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Ausgezehrt und kaputt gespart, aber gefragt wie selten zuvor

Schließen sich Universitäts-Toxikologen eines Bundeslandes zusammen, ist das eine Nachricht wert. Denn die Disziplin steht auf der Roten Liste. Nur im „Ländle“ rechtfertigt die Zahl der an Universitäts-Instituten tätigen Toxikologen eine Vernetzung. Das Fatale daran: Die Kompetenz der selten gewordenen Species toxicologicus wird mehr denn je benötigt.

So hatte die Klage der Vertreter des Fachs beim 3. Symposium des ToxNet BW in Ulm über den jahrelangen Aderlass in Forschung und Lehre beinahe etwas Rituelles. Das Lamento ist nicht neu und kommt aus den Reihen von Industrie (VCI) und Wissenschaft (Wissenschaftsrat und DFG) gleichermaßen.
Dieser Trend ist nach Aussagen der in Ulm versammelten Toxikologen zwar gestoppt, doch weiterhin beklagt das Fach einen „schmerzhaften massiven Verlust von Instituten und Lehrstühlen in Deutschland und Europa.“ An vielen Uni-Instituten gibt es lediglich die Pharmakologie, die gleichzeitig auch die Toxikologie vertritt.

REACH legt Mangel bloß

Dieser Mangel wird einer größeren Öffentlichkeit im Zusammenhang mit REACH (Registrierung, Evaluierung und Autorisierung chemischer Stoffe) allmählich bewusst. Bei dieser Art europäischem Chemikalien-TÜV sollen rund 30.000 Alt-Chemikalien auf ihre Sicherheit überprüft werden. Dazu braucht es Toxikologen. 2006 mahnte die Chemie-Lobby bereits: Die „akademische Toxikologie Deutschland (ist) durch schleichende Auszehrung der für Forschung und Lehre zur Verfügung stehenden Ressourcen ernsthaft in ihrer Leistungsfähigkeit gefährdet“. Inzwischen gibt es in Deutschland vier industriegesponserte Toxikologie-Masterstudiengänge.

Ausgeblutet, warum?

Toxikologisches Know-how ist in Unis, Forschungsstätten, Industrie (Chemie, Pharma) und Behörden begehrt. Und doch leidet das Fach an Ausblutung. Die Suche nach Ursachen bringt viele Antworten: eine überalterte Toxikologie, die sich nach dem vereinigungsbedingten Sparzwang leicht „wegkürzen“ ließ; schlechte Eigen-PR; eine häufig in der Medizin verortete Toxikologie, die dort fremdelt, weil es dem Kliniker, so der Tübinger Toxikologe Michael Schwarz, „nicht auf Anhieb klar ist, wozu man dieses Fach braucht“.

Ihre Anwendungsnähe machte sie grundlagenorientierten Wissenschaftlern verdächtig. Dieser „schlechte Ruf“ hängt ihr nach Ansicht des Konstanzer Toxikologen Alexander Bürkle immer noch an. Andere Vertreter des Fachs wie der Ulmer Holger Barth meinen, dass die herkömmliche Toxikologie nicht rechtzeitig auf den Fortschrittszug gesprungen sei, zu sehr im Beschreibenden verharrte und deshalb für Forscher wenig attraktiv gewesen sei.

Ein sehr weites Feld

Die Humantoxikologie hat sich aus Medizin und Pharmakologie heraus zu einem eigenständigen naturwissenschaftlichen, stark interdisziplinären Fachgebiet entwickelt. Dazu gehören Allgemeine Toxikologie, Lebensmitteltoxikologie, Regulatorische Toxikologie (Grenzwerte), Arbeitstoxikologie (Giftkunde von Arbeitsstoffen, MAK), Ökotoxikologie, Immuntoxikologie, Reproduktionstoxikologie, Klinische Toxikologie sowie Teststrategien bei der Sicherheitsprüfung von Arzneimitteln und Chemikalien. Für das Verständnis dieser Fächer werden grundlegende Kenntnisse in Biochemie, Biologie, Chemie, Genetik und Physiologie benötigt. Ein Blick in das Kursangebot zur Weiterbildung als Fachtoxikologe für Naturwissenschaftler veranschaulicht das weite Spektrum.

Seit 2006 Austausch bei Symposien

Eine vergleichsweise dichte Präsenz weist die Toxikologie in den Universitäten im Südwesten auf. © BW-ToxNet

Baden-Württembergs universitäre Toxikologie hat die kritische Masse, um sich überhaupt zu vernetzen. (Anzumerken bleibt, dass auch im Ländle die Toxikologie nicht ungerupft blieb: Im Jahr 2000 wurde das Tübinger Institut für Toxikologie der Pharmakologie einverleibt, ein 1999 von der damaligen Hoechst AG für die Mannheimer Uni gestiftete Toxikologie-Professur wurde rasch „umgewidmet“.) Der lose Zusammenschluss, den der inzwischen emeritierte Konstanzer Albrecht Wendel angeregt hat, veranstaltet seit 2006 Symposien. Die treibenden Kräfte sind der Tübinger Michael Schwarz und sein Konstanzer Kollege Alexander Bürkle.

Dieses Jahr trafen sich auf dem Ulmer Eselsberg 60 „fertige“ und angehende Toxikologen aus Karlsruhe, Tübingen, Freiburg, Konstanz und Ulm und berichteten und diskutierten über neue Vorhaben. Auch Vertreter der regionalen Pharma-Industrie trugen vor. ToxNet BW will die Lehre und Forschung des Faches auf Landesebene verbessern, den wissenschaftlichen Austausch befördern und mittelfristig gemeinsame Forschungsziele umsetzen.

Beste Berufsaussichten

Prof. Michael Schwarz © Uni Tübingen

Von der Auszehrung des Fachs an deutschen Universitäten profitieren jetzt angehende Toxikologen. Der Stellenmarkt ist abgegrast, Headhunter werden eingesetzt, die Berufsaussichten in Industrie, Verwaltung und Forschung sind optimal, sagt Michael Schwarz.

Der Toxikologe ist am Tübinger Institut für Pharmakologie und Toxikologie in der Toxikologie Fachgesellschaft innerhalb der Deutschen Gesellschaft  für experimentelle und klinische Pharmakologie und Toxikologie für die Ausbildung der Naturwissenschaftler zum Fachtoxikologen zuständig.

Heterogene Forschungsschwerpunkte im Land

Die Forschungsschwerpunkte der Toxikologie in Baden-Württemberg sind so heterogen wie das Fach selbst. Am KIT in Karlsruhe ist die Toxikologie nach Auskunft von Manfred Metzler am (Uni-)Institut für Lebensmittelchemie und Lebensmitteltoxikologie in der naturwissenschaftlichen Fakultät auf dem Campus Süd angesiedelt. Die zwei Professuren sind lebensmitteltoxisch ausgerichtet, haben Pflanzeninhaltsstoffe oder Kontaminanten wie Schimmelpilzgifte (ein vom Land seit 2005 geförderter Forschungsschwerpunkt) im Blick.

Mit der Aufklärung der molekularen Grundlagen normaler und krankhafter Prozesse im Körper von Mensch und Tier beschäftigt sich das vormals dem Forschungszentrum zugehörige Institut für Toxikologie und Genetik (ITG) am KIT (Campus Nord). Dort beschäftigen sich zwei Arbeitsgruppen mit toxikologischen Fragen: Die AG des Institutschefs Uwe Strähle, der auch eine Professur in Heidelberg innehat, will den (durchsichtigen) Zebrafisch-Embryo als molekulares toxikologisches Testsystem entwickeln. Mit den toxikologischen Auswirkungen von Genotoxinen (vor allem PAK) und Nanomaterialien auf molekularer Ebene beschäftigt sich die Arbeitsgruppe von Carsten Weiss.

An der Konstanzer Universität sind mehrere Toxikologie-Professuren vertreten. Mit molekularen Mechanismen der DNA-Reparatur und deshalb viel mit der Cancerogenese beschäftigt sich Alexander Bürkle (Abteilung Molekulare Toxikologie). Die Uni am Bodensee verfügt auch über eine Professur für Umwelttoxikologie (Prof. Dr. Daniel R. Dietrich). Darüber hinaus ist an der Konstanzer Universität der Stiftungslehrstuhl für In-vitro-Methoden zum Tierversuchersatz der Schweizer Doerenkamp-Zbinden Stiftung (Marcel Leist) angesiedelt.
An der Ulmer Universität beschäftigt sich Holger Barth mit Bakteriengiften in zweierlei Hinsicht: zum einen mit der Charakterisierung molekularer und zellulärer Wirkmechanismen, zum anderen mit deren pharmakologischer Anwendung. Das Freiburger Institut für experimentelle und klinische Pharmakologie und Toxikologie am Uniklinkum mit Klaus Aktories an der Spitze beschäftigt sich ebenfalls mit bakteriellen Toxinen. Im Mittelpunkt der Studien stehen Toxine wie beispielsweise Clostridium botulinum C3, die auf das Zytoskelett wirken.

Am Tübinger Institut für experimentelle und klinische Pharmakologie und Toxikologie betreibt Michael Schwarz chemische Cancerogenese. Er untersucht das Risiko krebserzeugender Verbindungen. Schwarz ist auch an EU-Projekten zur Entwicklung alternativer Testmethoden beteiligt, die mit enormen Erwartungen konfrontiert werden, seit Forscher (Hartung et al.) hochgerechnet haben, dass laut Chemie-TÜV die Zahl der Tierversuche und damit auch die Kosten die amtlichen Schätzungen um ein Vielfaches übersteigen.

Dilemma: Keine komplexen Sicherheitstests ohne Tierversuch

Das Dilemma, in dem Regulatoren, Industrie und Forschung stecken, besteht darin, dass an Alternativen zum Tierversuch in Europa (vgl. Progress-Report) und anderswo (in USA über das NIH) sehr wohl gearbeitet wird, aber komplexe Sicherheitstests der systemischen Toxikologie zu Kanzerogenität oder Teratogentität ohne Tierversuche nicht auskommen. Zu diesem Ergebnis eines von der deutschen Fachgesellschaft beauftragten Gutachtens waren Fachleute bereits 2008 gelangt (Lilienblum, W. et. al.).

Die Zahl der Tierversuche zu verringern (bei Tests, die direkt auf der Haut messbar seien beispielsweise) hält Schwarz für realistisch, für illusorisch vorerst den Verzicht auf Tierversuche im kommenden Jahrzehnt.

Was der deutschstämmige US-Forscher Hartung moniert hatte („The problem is that REACH will exceed the test capacities in Europe“), bestätigt der Tübinger Toxikologe Schwarz für die Reproduktionstoxikologie. Dort warten 2.000 bis 3.000 Chemikalien auf ihre reproduktionstoxische Prüfung, auf Zwei-Generationen-Studien, wozu bis zu 3.200 Nager (meist Ratten) pro Studie nötig sind. Diese Untersuchungen sind kostspielig und langwierig bei einer durchschnittlichen Lebensdauer von 1,5 bis drei Jahren. Solche Studien für alle 3.000 Chemikalien durchzuführen, übersteigt nach Schwarz’ Worten die weltweite Kapazität an toxikologischen Instituten.

Toxikologie bietet spannende Grundlagenforschung

Mag die Entwicklung alternativer Methoden viel länger dauern als erhofft und damit der Paradigmenwechsel der Toxikologie des 21. Jahrhunderts weiter auf sich warten lassen, eines scheint sich für das Fach bereits heute abzuzeichnen: Für den wissenschaftlichen Nachwuchs wird die Toxikologie spannender, denn die USA und Europa pumpen viel Geld in die Grundlagenforschung. Die Amerikaner basteln nach den Worten von Carsten Weiss gerade an einer Revolution: Sie wollen humane In-vitro-Systeme etablieren, weil In-vivo-Modelle keine prädiktive Aussagekraft hätten.

Literatur/Quellen:
Lilienblum, W., Dekant, W. et al.: Alternative methods to safety studies in experimental animals: role in the risk assessment of chemicals under the new European Chemicals Legislation (REACH), Archives of Toxicology 2 (4), 211-236 (2008) 211-236 (2008) ,DOI 10.1007/s00204-008-0279-9.

EU-Kommissions-Fortschrittsbericht zu alternativen Testmethoden (herunterladbar: unter https://www.gesundheitsindustrie-bw.dewww.nks-lebenswissenschaften.de/aktuelles/Download/dat_/fil_846)

National Toxicology Program der USA: https://www.gesundheitsindustrie-bw.dentp.niehs.nih.gov/
Thomas Hartung /Costanza Rovida: Chemical regulators have overreached, in:  Nature 460, 1080-1081 (27 August 2009) | doi:10.1038/4601080a

Gilbert, Natasha, Chemical-safety costs uncertain, in: Nature Vol. 460/27. August 2009, p. 1065

VCI (Hrsg.): Empfehlungen des VCI zur Toxikologieausbildung im Rahmen von Master-Studiengängen für Studierende der Chemie und verwandter Fächer, Oktober 2006.

ZEBET - Zentralstelle zur Erfassung und Bewertung von Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch: https://www.gesundheitsindustrie-bw.dewww.bfr.bund.de/cd/1433

Glossar

  • Bakterien sind mikroskopisch kleine, einzellige Lebewesen, die zu den Prokaryoten gehören.
  • Desoxyribonukleinsäure (DNS / DNA) trägt die genetische Information. In den Chromosomen liegt sie als hochkondensiertes, fadenförmiges Molekül vor.
  • Ein Gen ist ein Teil der Erbinformation, der für die Ausprägung eines Merkmals verantwortlich ist. Es handelt sich hierbei um einen Abschnitt auf der DNA, der die genetische Information zur Synthese eines Proteins oder einer funktionellen RNA (z. B. tRNA) enthält.
  • Mit Kompetenz im biologischen Sinn ist die Eigenschaft eines Bakteriums gemeint, DNA von außen aufnehmen zu können.
  • Biochemie ist die Lehre von den chemischen Vorgängen in Lebewesen und liegt damit im Grenzbereich zwischen Chemie, Biologie und Physiologie.
  • Toxizität ist ein anderes Wort für Giftigkeit.
  • Molekular bedeutet: auf Ebene der Moleküle.
  • Die Pharmakologie ist eine Wissenschaft, die sich mit der Wechselwirkung zwischen Arzneimitteln und Organismen befasst. Dabei gibt es zwei Verfahren zur Beurteilung: Die Pharmakokinetik beschreibt die Aufnahme, Verteilung, Verstoffwechselung und Ausscheidung des Wirkstoffs, die Pharmakodynamik beschreibt die Wirkung des Arzneimittels im Organismus.
  • Physiologie ist die Lehre von den biochemischen und physikalischen Vorgängen in Zellen, Geweben und Organen der Lebewesen.
  • Heterogenität bedeutet Ungleicheit bzw. Verschiedenheit in der Struktur.
  • Drastische Änderung eines bisher vorhandenen Denkmusters. Durch die Änderung wird eine völlig neue Grundlage für die Wissenschaft und die Forschung geschaffen. In der Biologie wird zum Beispiel die Evolution als Paradigmenwechsel zur Schöpfung angesehen.
Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/ausgezehrt-und-kaputt-gespart-aber-gefragt-wie-selten-zuvor/