinien entwickelt, die Wirkmechanismus-basierte sensorische und signal-gebende rekombinante Proteine exprimieren. Diese ermöglichen die schnelle Visualisierung von Fluoreszenzsignaländerungen in den lebenden Zellen. Darauf aufbauende Mikroplattenformat-Assays wurden für die quantitative Bestimmung von Metoprolol- und Diclofenac-Aktivität in Kläranlagenabläufen erfolgreich eingesetzt.
Um die Relevanz und Eignung dieser Tests zum Abbilden von Wirkungen bei Freiland-relevanten aquatischen Organismen zu zeigen, wurden parallel Wirkuntersuchungen mit Fischen, Krebstieren, Schnecken und mit im Sediment lebenden Würmern durchgeführt. Die Untersuchungen fanden unter kontrollierten Laborbedingungen mit Einzelsubstanzen und binären Mischungen, in aquatischen Mesokosmen (Fließrinnen) sowie im Freiland in einem Durchflusssystem, das vom Ablauf einer kommunalen Kläranlage gespeist war, statt. An den exponierten Organismen wurden sowohl populationsrelevante Endpunkte, wie Mortalität, Fruchtbarkeit oder Reproduktion, als auch Biomarker untersucht, die den Gesundheitsstatus der Individuen abbilden. Das Projekt wurde von der Universität Tübingen koordiniert. Das TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser in Karlsruhe begleitet die Labor- und Freilanduntersuchungen sowie die Validierung der entwickelten In-vitro-Testsysteme durch chemische Analysen.
Veröffentlichungen
Buchberger, A.K., Brettschneider, D., Berg, K., Jungmann, D., Oehlmann, J., Scheurer, M., Oetken, M. (2018) Effects of metoprolol on aquatic invertebrates in artificial indoor streams. Journal of Environmental Science and Health. Part A: 14, 1-12.
Schwarz, S., Schmieg, H., Scheurer, M., Köhler, H.-R., Triebskorn, R. (2017) Impact of the NSAID diclofenac on survival, development, behaviour and health of embryonic and juvenile stages of brown trout, Salmo trutta f. fario. Science of the Total Environment: 607-608, 1026-1036.
