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Ersatzmethoden zum Tierversuch

 

 

Ersatzmethoden zum Tierversuch

 

 

 

Tierversuche spielen in der medizinischen Forschung eine wichtige Rolle und werden dies auch weiterhin tun. Mithilfe von Tierersatzmethoden können allerdings eine Vielzahl an Versuchen und Versuchstieren im Sinne der 3R „replace – reduce – refine“ eingespart werden.

Hintergrund

Die letzten offiziellen Tierversuchszahlen für Deutschland vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft stammen aus dem Jahr 2013:

 

Es wurde der Einsatz von insgesamt

  • 2.997.152 Wirbeltieren in Tierversuchen und zu anderen wissenschaftlichen Zwecken gemeldet,
  • 85 – 87 % der eingesetzten Tiere waren Nager.

Es werden aber auch andere Tierarten wie Kaninchen, Minischweine oder Rhesusaffen eingesetzt.

Zielsetzung

Wir wollen mittelfristig durch die Etablierung von verschiedenen ex-vivo Methoden eine signifikante Reduktion der Tierversuchszahlen in der ophthalmologischen präklinischen Forschung erreichen. Dabei setzen wir die Augen von Schlachttieren (Rinder und Schweine), die für die Lebensmittelherstellung getötet werden, ein. Diese Augen können von der Lebensmittelindustrie nicht verwendet werden und werden normalerweise ungenutzt entsorgt.

Dieser Transfer ist nicht nur aus Gründen des Tierschutz, sondern auch aus medizinischer Sicht sinnvoll, da die Anatomie dieser Tiere den humanen Augen deutlich ähnlicher ist, als die Augen von klassischen Versuchstieren (Mäuse, Ratten oder Kaninchen).

 

 

Schwerpunkte
Ersatzversuche zum Tierversuch_Projekt_1

Organotypisches Zelldegenerationsmodell der Schweineretina

 
 

In einem von der „Stiftung zur Förderung der Erforschung von Ersatz- und Ergänzungsmethoden zur Einschränkung von Tierversuchen“ (SET) geförderten Projekt arbeiten wir an der Etablierung eines organotypischen Zelldegenerationsmodells der Schweineretina.

 

 

 

Ziel hierbei ist es ein ex-vivo Modell zu etablieren, das zur Testung therapeutischer Substanzen zur Behandlung von Schädigungen der Retina genutzt werden kann.

 

 

Ersatzversuche zum Tierversuch_Projekt_2

Retina-Langzeitkulturen als Tierersatzversuch

 
 

Ziel des vom Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) geförderten Projekts ist die Entwicklung und Charakterisierung von ex-vivo Langzeitretinakulturen am Rindermodell als Replacement und am Schweinemodell als Refinement.

 

Die Charakterisierung soll über Elektroretinografie (ERG) der Organkultur über einen möglichst langen Zeitraum erfolgen.

 

 

Dies soll mit immunhistochemischen, molekularbiologischen & proteinbiochemischen Untersuchungen korreliert werden. Hiermit lassen sich relevante Informationen über den Zustand der Netzhaut gewinnen. Daraufhin kann die Auswirkung von verschiedenen Stressoren oder Substanzen auf funktioneller und zellulärer Ebene analysiert werden. Neben der Etablierung der Langzeitkulturen soll durch Glutamat- und Hypoxiestress ein definiertes Schädigungsmodel entwickelt werden, das dann in der pharmakologischen und präklinischen Forschung zur Therapieentwicklung gegen verschiedene Krankheitsbilder (z.B. retinale Gefäßverschlüsse, diabetische Netzhauterkrankung, altersbedingte Makuladegeneration) verwendet werden kann.

 

 

Ersatzmethoden zum Tierversuch P3_

Etablierung einer retinalen Ganglienzelllinie

 
 

Im Rahmen der Forschungsförderung "Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch des Landes Baden-Württemberg" soll eine neue retinale Ganglienzelllinie etabliert werden.

 

Als Grundlage dazu soll die Etablierung der einzigen existierenden retinalen Ganglienzelllinie (RGC-5) 2001 durch Krishnamoorthy et al. und der zwölf Jahre später veröffentlichte Lessons-learned-Report bezüglich der unterlaufenen

 

 

Fehler, die zur Kontamination der Zelllinie geführt haben, dienen. Nachdem sich die Vermutungen bestätigt haben, dass es sich bei der vielfach genutzten RGC-5-Zelllinie nicht um eine reine retinale Ganglienzellkultur handelt, besteht erneuter Bedarf an der Etablierung einer solchen Zelllinie. Zur Untersuchung der Pathogenese und Behandlung ophthalmologischer Erkrankungen wie dem Glaukom oder der retinalen Ischämie, die mit einem Absterben von retinalen Ganglienzellen einhergehen, ist dies von erheblicher Relevanz. Mithilfe einer solchen Zelllinie lassen sich in-vitro-Ergebnisse gewinnen, die zur Reduzierung von Tierversuchen beitragen können.

 

 

Ersatzmethoden zum Tierversuch P4_

Hypothermische und neuroprotektive Therapie zur Validierung eines Degenerationsmodells der kultivierten Schweineretina

 
 

Bei den Schweineretina Organkulturen handelt es sich um ein sehr gutes und verlässliches Modellsystem, das von zur Erforschung retinaler Erkrankungen und Entwicklung neuer Therapieansätze genutzt werden kann. In Kooperation mit der Universtiät Bochum wurden in einem von der set Stiftung geförderten Projekt drei retinale ex-vivo Degenerationsmodelle

 

 

etabliert (siehe Projekt 1). Mit dem Kobaltchlorid- und dem Wasserstoffperoxid-Modell konnten zwei Systeme entwickelt werden, die sowohl von uns für weitere Therapiestudien weiterentwickelt und genutzt, als auch von zahlreichen anderen universitären Arbeitsgruppen, sowie auch in der Industrie leicht eingesetzt und für ihre Fragestellungen abgewandelt werden können. In diesem Projekt werden nun erste neuroprotektive Therapien auf den neuen Modellen getestet.

 

Symposium

Zusammen mit Kooperationspartnern aus Bochum haben wir 2015 auf der Jahrestagung der deutschen ophthalmologischen Gesellschaft (DOG) ein Symposium zu Tierersatzmethoden in der Ophthalmologie ins Leben gerufen.

Auch in den folgenden Jahren wollen wir das Symposium wieder ausrichten, um ein Bewusstsein für Ersatzmethoden zum Tierversuch in der Ophthalmologie zu schaffen und einen regelmäßigen wissenschaftlichen Austausch zu unterstützen.

MatTek-Preis

Im November 2015 haben wir einen gemeinsam von MatTek und PeTA ausgeschriebenen Preis zur Anwendung von MatTek-Gewebekulturen gewonnen.

 

Durch Einsatz der MatTek EpiOcularTM Gewebekultur wollen wir Sicherheits- und Aufnahmestudien mit unserem innovativen, auf DNA-Nanopartikeln bestehenden Medikamententräger durchführen und dadurch Tierversuche einsparen.

 

 

Ansprechpartner
Schnichels_
 

 

Kooperationspartner

PD Dr. med. Stephanie Joachim,

Universitäts-Augenklinik, Ruhr-Universität Bochum

 

Prof. Dr. med. Kai Januschowski, Knappschaftsklinikum Saar GmbH, Sulzbach

 

Dr. rer. nat. Günter Zeck,                      

NMI, Reutlingen

 

Dr. med. vet. Natalia Quindt,    

Schlachthof Gärtingen

Förderung

Stiftung zur Förderung der Erforschung von Ersatz- und Ergänzungsmethoden zur Einschränkung von Tierversuchen (SET)

 

Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR)

 

Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz und das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst, Baden-Württemberg

 

 

Publikationen

Schnichels S, Dorfi T, Schultheiss M, Arango-Gonzalez B, Bartz-Schmidt KU, Januschowski K, Spitzer MS & Ziemssen F

Ex-vivo-examination of ultrastructural changes in organotypic retina culture using near-infrared imaging and optical coherence tomography.

Schnichels S, Dorfi T, Schultheiss M, Arango-Gonzalez B, Bartz-Schmidt KU, Januschowski K, Spitzer MS, Ziemssen F. Exp Eye Res. 2016 Jun;147:31-6. doi: 10.1016/j.exer.2016.04.011. Epub 2016 Apr 21.

 

Schultheiss M, Schnichels S, Hermann T, Hurst J, Feldkaemper M, Arango-Gonzalez B, Ueffing M, Bartz-Schmidt KU, Zeck G & Spitzer MS

Hypothermia Protects and Prolongs the Tolerance Time of Retinal Ganglion Cells against Ischemia. PLoS One. 2016 Feb 5;11(2):e0148616. doi: 10.1371/journal.pone.0148616. eCollection 2016.

 

Januschowski K, Mueller S, Krupp C, Spitzer MS, Hurst J, Schultheiss M, Bartz-Schmidt KU, Szurman P & Schnichels S

Glutamate and hypoxia as a stress model for the isolated perfused vertebrate retina. J Vis Exp. 2015 Mar 22;(97). doi: 10.3791/52270

 

Januschowski K, Mueller S, Dollinger R, Schnichels S, Hofmann J, Spitzer MS, Bartz-Schmidt KU, Szurman P, Thaler S

Investigating retinal toxicity of tempol in a model of isolated and perfused bovine retina. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2014 Jun;252(6):935-41. Epub 2014 May 2.

Schnichels S, Hagemann U, Januschowski K, Hofmann J, Bartz-Schmidt KU, Szurman P, Spitzer MS, Aisenbrey S

Comparative toxicity and proliferation testing of aflibercept, bevacizumab and ranibizumab on different ocular cells. Br J Ophthalmol. 2013 Jul;97(7):917-23. Epub 2013 May 17.

 

Januschowski K, Zhour A, Lee A, Maddani R, Mueller S, Spitzer MS, Schnichels S, Schultheiss M, Doycheva D, Bartz-Schmidt KU, Szurman P

Testing the Biocompatibility of a Glutathione-containing Intra-ocular Irrigation Solution by Using an Isolated Perfused Bovine Retina Organ Culture Model - an Alternative to Animal Testing. Altern Lab Anim. 2012 Mar;40(1):23-32.

 

Kuehn S, Hurst J, Jashari A, Ahrens K, Tsai T, Wunderlich IM, Dick HB, Joachim SC, Schnichels S.

The novel induction of retinal ganglion cell apoptosis in porcine organ culture by NMDA - an opportunity for the replacement of animals in experiments. Altern Lab Anim. 2016 Dec;44(6):557-568.

 

Kuehn S, Hurst J, Rensinghoff F, Tsai T, Grauthoff S, Satgunarajah Y, Dick HB, Schnichels S, Joachim SC.Degenerative effects of cobalt-chloride treatment on neurons and microglia in a porcine retina organ culture model. Exp Eye Res. 2017 Feb;155:107-120. doi: 10.1016/j.exer.2017.01.003. Epub 2017 Jan 12.

 

 

 

 

 

 

 
 

 

Letzte Änderung: 07.08.2017

 

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