Projekt som fick forskningsstöd 2007-2008
För 2007-2008 beslutade Forska Utan Djurförsök att ge anslag till 14 olika forskningsprojekt. De fick dela på totalt 1,5 miljoner kronor i forskningsanslag. Projekten beskrivs nedan utifrån forskarnas projektbeskrivningar i ansökningarna.
Datormodeller för prediktion av läkemedelstransport över cellmembran
Christel Bergström, Uppsala universitet
Cellmembranens effluxproteiner skyddar från okända ämnen, och kan även binda och kasta ut läkemedel ur cellen. När det sker i tarmen kan effekterna av läkemedlet utebli, om för låga koncentrationer når blodbanan. Flera läkemedel kan tävla om att binda till proteinet vilket ger en oförutsägbar absorption av respektive läkemedel och kan orsaka biverkningar. Vi ska identifiera läkemedel som binder till effluxproteiner i provrörsmodeller för att sedan skapa teoretiska modeller for prediktion av läkemedels proteininteraktion. Om vi lyckas kan det väsentligt minska antalet djurförsök i läkemedelsutvecklingen, då läkemedelskandidater med dålig absorptions- och/eller fördelningsprofil sorteras bort i datormodeller innan djurtester påbörjas.
Neurotoxiska mekanismer för akut, systemisk toxicitet studerade in vitro
Anna Forsby, Stockholms universitet
Vi utvecklar, förbättrar och validerar cellmodeller för test av kemikaliers giftighet vid engångsexponering (akut toxicitet). För att undersöka om ämnen har en toxisk effekt på nervsystemet använder vi tumörceller med nervcellsliknande egenskaper. Metoden bygger på kända molekylära mekanismer för akut toxicitet i nervceller, som resulterar i t ex medvetslöshet, andningsuppehåll, kramper och död. Vi samkör giftighetsdata från våra celler med resultat från cellmodeller för hur kemikalier tas upp och omvandlas i kroppen (toxikokinetik), för att beräkna toxisk dos för människa. Projektet ingår i ACuteTox, vars mål är att ersatta djurtester för akut toxicitet med snabbare, billigare och mer relevanta celltester, som bygger på kännedom om vilka molekylära mekanismer som är avgörande för giftigheten.
Neuronal cellmodell för detektion av milt ögonirriterande kemikalier
Anna Forsby, Stockholms universitet
Tester på kaniner används fortfarande för att undersöka om ämnen orsakar milda, ofarliga problem som att ögonen svider. Vi använder istället tumörceller med vissa nervcellsegenskaper, som vi tillfört en receptor (TRPV 1) som binder capsaicin (ämnet i chilipeppar som svider). Nu ska vi undersöka om dessa ”smärtkänsliga” celler kan upptäcka irriterande substanser från schampo och tvål. Bakomliggande mekanismer undersöks genom att ta reda på vilka substanser i hygienprodukter det är som gör att receptorn aktiveras. För att utvärdera cellmodellen ska samma produkter testas i ögonen på frivilliga försökspersoner och resultaten jämföras. Därefter ska metoden valideras och kan förhoppningsvis komplettera andra in vitro-metoder för att ersätta ögonirritationstester på kaniner.
RNA- interferens för att studera aktiviteten av nukleosidanaloger
Anna Fyrberg, Hälsouniversitetet, Linköping
Många patienter med blodcancer blir på sikt resistenta mot cellgifterna som används, då enzymer som aktiverar läkemedlen i cellen minskar eller försvinner. För att studera detta fenomen använder vi RNA-interferens för att minska aktiviteten av enzymer i cellmodeller. Korta RNA-fragment förs in i cellen och binder till cellens mRNA. Detta hindrar protein, i vårt fall de läkemedelsaktiverande enzymerna, från att bildas. Med metoden studerar vi enzymernas inverkan, resistensmekanismer och om nya celldödande substanser kan påverka celler som är resistenta mot de klassiska läkemedlen. Metoden kan även användas i annan farmakologisk forskning. RNA-interferens kan ibland ersätta knockout djur, dvs djur som fått en viss gen borttagen för att studera avsaknanden av proteinet som genen bildar.
Odling av stamceller från munepitel: funktionsbestämning med tonvikt på bioinformatisk transkriptanalys
Roland Grafström, Karolinska institutet
Grunden till cellförnyelse i slemhinnor studeras. Stamceller kartläggs från normal vävnad och i en tumörlinje. Med utgångspunkt från munepitel, har en serum-fri närningslösning visats stödja växt av både normala stamceller och tumörstamceller. Genuttrycksanalys har definerat skillnader mellan stamceller som odlas med och utan serum. Tumörlinjen uppvisar högre anrikning av stamceller än normala epitelceller. Etablering av metodik för stamcellsodling har stor betydelse för att finna nya alternativ till medicinsk forskning som tidigare bara kunnat utföras på djur. Serum-fri odling ger hög reproducerbarhet och undanröjer serum-beroende variationer. Tumörlinjer används oftast som alternativ till djurförsök, och stamcellslika egenskaper i tumörlinjer behöver kartläggas relativt normala celler.
Mikrokärntestet in vivo till in vitro: Mot en humancellsbaserad in vitro-modell för studier av kromosomskada i benmärgsceller
Jan Grawé, Uppsala universitet
Det finns inga fullgoda in vitro-tester för att testa om kemikalier orsakar kromosom-skador. EU:s nya kemikalielagstiftning kommer att leda till att tusentals sådana tester utförs i benmärg på gnagare med det s k mikrokärntestet (MK-test). Vi utvecklar ett test baserat på mänskliga erytrocyt-celler. Genom speciella odlingsbetingelser ska dessa utvecklas och reagera på kemikalier på i stort sett samma sätt som i kroppen. Vi ha satt upp odlingsmodellen och studerar för närvarande hur väl den efterliknar situationen hos människor. Nästa steg är att utsätta cellerna för kända kromosomskadande ämnen, för att se om de reagerar på samma sätt som motsvarande celler i kroppen. MK-test i erytrocyter skulle i många fall kunna ersatta MK-tester på djur. Test på humana celler ger troligen även mer relevanta resultat.
Reagens istället för djur: In Vitro Test för prediktion av allergiska överkänslighetsreaktioner
Per Hultman, Hälsouniversitetet, Linköping
Vårt mål är att utveckla ett celltest i form av ett testkit, som kan ersätta dagens djurtester för att förutsaga kontaktallergi (typ IV-allergi), och bli första testet som även kan förutsäga typ I-allergi (hypersensitivitet) vid test av läkemedel, kemikalier, kosmetika, födoämnen mm. Metoden baseras på cellkulturer från människa och modern genuttrycksteknologi. Cellinjer som i pilotförsök har visat lovande egenskaper för allergiprediktion har identifierats. Nu ska cellodlingsbetingelserna optimeras. Vi kartlägger också effekten av olika allergener på molekylär nivå, t ex genom att undersöka genpåslaget och cytokinutsöndringen vid exponering med kända allergener och kontrollsubstanser. Med kunskap om mekanismerna bakom allergireaktioner kan testet optimeras för att hitta fler allergirisker.
Användning av humana toxicitetsdata för utvärdering av in vitro-tester
Ada Kolman, Expertrådet AB, Sollentuna
För att utvärdera hur bra cellkultur- och djurtester är på att förutsäga hur skadliga kemikalier är för människor, har vi inom ramen för ACuteTox-projektet skapat en databas, AcuBase. Där samlas framför allt humana toxicitetsdata, men även djurdata samt data från celltester. Humana data är viktiga som referens för att utvärdera celltester och visa att dessa har en förmåga att förutsäga akut giftighet. Främst används blodkoncentrationsdata från publicerade fallbeskrivningar av akut förgiftning hos människor. Vi samarbetar även med forskargrupper som utvecklar celltester, för att med avancerad statistisk bearbetning jämföra humana data med deras celltestresultat. Målsättningen är att komma fram till om toxicitetstester på odlade celler kan fungera som alternativ till toxicitetstester på djur.
Studier av allergeners effekt på dendritiska celler – bas för in vitro-test av kemikaliers förmåga att orsaka sensibilisering
Malin Lindstedt, Lunds universitet
Vår grupp ingår i Sens-it-iv, ett EU-projekt som utvecklar nya, mer relevanta allergitestmetoder baserade på humana cellinjer, för att ersätta dagens djurförsök. Vi ska samodla epitel- och dendritiska celler (DC, immunförsvarets centrala regulatorer) för att efterlikna miljön i lunga och hud. Vi har analyserat 17 olika DC-populationer med transkriptionsanalyser av det humana genomet och fenotypering. Det visar att DC-populationer från blod, hud och tonsill är unika och har olika funktioner i immunforsvaret. De mest "DC-lika" in vitro-modellerna väljs och stimuleras med olika allergen för att avgöra om de svarar "DC-likt" på ämnen som leder till sensibilisering. För att identifiera vilka DC-markörer som är involverade används proteinmicroarrayer som mäter 140 humana DC-antigen samtidigt.
Att utveckla metoder för att ersätta testning och ”strain”-karakterisering på möss av agens för överförbara spongi-encefalopatier – prionsjukdomar - med ett djurfritt cellkulturbaserat alternativ
Tommy Linné, SLU, BMC, Uppsala
Vid forskning om prioner och prionsjukdomar som galna-kosjukan och scrapie används bl a möss som genmodifierats med priongener från andra arter. Hjärnmaterial från prionsjuka djur sprutas in i mössens hjärnor, varefter man söker tecken på nervsjukdom hos djuren under en tid innan de avlivas och undersöks. Målet med vårt projekt är att ta fram metoder för att direkt på cellkultur isolera, propagera och karakterisera scrapie-agens utan att använda möss eller andra djur. Cellkultursystemet kommer att bli ett attraktivt alternativ för forskarna eftersom det är känsligare än biologisk test på möss, tar kortare tid och är minst 10 till 100 ggr billigare. Cellkulturen som används är en existerande cell-linje från hamster (BHK) som går att adaptera till serumfri odling.
Modeller för effektivare teststrategier i kemikaliekontrollen
Christina Rudén, KTH, Stockholm
Vi utvecklar en ny modell for stegvis toxicitetstestning av kemikalier genom att kombinera toxikologi, beslutsteori och etik. Det stora antalet kemikalier som ska testas pga krav i EU:s nya kemikalielagstiftning innebär en helt ny situation, som ställer helt nya krav på de testsystem som ska användas. Hur effektiv en test, eller en kombination av tester, är avgörs av kostnaderna och den mängd risk-relevant information som genereras. Vår modell tar hänsyn till kostnader i pengar och även kostnader för djurs lidande. Vi ska kvantifiera djurs lidanden i olika testmetoder, så att de går att jämföra på ett rättvisande sätt. Hänsyn tas även till antalet djur som används. Detta kan leda till att effektiviteten hos olika testmetoder omvärderas, och bidra till färre plågsamma djurtester.
Klinisk betydelse av immunkomplexreglerad cytokinproduktion och autoantikroppar vid reumatisk sjukdom
Johan Rönnelid, Uppsala universitet
Reumatoid artrit (RA) är en plågsam sjukdom som drabbar många. Vid RA angrips kroppens vävnader av det egna immunsystemet. Immunförsvarets antikroppar kan klumpa ihop sig till så kallade immunkomplex (IC), som har betydelse i utvecklingen av reumatologiska sjukdomar. Vi studerar IC och immunförsvarets reaktioner med mänskliga celler. Målet är att utveckla provrörsmetoder för att mäta immunkomplex-effekter och studera vad de har för betydelse för sjukdomsutveckling och fortsatt sjukdom. Det kan leda till nya behandlingsmetoder. Då cellytereceptorer av betydelse för sjukdomsutveckling bara finns hos människor och apor och inte hos de vanliga försöksdjuren har våra provrörsmetoder fördelar vid sådana studier. Modellen har fått internationell uppmärksamhet.
Human stamcellsmodell för utvärdering av läkemedels-inducerad toxicitet: Karaktärisering av biotransformationsenzymer i hepatocyt-lika celler från humana embryonala stamceller
Therese Söderdahl, Karolinska Institutet
Miljöföroreningar och läkemedel kan ge skador genom omvandling, s k biotransformation, till reaktiva (skadliga) föreningar. Det sker främst i levern och kan orsaka leverskador. Levern kan även läcka reaktiva produkter som skadar andra vävnader. För att ta reda på om ämnen omvandlas till skadliga produkter används idag djur eller cellsystem som inte återger komplexiteten hos levern. Leverceller utvecklade ur humana embryonala stamceller (hESC) kan bli bättre modeller, men vi måste veta att de lever-enzymer som behövs för metabolism till reaktiva föreningar finns i cellerna och att modellsystemet kan upptäcka och reparera skador på det genetiska materialet. Vi ska även studera celler från olika donatorer eftersom enzymerna kan variera - individer kan reagera olika på samma kemikalier och läkemedel.
Toxicitetsstudier av hormonstörande ämnen på humana binjureceller (H295R)
Erik Ullerås, SLU, Uppsala
En rad miljöföroreningar, industrikemikalier, bekämpningsmedel och läkemedel har visats ha toxisk effekt på binjurens hormonproduktion. Det kan försämra förmågan att hantera fysisk och psykisk stress och orsaka allvarliga skador och sjukdomar. Det är viktigt att ta reda på mekanismen för den toxiska effekten och utveckla nya, bättre metoder för att testa om kemikalier är binjuretoxiska. Ett alternativ till dagens tester på möss är att använda odlade mänskliga celler. Cell-linjen H295R, från en binjuretumör, producerar hormoner på liknande sätt som i kroppen. Vi ska kartlägga hormonproduktionens reglering på gennivå i cellerna och studera molekylära mekanismer för några binjuretoxiska ämnen. Målet är att utveckla en in vitro-modell för studier av binjuretoxicitet.
