Third party funded individual grant
Acronym: Mechanistische Studie
Start date : 01.06.2019
End date : 31.08.2021
Um das Risiko einer mögliche Synkanzerogenese bewerten zu können, sollen in dem Teilvorhaben die mechanistischen Voraussetzungen und kanzerogene Endpunkte überprüft werden. Zudem sollen basierend auf Dosis-Wirkungs-Beziehungen Konzentrationen der Gefahrstoffe bestimmt werden, ab denen mit einem adversen Effekt zu rechnen ist. Da für diesen Ansatz Tierversuche ethisch und finanziell nicht zu vertreten sind, werden die geplanten Versuche zunächst mit rekonstruierter humaner Haut durchgeführt, die in ihrer Komplexität der humanen Haut vergleichbar ist
Für den ersten Schritt der Risikobewertung sollen die Konzentration von Benzo[a]pyren (B[a]P), der Leitsubstanz der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, in der Haut ermittelt werden. Konkret sollen Aufnahme, Metabolisierung und Lokalisation von B[a]P untersucht werden. Die rekonstruierte Haut wird gegen verschiedene B[a]P-Konzentrationen mit und ohne UV-Bestrahlung exponiert. In dem zweiten Teil des Vorhabens soll das mögliche kanzerogene Potential und zugrundeliegende Mechanismen untersucht werden. Hierfür wird die Haut gegen UV-Strahlung alleine und in Kombination mit verschiedenen B[a]P-Konzentrationen exponiert. Würde eine Synkanzerogenese bestehen, sollte es zu einer Linksvershiebung kommen, d.h. adverse Effekte treten bei geringeren Konzentrationen auf. Verschiedene, in der regulativen Toxikologie etablierte Assays sollen Aufschluss über eine mögliche kanzerogene Wirkung geben (u.a. Micronucleus, Comet-Assay, p53). Als ein wichtiger DNA-schädigender Mechanismus wird in diesem Kontext oxidativer Stress diskutiert. Daher sollen zusätzlich Assays Aussagen über zugrundeliegende Mechanismen/Signalwege ermöglichen (u.a. Konzentration der radikalen Sauerstoffspezies, zelluläre metabolische Aktivität, Keap1-Nrf2-ARE Signalweg). Auf die einzelnen Tests wird das Benchmark-Verfahren angewendet. In diesem Verfahren wird mit mathematischen Modellen die Dosis (BMD, „benchmark dose“) ermittelt, die z.B. zu einem 5 % erhöhten/erniedrigten Effekt gegenüber Kontrolle führt (BMDL, „BMD’s lower confidence bound“). Dieses Verfahren ist im Vergleich zur NOAEL-Methode (NOAEL, „no observed adverse effect level“) unabhängig von einzelnen Messpunkten und wird zunehmend, z.B. von der EFSA, in der Risikobewertung eingesetzt. Durch dieses Verfahren können quantitativ Gefahrstoffkonzentrationen ermittelt werden, die zu möglichen kanzerogenen Effekten im verwendeten Modell führen. Dadurch kann abgeschätzt werden, ob es eine Synkanzerogenese gibt, und wenn ja, ob die am Arbeitsplatz auftretenden Expositionen relevant sind. Diese Benchmark-Werte sollen an ex-vivo humaner Vollhaut überprüft werden.
Um das Risiko einer mögliche Synkanzerogenese bewerten zu können, sollen in dem Teilvorhaben die mechanistischen Voraussetzungen und kanzerogene Endpunkte überprüft werden. Zudem sollen basierend auf Dosis-Wirkungs-Beziehungen Konzentrationen der Gefahrstoffe bestimmt werden, ab denen mit einem adversen Effekt zu rechnen ist. Da für diesen Ansatz Tierversuche ethisch und finanziell nicht zu vertreten sind, werden die geplanten Versuche zunächst mit rekonstruierter humaner Haut durchgeführt, die in ihrer Komplexität der humanen Haut vergleichbar ist
Für den ersten Schritt der Risikobewertung sollen die Konzentration von Benzo[a]pyren (B[a]P), der Leitsubstanz der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, in der Haut ermittelt werden. Konkret sollen Aufnahme, Metabolisierung und Lokalisation von B[a]P untersucht werden. Die rekonstruierte Haut wird gegen verschiedene B[a]P-Konzentrationen mit und ohne UV-Bestrahlung exponiert. In dem zweiten Teil des Vorhabens soll das mögliche kanzerogene Potential und zugrundeliegende Mechanismen untersucht werden. Hierfür wird die Haut gegen UV-Strahlung alleine und in Kombination mit verschiedenen B[a]P-Konzentrationen exponiert. Würde eine Synkanzerogenese bestehen, sollte es zu einer Linksvershiebung kommen, d.h. adverse Effekte treten bei geringeren Konzentrationen auf. Verschiedene, in der regulativen Toxikologie etablierte Assays sollen Aufschluss über eine mögliche kanzerogene Wirkung geben (u.a. Micronucleus, Comet-Assay, p53). Als ein wichtiger DNA-schädigender Mechanismus wird in diesem Kontext oxidativer Stress diskutiert. Daher sollen zusätzlich Assays Aussagen über zugrundeliegende Mechanismen/Signalwege ermöglichen (u.a. Konzentration der radikalen Sauerstoffspezies, zelluläre metabolische Aktivität, Keap1-Nrf2-ARE Signalweg). Auf die einzelnen Tests wird das Benchmark-Verfahren angewendet. In diesem Verfahren wird mit mathematischen Modellen die Dosis (BMD, „benchmark dose“) ermittelt, die z.B. zu einem 5 % erhöhten/erniedrigten Effekt gegenüber Kontrolle führt (BMDL, „BMD’s lower confidence bound“). Dieses Verfahren ist im Vergleich zur NOAEL-Methode (NOAEL, „no observed adverse effect level“) unabhängig von einzelnen Messpunkten und wird zunehmend, z.B. von der EFSA, in der Risikobewertung eingesetzt. Durch dieses Verfahren können quantitativ Gefahrstoffkonzentrationen ermittelt werden, die zu möglichen kanzerogenen Effekten im verwendeten Modell führen. Dadurch kann abgeschätzt werden, ob es eine Synkanzerogenese gibt, und wenn ja, ob die am Arbeitsplatz auftretenden Expositionen relevant sind. Diese Benchmark-Werte sollen an ex-vivo humaner Vollhaut überprüft werden.