Kollaborationen and Projekte

Das Department Zelltoxikologie wirkt innerhalb des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung an den integrierten Projekten „Exposome“ und „Healthy Aquatic Ecosystems“ mit.

EU-Projekt "Intelligence-led Assessment of Pharmaceuticals in the Environment (iPiE)"

Pharmazeutische Wirkstoffe (acitve pharmaceutical ingredients = APIs) können während des Herstellungsprozesses, bei der Arzneimittelanwendung indirekt über die menschliche Ausscheidung, als auch durch die unsachgemäße Entsorgung von nicht verbrauchten Medikamenten in die Umwelt gelangen. APIs sind biologisch aktive Verbindungen und daher wurden Bedenken über die möglichen Auswirkungen von APIs auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt geäußert. In den letzten 25 Jahren wurde ein erheblicher Arbeitsaufwand betrieben, um das Vorkommen, die Bedeutung und die Effekte von APIs in der Umwelt und der daraus resultierenden Risiken abzuschätzen. Des Weiteren wurden für die Zulassung neuer Arzneimittel EU-weit abgestimmte Vorgaben für die einheitliche Durchführung einer Umweltrisikobewertung erstellt (Europäische Arzneimittel-Agentur, 2006). Für die meisten APIs, die derzeit schon im Einsatz sind, stehen nur begrenzt Daten über die Umweltrisiken zur Verfügung und für neue APIs sind die standardisierten Testabläufe nicht immer optimal. Das Ziel in iPiE ist es daher, die Informationen von toxikologischen Untersuchungen, pharmakologischen Wirkungsweisen und In-silico-Modellen zu nutzen, um „Intelligenz-basierte“ Umwelt-Prüfungen von Arzneimitteln in der Entwicklung zu unterstützen und ältere Arzneimittel für die gezielte Umweltverträglichkeitsprüfung und / oder Umwelt (bio) Monitoring zu priorisieren.

Das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) leitet das Arbeitspaket 4. In dem Arbeitspaket beschäftigen wir uns mit der Entwicklung von In-silico-Methoden zur Vorhersage von Effekten von APIs auf Umweltorganismen. Ein besonderer Schwerpunkt der UFZ-Aktivitäten liegt darauf, die Rolle der Spezifierung von organischen Säuren und Basen in den Vorhersagemodellen für die Toxizität von Umweltorganismen und des Fisch-Plasma-Modells zu betrachten.

EU-Projekt SOLUTIONS

Wir sind Partner des EU-Projekts SOLUTIONS im Rahmen einer NHMRC-EU-Förderung an der Universität von Queensland. Dr. Peta Neale arbeitet als Postdoktorandin in diesem Projekt an der Anwendung von bioanalytischen Werkzeugen für die Überwachung der Wasserqualität, mit einem besonderen Fokus auf Biotestverfahren mit dem Schwerpunkt der adaptiven Stressantworten. Wir werden auch Extraktionstechniken für Biota, Modelle für die Mischungstoxizität und Techniken zur kumulativen Risikobewertung (CRA) in das Projekt einbringen.

WEATHER-MIC 

Um die Gefahr, die von Mikroplastik im Meer ausgeht, zu verstehen, muss man zunächst die Veränderungen, die es durch verschiedenste Umwelteinflüsse wie UV-Strahlung, den Wuchs des Biofilms und physikalischen Stress durchläuft, betrachten.

Diese Prozesse verändern Eigenschaften wie Sprödigkeit, Dichte, Größe und Oberflächenladung des Materials. Das Schicksal des Mikroplastiks kann nun durch weitere Zersplitterung, erneute Anhäufung und schlussendliche Ablagerung oder Mineralisierung gewendet werden. Denn treten diese Prozesse auf, kann es zu einer Reihe von Kompromissen in Sachen Gefahr in der maritimen Umwelt kommen. Veränderungen zum Beispiel, die zur Zerstreuung oder Mineralisierung in harmlose Moleküle führen, reduzieren die potentiellen Gefahren. Veränderungen jedoch, die zur Aggregation von Bruchteilen in problematischen Größen führen (welche sich dann z.B. in Kiemen anhäufen) und zusätzliche giftige Chemikalien absondern, erhöhen die potenziellen Gefahren.Außerdem ist der Einfluss der Mobilität umfangreich, denn während manche Teile im Wasser löslich sind, sammeln sich andere in Anhäufungen zusammen und fallen zum Meeresgrund.

Das UFZ-koordinierte WEATHER-MIC Projekt versammelt eine flächenübergreifende Arbeitsgemeinschaft europäischer Experten von fünf Instituten aus vier Ländern (UFZ Deutschland, ACES Schweden, NGI Norwegen und KUL Belgien), welche neuartige Hilfsmittel entwickeln, um komplexen Konsequenzen der Verwitterung von Mikroplastik in einer ganzheitlichen Methode anzugehen.

Paving the way for QIVIVE: from nominal to free to cellular concentrations in in vitro assays

The project "Paving the way for QIVIVE: from nominal to free to cellular concentrations in in vitro assays” is running from 2017 to 2019 and funded by the CEFIC Long-range Research Initiative under the RFP LRI-ECO36 "Building improved in vitro exposure assessment capability”. The objective of this project is to progress exposure assessment in in vitro bioassays used for high-throughput screening (HTS). The expected outcomes are experimentally validated models to predict the freely dissolved and cellular effect concentrations for existing in vitro toxicity data, including ToxCast and published data that were based on nominal effect concentrations only, which will then make them amenable for QIVIVE. The long-term benefit of the project will be routine analytical tools that will improve exposure assessment in HTS tests in the future and could revolutionise the application of HTS in risk assessment. Project partners are Dr. Nynke Kramer from Utrecht University and Prof. Philipp Mayer from Technical University of Denmark.

For more information, see http://cefic-lri.org/projects/paving-the-way-for-qivive-from-nominal-to-free-to-cellular-concentrations-in-in-vitro-assays/

CHEMO-RISK - Chemometers for in situ risk assessment of mixtures of pollutants

In 2016, the European Research Council (ERC) selected the proposal "CHEMO-RISK - Chemometers for in situ risk assessment of mixtures of pollutants" submitted by Celltox researcher Annika Jahnke for funding as a Starting Grant. The project runs between 2017 and 2022. Recruitment of the new research team, consisting of three PhD students, a postdoctoral fellow and a technician, is ongoing. The CHEMO-RISK team will work on different aspects of a novel scientifically based risk assessment paradigm of environmental pollutants that brings together the assessment of exposure and effects of a broad range of chemicals in a single procedure and delivers information of potential relevance for ecosystem and human health. CHEMO-RISK aims at replacing the current paradigm in risk assessment of single "indicator" chemicals that disregards bioavailability and the combined effects of environmentally relevant mixtures of pollutants. The subprojects cover (i) thermodynamic assessment of bioaccumulation of mixtures of organic pollutants in lakes, (ii) studying internal exposure and effects within different organs and body fluids of seals, (iii) developing polymer-based surrogates to study human exposure to mixtures of environmental pollutants that avoid invasive sampling of blood, and (iv) chemical analysis of the resulting extracts using GC/high resolution-ORBITRAP-MS with the aim of identifying yet unknown problematic compounds.