@phdthesis{Reiser2023,
  author    = {Reiser, Pia},
  title     = {Das Adverse Outcome Pathway (AOP) - Konzept als Grundlage f{\"u}r die Entwicklung mechanistischer tierversuchsfreier Ans{\"a}tze: Eine Fallstudie {\"u}ber Nephrotoxizit{\"a}t initiiert durch rezeptorvermittelte Endozytose und lysosomalen Overload},
  doi       = {10.25972/OPUS-31804},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-318046},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Zur Verbesserung der Pr{\"u}fung und Risikobewertung der zunehmenden Menge von Chemikalien und Arzneimitteln, gilt es neue Alternativen in Form von in vitro Pr{\"u}fmethoden mit mechanistisch relevanten Endpunkten zu finden. Einen solchen Rahmen bietet das konzeptionelle Konstrukt des Adverse Outcome Pathway (AOP)- Konzepts. Es erzeugt auf der Basis bestehenden Wissens einen mechanistischen und kausalen Zusammenhang mit Hilfe von mehreren Schl{\"u}sselereignissen (Key Event [KE]) zwischen einem initierenden molekularen Ereignis (Molecular Initiating Event [MIE]) und einem adversen Effekt (Adverse Outcome [AO]) auf biologischer Ebene. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der AOP „Rezeptorvermittelte Endozytose und lysosomaler Overload f{\"u}hren zu Nephrotoxizit{\"a}t" am Zellkulturmodell proximaler Nierentubuluszellen weiterentwickelt. Es wurden in vitro Assays f{\"u}r die Zelllinien RPTEC/TERT1 (Mensch) und NRK-52 E (Ratte) f{\"u}r jedes KE etabliert. In dem AOP wird die Initiierung der Sch{\"a}digung des Nierengewebes durch rezeptorvermittelte Endozytose der Substanzen (MIE) mit folgendem lysosomalem Overload (KE 1) und der lysosomalen Membranruptur (KE 2) beschrieben. Es kommt zur Zellsch{\"a}digung (KE 3) und endet mit einem Schaden auf Organebene (AO). F{\"u}r KE 1 erfolgte die Visualisierung des lysosomal-assoziierten Membranproteins (lysosomal-associated Membranprotein [LAMP]) und in KE 2 die Darstellung der Protease Cathepsin D (CTSD) mittels Immunfluoreszenz. F{\"u}r KE 3 wurden spezifische Toxizit{\"a}tsdaten der Testsubstanzen mit dem CellTiter-Glo® Lumineszenz-Zellviabilit{\"a}tstest generiert. Gew{\"a}hlte Stressoren f{\"u}r den AOP war die Gruppe der Polymyxin-Antibiotika (Polymyxin B, Colistin, Polymyxin B Nonapeptid), das Aminoglykosid Gentamicin, das Glykopeptid Vancomycin sowie Cadmiumchlorid. In Zusammenschau der Ergebnisse der drei KEs war die Rangfolge der Auswirkungen der drei Polymyxin-Derivate {\"u}ber alle KEs konsistent. Polymyxin B erwies sich als aktivste Substanz, w{\"a}hrend Polymyxin B Nonapeptid die geringsten Auswirkungen zeigte. Als Ausblick in weiterf{\"u}hrenden Analysen der Arbeitsgruppe konnten bei Cadmiumchlorid trotz einer signifikanten Zytotoxizit{\"a}t (KE 3) nur geringe Auswirkungen in der LAMPExpression (KE 1) aufgezeigt werden. Des Weiteren erfolgte die Erstellung von Response-Response-Analysen, um mittels vorgeschalteter Schl{\"u}sselereignisse nachfolgende Effekte vorhersagen zu k{\"o}nnen. Projektpartner der Universit{\"a}t Utrecht entwickelten dar{\"u}ber hinaus eine quantitative in vitro in vivo Extrapolation (QIVIVE) mittels eines physiologisch basierten pharmakokinetischen (PBPK) Modells.},
  subject      = {Nephrotoxizit{\"a}t},
  language  = {de}
}
@article{JarzinaDiFioreEllingeretal.2022,
  author    = {Jarzina, Sebastian and Di Fiore, Stefano and Ellinger, Bernhard and Reiser, Pia and Frank, Sabrina and Glaser, Markus and Wu, Jiaqing and Taverne, Femke J. and Kramer, Nynke I. and Mally, Angela},
  title     = {Application of the adverse outcome pathway concept to in vitro nephrotoxicity assessment: kidney injury due to receptor-mediated endocytosis and lysosomal overload as a case study},
  series = {Frontiers in Toxicology},
  volume    = {4},
  journal   = {Frontiers in Toxicology},
  issn      = {2673-3080},
  doi       = {10.3389/ftox.2022.864441},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-284796},
  year      = {2022},
  abstract  = {Application of adverse outcome pathways (AOP) and integration of quantitative in vitro to in vivo extrapolation (QIVIVE) may support the paradigm shift in toxicity testing to move from apical endpoints in test animals to more mechanism-based in vitro assays. Here, we developed an AOP of proximal tubule injury linking a molecular initiating event (MIE) to a cascade of key events (KEs) leading to lysosomal overload and ultimately to cell death. This AOP was used as a case study to adopt the AOP concept for systemic toxicity testing and risk assessment based on in vitro data. In this AOP, nephrotoxicity is thought to result from receptor-mediated endocytosis (MIE) of the chemical stressor, disturbance of lysosomal function (KE1), and lysosomal disruption (KE2) associated with release of reactive oxygen species and cytotoxic lysosomal enzymes that induce cell death (KE3). Based on this mechanistic framework, in vitro readouts reflecting each KE were identified. Utilizing polymyxin antibiotics as chemical stressors for this AOP, the dose-response for each in vitro endpoint was recorded in proximal tubule cells from rat (NRK-52E) and human (RPTEC/TERT1) in order to (1) experimentally support the sequence of key events (KEs), to (2) establish quantitative relationships between KEs as a basis for prediction of downstream KEs based on in vitro data reflecting early KEs and to (3) derive suitable in vitro points of departure for human risk assessment. Time-resolved analysis was used to support the temporal sequence of events within this AOP. Quantitative response-response relationships between KEs established from in vitro data on polymyxin B were successfully used to predict in vitro toxicity of other polymyxin derivatives. Finally, a physiologically based kinetic (PBK) model was utilized to transform in vitro effect concentrations to a human equivalent dose for polymyxin B. The predicted in vivo effective doses were in the range of therapeutic doses known to be associated with a risk for nephrotoxicity. Taken together, these data provide proof-of-concept for the feasibility of in vitro based risk assessment through integration of mechanistic endpoints and reverse toxicokinetic modelling.},
  language  = {en}
}