Department Zelltoxikologie

Welche Chemikalien reichern sich in Organismen und Menschen an und welche Effekte haben sie? Tagtäglich sind wir tausenden von Chemikalien ausgesetzt. Während die Konzentration von Schadstoffen im letzten Jahrzehnt abgenommen hat, ist die Chemikalienvielfalt jedoch angestiegen. Die Gefahren, die von Chemikalien, die an Bedeutung gewinnen, und von Abbauprodukten ausgehen, sind bekannt. Aber welche Schadstoffe sind die “Übeltäter“? Sind es Einzelstoffe oder Chemikaliengruppen, die die Risiken dominieren? Oder sind es vielmehr Effekte von Chemikaliencocktails, die zusammenwirken?

In der Abteilung für Zelltoxikologie wollen wir einen neuartigen Rahmen für die Risikobewertung etablieren, um zu identifizieren, welche (Gruppen von) Chemikalien ihr Risiko in der Umwelt und für die menschliche Gesundheit darstellen. Das Hauptziel der von Zelltox ist es, die Prozesse zu verstehen, die schädliche Wirkungen verursachen, und In-vitro-Screening-Instrumente und Vorhersagemodelle für die Gefährdungsbeurteilung und als praktische Überwachungsinstrumente zu entwickeln.

Unser übergeordnetes Ziel ist es, die Auswirkungen von Chemikaliengemischen, wie sie in der Umwelt und in unserem Körper vorkommen, besser zu verstehen, indem wir wirkungsbasiertes Umwelt- und Human-Biomonitoring anwenden, das das gesamte Universum organischer Chemikalien erfasst. Wir entwickeln innovative (passive) Probenahmetechniken, um komplexe Mischungen von Chemikalien aus allen Arten von Umweltmedien zu extrahieren, die von Wasser, Sedimenten bis hin zu Biota einschließlich menschlichem Gewebe und Blut reichen. Wir verwenden zellbasierte Biotestverfahren, einschließlich moderner Reportergen-Assays und High-Content-Bildgebungsverfahren, kombiniert mit modernster chemischer Ziel- und Nicht-Zielanalytik, um komplexe Gemische zu charakterisieren. Dank unserer Hochdurchsatzanlage CITEPro sind wir in der Lage, personalisierte Mischungen von Tausenden von Proben zu messen und tragen zur Aufklärung von neuroentwicklungs-, reproduktiven und immuntoxischen Effekten in humanen Kohortenstudien bei.

Wir konzentrieren uns insbesondere auf Mischungen von Chemikalien, die Identifizierung von Unbekannten und Transformationsprodukten und die Rolle, die die Speziation organischer Chemikalien für ihre Toxizität spielt. Wir wenden Modelle zur Toxizität von Gemischen an, um chemische Konzentrationen mit Effekten in Verbindung zu bringen. Wir konzentrieren uns auf die Wirkung von Mischung von Chemikalien auf niedrigen, umwelt- oder gesundheitsrelevanten Niveaus und legen einen besonderen Fokus auf die sogenannten "Etwas aus dem Nichts"-Gemische: Wenn viele Chemikalien in der Umwelt und in unserem Körper in Konzentrationen vorhanden sind, in denen sie für sich genommen keine Wirkungen auslösen, wird oft davon ausgegangen, dass das Gemisch auch inaktiv ist – unsere Arbeit hat dazu beigetragen, zu zeigen, dass dies nicht der Fall ist, Auch Chemikalien, die unterhalb ihrer individuellen Wirkungsschwelle liegen, können zu Mischungseffekten beitragen.

Wir schlagen eine Brücke zwischen der Risikobewertung für die menschliche Gesundheit und der Umwelt, indem wir zelluläre Toxizitätspfade berücksichtigen und Konzepte und Testbatterien für tierversuchsfreie Tests und chemische Gefahrenbewertungen entwickeln. Wir koppeln das Hochdurchsatz-Screening in zellbasierten Biotestverfahren mit der quantitativen Dosimetrie in miniaturisierten Assays im 96- und 384-Well-Plattenformat. Die Expositionsabschätzung in plattenbasierten Assays ist eine Voraussetzung für quantitative in vitro auf in vivo Extrapolationen.