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Katharina Brotzmann

Kontakt:

Centre for Organismal Studies

Abteilung Tierphysiologie / Entwicklungsbiologie

Im Neuenheimer Feld 504

Tel: +49-(0)6221/54-6254

Fax:: +49-(0)6221/54-6162

e-Mail: Brotzmann@uni-heidelberg.de

 

 
 

 

Titel der wissenschaftlichen Arbeit:

Danio rerio als Modellorganismus für Teratogenitätstests.

Kurzbeschreibung:

Seit einiger Zeit gibt es in der Wissenschaft verstärktes Interesse daran, von den „black box“ Tierversuchen auf alternative, tierversuchs-freie Methoden umzusteigen. Dies wurde 1981 von der Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) das erste Mal angesprochen, indem sie sich öffentlich für die Verbesserung der Umstände von Tieren in Tierversuchen ausgesprochen hat. Dazu kam die 2013 veröffentlichte OECD Guideline 236, in der es um die Verbesserung der Haltung und das Verhindern von Schmerzen der Tiere in Tierversuchen geht. Dies führte zu einem grundsätzlichen Umdenken in der wissenschaftlichen Gemeinschaft und hatte zur Folge, dass 2016 das EU-ToxRisk Projekt ins Leben gerufen wurde, mit dem Ziel die Mechanismen der Toxikologie und Risikoanalyse des 21. Jahrhunderts weiter voran zu bringen. In diesem Projekt kollaborieren 39 internationale Partner, die nicht nur das Konzept der Toxikologie grundliegend verändern wollen, sondern auch das Ziel verfolgen, tierversuchs-freie Sicherheitstests für Chemikalien zu entwickeln. Die Methoden, die in diesem Projekt angewendet werden, wie beispielsweise in silico Modelle und in vitro Tests mit Relevanz für Menschen, wurden mit dem Ziel gewählt die molekularen Mechanismen nach der Belastung in brauchbare Information für Sicherheitsstrategien übersetzen zu können. Unter den Kooperationspartnern befinden sich beispielsweise Experten aus Gebieten der Zellbiologie, -Omics Technologien, Systembiologie und Computermodellerstellung. Diese Zusammenarbeit soll es ermöglichen die funktionalen Mechanismen der Substanzen und ihre toxischen Effekte besser zu verstehen und zu definieren.

In meiner Arbeit innerhalb dieses Projekts behandle ich das Wirkungsspektrum von Valproinsäure (VPA) und dessen Metaboliten. Seit der Entdeckung ihres antikonvulsiven Effekts 1962, wird dieses Medikament als das effektivste Mittel gegen Epilepsie, bipolare Störungen, Manie und verschiedene Arten der Psychose und Suchterkrankungen eingesetzt. Trotz des jahrzehntelangen Einsatzes ist der genaue Wirkungsmechanismus dieser Substanz größtenteils unbekannt und auch die Frage nach der Toxizität der Metaboliten bleibt ungeklärt. Unter Berücksichtigung der auffallendsten Effekte bei Patienten (z.B. Lebertoxizität, Spina bifida und verhaltensverändernde Auswirkungen wie Apathie, Verwirrung und Aggression), wurde der Zebrabärblingembryo als Modellorganismus ausgewählt um die Wirkungsweisen und mögliche Nebenwirkungen besser zu verstehen. Da es sich bei VPA und dessen Metaboliten überwiegend um wasserlösliche Substanzen handelt, welche wiederum diverse Effekte auf Organismen haben können, ist es zudem wichtig deren Einflüsse zu adressieren und einen Aktionsplan zu erstellen anhand dessen Extrapolationsmethoden erstellt werden können um die Risikoanalyse und ökotoxikologische Forschung zu unterstützen. Zebrafish Embryotests werden seit Jahren erfolgreich durchgeführt und gewähren Einsicht sowohl in die Mechanismen der Toxikologie von Substanzen als auch die Prozesse des Organismus die nach der Belastung mit Substanzen in Gang gesetzt werden. Zebrabärblinge zeigten in diesen Experimenten in der Tat häufig ein dem Menschen sehr ähnliches Reaktionsspektrum, wodurch sie sich sehr gut als Modellorganismen zur toxischen Analyse der ausgewählten Substanzen auf das menschliche Gesundheitswesen eignen.