@misc{Mazurek2007,
  author    = {Mazurek, Nicole},
  title     = {Untersuchungen zur Genexpression und Differenzierung muriner embryonaler Stammzellen in vitro zur Pr{\"a}diktion eines embryotoxischen Potentials ausgew{\"a}hlter Chemikalien},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-68912},
  year      = {2007},
  abstract  = {Der Embryonale Stammzelltest (EST) ist ein validierter In-vitro-Embryotoxizit{\"a}tstest, der zur Untersuchung embryotoxischer Wirkungen von Chemikalien eingesetzt werden kann. W{\"a}hrend des zehnt{\"a}gigen Differenzierungsassays differenzieren sich die pluripotenten murinen embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) der Linie D3 in vitro in spontan kontrahierende Herzmuskelzellen. Dabei rekapitulieren sie Prozesse der fr{\"u}hen Embryogenese in vivo. Ein Zytotoxizit{\"a}tsassay mit D3-Zellen und ausdifferenzierten, adulten 3T3-Maus-Fibroblasten dient der Ermittlung allgemeiner zytotoxischer Effekte und unterschiedlicher Sensitivit{\"a}ten beider Zelllinien. Somit basiert der EST auf den beiden wichtigsten Mechanismen pr{\"a}nataler Toxizit{\"a}t, der St{\"o}rung der Differenzierung und der Zytotoxizit{\"a}t. Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe des EST das embryotoxische Potential der vier Chemikalien Trichostatin A (TSA), Methylazoxymethanolacetat (MAMac), Natriumdodecylsulfat (SDS) und Benzoes{\"a}ure (BA) abzusch{\"a}tzen. Dazu wurde mikroskopisch ermittelt, bei welcher Testsubstanzkonzentration in 50 \% der w{\"a}hrend der In-vitro-Differenzierung gebildeten Embryonalk{\"o}rperchen die Kardiomyozytendifferenzierung inhibiert wird (ID50). Außerdem wurde die halbmaximale Hemmkonzentration des Zellwachstums auf die beiden Zelllinien bestimmt (IC50D3 bzw. IC503T3). Als Erweiterung dieses konventionellen EST wurden mittels quantitativer Real Time-PCR an den Tagen 5, 7 und 10 der Differenzierung zus{\"a}tzlich Genexpressionsanalysen etablierter herzmuskelspezifischer Markergene (Mesoderm Posterior 1, Tag 5; Myosin light chain 1, Tag 7 und 10) durchgef{\"u}hrt. Deren Expression korreliert in den ES-Zellen mit der embryonalen Herzdifferenzierung in vivo und kann zur Ermittlung der von der Pr{\"u}fsubstanz hervorgerufenen halbmaximalen Hemmung der Genexpression in den Kardiomyozyten (IC50 Exp) herangezogen werden. Um letztlich embryotoxische Effekte in vivo auf Grundlage der ermittelten In-vitro-Daten absch{\"a}tzen zu k{\"o}nnen, wurden die ermittelten Parameter mittels eines f{\"u}r den EST empirisch abgeleiteten mathematischen Pr{\"a}diktionsmodells (PM) zur Klassifizierung der Testsubstanzen als nicht, schwach oder stark embryotoxisch herangezogen. F{\"u}r jede der Substanzen waren die ermittelten Halbhemmkonzentrationen in den {\"u}berwiegenden F{\"a}llen vergleichbar und f{\"u}hrten unter Verwendung des PMs im konventionellen und im molekularen EST zu deren identischer Klassifizierung. TSA wurde als „stark embryotoxisch" klassifiziert und beeinflusste insbesondere das Differenzierungspotential der ES-Zellen. Das als „schwach embryotoxisch" klassifizierte SDS wirkte auf die D3-Zellen st{\"a}rker differenzierungsinhibierend als zytotoxisch, hemmte jedoch das Wachstum der 3T3-Zellen bereits in deutlich niedrigeren Konzentrationen. MAMac und BA wurden als „nicht embryotoxisch" klassifiziert. Bei ihnen stand die zytotoxische Wirkung deutlich im Vordergrund. Diese Pr{\"a}diktionen stimmten mit In-vivo-Befunden {\"u}berein, was von der Stabilit{\"a}t und der Brauchbarkeit der im konventionellen und molekularen EST ermittelten Parameter zeugte. Einzige Ausnahme war das als Entwicklungsneurotoxin in vivo bekannte MAMac. Da der EST auf mesodermaler Differenzierung basiert, k{\"o}nnen spezifische Effekte auf neuronale Entwicklungsprozesse offenbar nicht vollst{\"a}ndig erfasst werden. Substanzkonzentrationen, die sich als differenzierungsinhibierend auf die morphologische Kardiomyozytendifferenzierung erwiesen haben, f{\"u}hrten auch zu einer messbaren Repression der herzmuskelspezifischen Genexpression. Dabei erwies sich die IC50 Exp als ebenso sensitiv wie die konventionellen Parameter und als nutzbringende Erg{\"a}nzung zu diesen, da sie bereits nach 5 bzw. 7 Tagen der In-vitro-Differenzierung eine mit dem mikroskopischen Parameter {\"u}bereinstimmende Einsch{\"a}tzung des embryotoxischen Potentials der Chemikalien in vivo erm{\"o}glichte. Genexpressionsanalysen weiterer differenzierungsspezifischer Gene k{\"o}nnen zus{\"a}tzlich zur Aufkl{\"a}rung zu Grunde liegender Mechanismen der Embryotoxizit{\"a}t von Testsubstanzen dienen. Somit kann der EST durch die Vorteile der Stammzelltechnologie und der Genexpressionsanalyse als neues pr{\"a}diktives Screening-Instrument zur fr{\"u}hzeitigen Detektion embryotoxischer Substanzeffekte in der pharmazeutischen und chemischen Industrie genutzt werden.},
  language  = {de}
}