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Botulinum Neurotoxin Weniger Tierversuche – Zellähnliche Nanokompartimente für den Toxin-Nachweis

| Autor / Redakteur: Oliver Weingart* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Forscher der ETH Zürich haben einen Test entwickelt und zum Patent angemeldet, der helfen könnte tausende von Tierversuche zu vermeiden. Dafür müssten die liposomalen Nanokompartimenten in der Chargenkontrolle pharmazeutischer Präparate mit Botulinum Neurotoxin zum Einsatz kommen.

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Abb.1: Wirkmechanismus von Botulinum Neurotoxin am Motoneuron (verändert nach Lalli et al. 2003 [8]).
Abb.1: Wirkmechanismus von Botulinum Neurotoxin am Motoneuron (verändert nach Lalli et al. 2003 [8]).
(Bild: ETH Zürich)

Pharmazeutische Präparate wie Botox, Bocouture oder Azzalure sind heutzutage weltweit zur Behandlung von Falten und Krähenfüßen im Einsatz. Auch über die Schönheitschirurgie hinaus finden sich immer mehr Anwendungsfelder dieser Präparate, deren aktiver Bestandteil das so genannte Botulinum Neurotoxin (BoNT) ist. Neben Schielen, unkontrollierten Muskelzuckungen, oder der Behandlung des berüchtigten Tennisellbogens wurde das Medikament zuletzt unter anderem für die Behandlung einer speziellen Form der Inkontinenz zugelassen [1, 2]. Von Experten wurde das Toxin zum Teil bereits schon als das Aspirin des 21. Jahrhunderts bezeichnet.

Botulinum Neurotoxin als Erreger von Botulismus

Ursprünglich jedoch war der Ruf des Toxins bei weitem nicht so gut. Noch bis Anfang des vergangenen Jahrhunderts war Botulinum Neurotoxin vor allem bekannt als Ursache einer häufig tödlich verlaufenden Form von Lebensmittelvergiftung, dem so genannten Botulismus [3]. Durch unsachgemäße Konservierung von Lebensmitteln konnte es zur Kontamination mit dem Bakterium Clostridium botulinum kommen. Vor allem in Lebensmitteln, die in Abwesenheit von Sauerstoff hergestellt wurden (z.B. Wurstbüchsen) konnte das Bakterium wachsen und das Botulinum Neurotoxin produzieren. Bei Verzehr des kontaminierten Lebensmittels kam es anschließend zu heftigen Vergiftungserscheinungen und bereits wenige Mikrogramm konnten tödliche Folgen haben. Man geht heute davon aus, dass es sich bei dem Toxin um die giftigste dem Menschen bekannte Substanz handelt. So wirkt Botulinum Neurotoxin bis zu 100mal tödlicher als jedes andere natürliche Gift und mehr als 5000mal giftiger als jeder künstlich hergestellter chemischer Kampfstoff [4]. Aus diesem Grund bestehen für die Zulassung der entsprechenden pharmazeutischen Produkte (z.B. Botox) strenge Kontrollen um zu garantieren, dass die Patienten keinem Risiko ausgesetzt sind [5].

Maustest zur Chargenkontrolle Botulinum-Neurotoxin-haltiger Pharmazeutika

Um die Giftigkeit, die so genannte Toxizität, des Toxins, in jeder hergestellten Charge exakt zu bestimmen wird von den meisten Herstellern BoNT-haltiger Pharmazeutika bisher der sogenannte Maus-LD50-Test durchgeführt. Bei diesem Testverfahren werden Versuchstieren unterschiedliche Verdünnungen des Präparates injiziert. Anschließend wird beobachtet welche Tiere klinische Symptome einer Vergiftung entwickeln die spätestens 96 Stunden nach der Injektion zum Tod führen können. Bedingt durch das Leiden, dass die Tiere in dieser Zeit durchleben wird der Maus-LD50-Test von den dafür zuständigen Zulassungsbehörden dem Schweregrad 3 (größtmögliches Leiden für das Tier) zugeordnet.

Infolge des weltweit zunehmenden Verbrauchs an BoNT-haltigen Pharmazeutika werden entsprechend außerordentlich viele Maustests durchgeführt. Des Weiteren werden die Tests häufig in der medizinischen Diagnostik verwendet um Verdachtsfälle von Botulismus (Intoxikation mit Botulinum Neurotoxin) zu verifizieren – z.B. von Gesundheitsämtern wie der amerikanischen Behörde CDC. Da die Hersteller bis auf wenige Ausnahmen keine Zahlen zu den durchgeführten Maustests veröffentlichen, lässt sich das tatsächliche Ausmaß der Tierversuche nur erahnen. Tierschutzorganisationen etwa gehen von einer Zahl um die 600 000 Mäuse pro Jahr aus [6].

Zum Vergleich: in der ganzen Schweiz, mit allen dort beheimateten Pharmafirmen und Forschungseinrichtungen (die nicht BoNT-haltige Pharmazeutika produzieren) wurden im Jahr 2011 etwa genauso viele Versuche durchgeführt (Schweizer Bundesamt für Veterinärwesen).

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