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Presse und Aktuelles
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Ersatzmethoden zum Tierversuch

| Universitäts-Augenklinik Tübingen |

 

 

 

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. Die letzten offiziellen Tierversuchszahlen für Deutschland vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft stammen aus dem Jahr 2017:

Es wurde der Einsatz von insgesamt knapp 2 Millionen Wirbeltieren in Tierversuchen gemeldet, 80 % der eingesetzten Tiere waren Nager. Es werden aber auch andere Tierarten wie Kaninchen, Vögel, Fische, Minischweine oder Rhesusaffen eingesetzt.

 

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).

 

 

 

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.

 

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.

 

Projekt 3: 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.

 

Projekt 4: Hypothermische und neuroprotektive Therapien 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.

 

Kontakt

Dr. rer. nat. Sven Schnichels

Tel. 07071 29-8788

 

Symposium

Zusammen mit Kooperationspartnern aus Bochum haben wir 2015 und 2018 auf der Jahrestagung der deutschen ophthalmologischen Gesellschaft (DOG) und 2019 auf dem Kongress der Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) Symposien zu Tierersatzmethoden in der Ophthalmologie durchgeführt. Auch in den folgenden Jahren wollen wir diese Symposien weiter 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.

 

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

Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR)

 

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

Novartis Pharma GmbH, Deutschland

 

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

 

 

 

Publikationen

Schnichels S+, Kiebler T, Hurst J, Maliha AM, Löscher M, Dick HB, Bartz-Schmidt KU, Joachim SC

Retinal Organ Cultures as Alternative Research Models. Altern Lab Anim. 2019 Mar;47(1):19-29.

 

Klemm P, Hurst J, Dias Blak M, Herrmann T, Melchinger M, Bartz-Schmidt KU, Zeck G, Schultheiss M, Spitzer MS, Schnichels S+

Hypothermia protects retinal ganglion cells against hypoxia-induced cell death in a retina organ culture model.

Clin Exp Ophthalmol. 2019 Jun 1. doi: 10.1111/ceo.13565. [Epub ahead of print]

 

Maliha AM, Kühn S, Hurst J, Herms F, Fehr M, Bartz-Schmidt KU, Dick HB, Joachim SC & Schnichels S+

Diminished apoptosis in hypoxic porcine retina explant cultures through hypothermia

Scientific Reports 2019 Mar 20;9(1):4898.

 

Mueller S, Krupp C, Schnichels S, Hofmann J, Spitzer M, Bartz-Schmidt KU, Szurman P, Januschowski K.

Investigating retinal toxicity of a lutein-based dye in a model of isolated and perfused bovine retina.

Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2019 Feb 20. [Epub ahead of print]

 

Januschowski K, Schnichels S, Hurst J, Hohenadl C, Reither C, Rickmann A, Pohl L, Bartz-Schmidt KU & Spitzer MS

Ex vivo biophysical characterization of a hydrogel-based artificial vitreous substitute. PLoS One. 2019 Jan 7;14(1):e0209217.. eCollection 2019.

 

Hurst J, Vitkute M, Hofmann K, Müller S, Löscher M, Bartz-Schmidt KU, Spitzer MS, Schnichels S# & Januschowski K

Comparison of Different Cell Culture Media in the Model of the Isolated and Superfused Bovine Retina: Investigating the Limits of More Physiological Perfusion Solutions. Curr Eye Res. 2018 Feb;43(2):232-243. Epub 2017 Nov 7.

 

Schnichels S+, Blak M, Hurst J, Dorfi T, Bartz-Schmidt KU, Ziemssen F, Spitzer MS & Schultheiss M

Establishment of a retinal hypoxia organ culture model.

Biol Open. 2017 Jul 15;6(7):1056-1064.

 

Ebner M, Mariacher S, Hurst J, Szurman P, Schnichels S, Spitzer MS & Januschowski K.

Characterization of a Standardized Ex-vivo Porcine Model to Assess Short Term Intraocular Pressure Changes and Trabecular Meshwork Vitality After Pars Plana Vitrectomy with Different Silicone Oil and BSS Tamponades. Curr Eye Res. 2017 Apr 25:1-6. Epub 2017 Apr 25.

 

Hurst J, Kuehn S, Jashari A, Tsai T, Bartz-Schmidt KU, Schnichels S+# & Joachim SC.

A novel porcine ex vivo retina culture model for oxidative stress induced by H₂O₂.

Altern Lab Anim. 2017 Mar;45(1):11-25.

 

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. Epub 2017 Jan 12.

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.

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 

  

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Letzte Änderung: 05.12.2019

 

 

 

 

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