@phdthesis{Zwicker2017,
  author    = {Paula Zwicker},
  title     = {Proteom- und Transkriptom-Analysen zur Bestimmung der Immuntoxizit{\"a}t ausgew{\"a}hlter Naturstoffe},
  journal    = {Proteome and transcriptome analysis for the determination of the immunotoxicity of selected natural compounds},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002944-7},
  year      = {2017},
  abstract  = {Der Einsatz von Tierversuchen in Forschung und Entwicklung nimmt trotz fortschreitender Optimierung von Testmethoden und –verfahren weiter zu. Zeitgleich werden fortw{\"a}hrend neue Substanzen isoliert oder synthetisiert, deren Wirkungen auf den humanen Organismus und speziell das Immunsystem nicht bekannt sind. In vitro Methoden stellen deshalb sowohl eine g{\"u}nstige und schnelle als auch eine ethisch unbedenkliche Alternative zu Tierversuchen dar. In der vorliegenden Arbeit sollten proteom- und transkriptombasierte Methoden dazu dienen, immuntoxische Eigenschaften von Naturstoffen zu identifizieren und diese Verfahren als Alternative zu Tierversuchen zu etablieren. Dazu wurden zwei humane Immunzelllinien mit Naturstoffen behandelt und das intrazellul{\"a}re Proteom sowie das Transkriptom spezifischer Biomarker-Gene analysiert. Zus{\"a}tzlich dienten weitere Methoden wie Metaboliten-, Zellzyklus- und Apoptoseanalysen sowie die Identifizierung intrazellul{\"a}rer reaktiver Sauerstoffspezies dazu, Ergebnisse zu verifizieren oder zus{\"a}tzliche Informationen zu erhalten. Wie zu erwarten war, zeigten die Proteomanalysen, dass sowohl immuntoxische als auch nicht-immuntoxische Substanzen eine breite Wirkung auf das intrazellul{\"a}re Proteom haben. Vor allem Proteine, die in den allgemeinen Metabolismus, zellul{\"a}re Prozesse und Prozesse der Informationsverarbeitung involviert sind, wurden durch die Behandlung mit den Substanzen in ihrer relativen Menge auf den 2D-Gelen ver{\"a}ndert. Allein durch die Zuordnung von Proteinen zu Stoffwechselwegen war eine Abgrenzung immuntoxischer und nicht immuntoxischer Substanzen nicht m{\"o}glich. Dennoch gibt die Methode einen Einblick in die Wirkungsweise der Substanzen, wodurch Wirkmechanismen entschl{\"u}sselt und Reaktionen auf das Immunsystem abgeleitet werden k{\"o}nnen. Dies wird vor allem nach der Behandlung der Zellen mit Tulipalin A und Helenalin deutlich, da auch allgemeine Stoffwechselwege wie die Purinsynthese und die anaerobe Glykolyse einen Einfluss auf das Immunsystem haben. Zus{\"a}tzlich zu den allgemeinen Stoffwechselwegen wurden einzelne Proteine in ihrer Abundanz ver{\"a}ndert, die in Reaktionen des Immunsystems wie der Zytokinbildung oder der Bildung von MHC-Molek{\"u}len involviert sind. Au{\"s}erdem konnten Biomarker f{\"u}r Immuntoxizit{\"a}t auf Proteomebene entwickelt werden. Mit Hilfe dieser Daten war eine Klassifizierung der Substanzen nach ihrer Immuntoxizit{\"a}t m{\"o}glich. Anhand dieser Analysen wurden die Testsubstanzen Tulipalin A, Helenalin, Vincristin und Cannabidiol als immuntoxisch klassifiziert. Die Klassifizierung der Substanzen als immuntoxisch aufgrund der Biomarker-Proteine und Stoffwechselwege konnte durch die Anwendung von Transkriptom-Biomarkern best{\"a}tigt werden. Neben den {\"u}ber 2D-Gelelektrophorese-basierten Proteomanalysen getesteten Substanzen wurden auch Bisphenol A und Ergosterolperoxid aufgrund der Transkriptombiomarker als immuntoxisch klassifiziert. Agaritin und p-Tolylhydrazin sowie der Bisphenol A bis(2,3-dihydroxypropyl) ether haben keine immuntoxische Wirkung. Neben den Proteom-basierten Methoden dient der entwickelte Entscheidungsbaum basierend auf verschiedenen Methoden als Grundlage f{\"u}r die Immuntoxizt{\"a}tsklassifizierung. Mit dem erstellten Entscheidungsbaum konnten beispielsweise Cyclosporin A, Helenalin und Tulipalin A durch die Anwendung gezielter Tests als immuntoxisch eingestuft werden, w{\"a}hrend Mannitol als nicht-immuntoxisch best{\"a}tigt wurde. Zusammenfassend war es mittels in vitro Methoden m{\"o}glich, die Immuntoxizit{\"a}t verschiedener Naturstoffe zu identifizieren. Neben Proteom-basierten Methoden wurden auch Transkriptom- sowie funktionelle und Metabolomanalysen genutzt. Eine Validierung der Ergebnisse mit weiteren bekannten immuntoxischen und nicht-immuntoxischen Substanzen w{\"u}rde eine Anwendung als Alternative zu Tierversuchen f{\"u}r eine erstes Screening Testung neuer Substanzen erm{\"o}glichen und so sowohl Zeit und Kosten sparen als auch ethische Bedenken minimieren.},
  language  = {de}
}