Speziationsabhängigkeit der zellulären Aufnahme und Zytotoxizität von drei- und vierwertigen Lanthaniden und Actiniden in/auf Nierenzellen von Säugetieren

• Antragstellerin: Dr. Anne Heller
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 274529039

Das generelle Anliegen des beantragten Projektes ist es, das bisher unzureichende Verständnis des Transfers von drei- und vierwertigen Actiniden und Lanthaniden in Säugetierzellen zu erweitern und zu verbessern. Die Untersuchungen werden im Spurenkonzentrationsbereich mit je einem Vertreter stabiler tri- und tetravalenter Actinide, d. h. Cm(III)/Am(III) und Pu(IV), sowie Ce(III, IV) als entsprechendem Lanthanid-Analogon durchgeführt. Da die Ausscheidung dieser Elemente in den ersten 24 h vorrangig über die Nieren erfolgt, werden in diesem Projekt gezielt Nierenzellen von Säugetieren untersucht. Ein spezifisches Einzelziel ist dabei die zelluläre Aufnahme eines Elementes, seine Akkumulation an der Zelloberfläche und seine Zytotoxizität in Abhängigkeit von der Speziation, d. h. des Oxidationszustandes, der Metallionenkonzentration und des Gegenions, sowie der Inkubationszeit zu erforschen. Als Grundlage dafür wird zuvor die Speziation der ausgewählten Elemente in einem relevanten Biofluid, d. h. in menschlichem Urin, und verschiedenen Zelkulturmedien theoretisch modelliert und experimentell bestimmt. Ein weiterer Aspekt des Projektes ist es, die Gemeinsamkeiten und/oder Unterschiede im biologischen bzw. biochemischen Verhalten von 4f- und 5f-Elementen der gleichen Oxidationsstufe zu ermitteln und so die Gültigkeit der Actinid-Lanthanid-Analogchemie zu prüfen. Die Ergebnisse des Projektes werden konkrete Zahlen für bisher noch unbekannte thermodynamische Komplexstabilitätskonstanten von Pu, Cm/Am und Ce mit biologisch relevanten Liganden liefern. Diese Daten werden zu einer erweiterten Datenbasis beitragen und zukünftig eine zuverlässigere Modellierung der Speziation von drei- und vierwertigen Actiniden und Lanthaniden in Körperflüssigkeiten und Zellkulturmedien ermöglichen. Darüber hinaus werden auch Zahlenwerte für die zelluläre Aufnahme dieser Elemente, ihre Akkumulation an der Zelloberfläche sowie die Vitalitätsrate der Nierenzellen ermittelt. Diese werden zu einem fundierten Verständnisder biochemischen Prozesse, die in die zelluläre Aufnahme und Toxizität von Actiniden und Lanthaniden involviert sind, beitragen. Zukünftig kann dies auch zur Entwicklung neuartiger, spezifischer Dekontaminations-prozeduren und Dekorporationsmittel beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen