%0 Journal Article %K botulinum neurotoxins %K botulism %K diagnostics %K mouse bioassay %K replacement methods %K functional assays %B Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift %C Hannover %D 2018 %G English %I Schlütersche Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG %R 10.2376/0005-9366-17110 %T Replacing the mouse bioassay for diagnostics and potency testing of botulinum neurotoxins – progress and challenges %V 131 %1 {"oldId":108496,"title":"Replacing the mouse bioassay for diagnostics and potency testing of botulinum neurotoxins \u2013 progress and challenges","topline":"","teaserText":"Ersatzmethoden f\u00fcr den Maus-Bioassay zur Diagnostik und Aktivit\u00e4tsbestimmung von Botulinum Neurotoxinen \u2013 Fortschritte und Herausforderungen","content":"

Summary<\/span>
Botulinum neurotoxins (BoNTs) are the most potent toxins known and the causative agents of the rare but potentially life-threatening disease botulism. The elaborate mode of action of BoNTs at the molecular level, their exquisite specificity for peripheral motor neurons, and their ability to effectively inhibit neurotransmitter release led to the development of BoNTs into highly valued pharmaceutical products. Both diagnostics of botulism and potency testing of pharmaceutical BoNT preparations still employ the mouse bioassay as \u201cgold standard assay\u201d. This animal experiment can pose a heavy burden on the animal, including a fatal outcome of testing. Additionally, several analytical disadvantages have been described. Consequently, the development of animal replacement methods is a long pursued goal which has been focused mainly on replacement methods for pharmaceutical potency testing so far. However, fundamentally different requirements and challenges apply for diagnostics of botulism and potency testing of BoNT pharmaceuticals, which necessitates the development of different assays tailored for each purpose. Here we review the underlying causes for this intricacy which are rooted in both the biological characteristics of the BoNTs as well as assay specific requirements. We review different functional assays that have been developed to replace the mouse bioassay. Despite significant progress in recent years, further substantial work is needed to pave the way for a fully validated replacement for the mouse bioassay for botulism diagnostics.<\/p>

Keywords<\/span>
botulinum neurotoxins, botulism, diagnostics, mouse bioassay, replacement methods, functional assays<\/p>

Zusammenfassung<\/span>
Botulinum Neurotoxine (BoNTs) sind die giftigsten bekannten Substanzen und urs\u00e4chlich f\u00fcr die seltene, aber lebensbedrohliche Erkrankung Botulismus. Aufgrund ihres raffinierten molekularen Wirkmechanismus, ihrer exquisiten Spezifit\u00e4t f\u00fcr periphere Motorneuronen und ihrer F\u00e4higkeit zur effektiven Blockade der Neurotransmitter-Aussch\u00fcttung wurden zudem auf BoNT basierende, hochwirksame pharmazeutische Produkte entwickelt. Sowohl in der Botulismus-Diagnostik als auch bei der Wirksamkeitspr\u00fcfung pharmazeutischer Pr\u00e4parate wird nach wie vor der Maus-Bioassay als \u201eGoldstandardmethode\u201c verwendet. Dieser Tierversuch kann mit schweren Belastungen bis hin zum Tod der Tiere einhergehen. Dar\u00fcber hinaus weist der Assay verschiedene analytische Schw\u00e4chen auf. Folglich stellt die Entwicklung einer Tierversuchsersatzmethode ein seit langem verfolgtes Unterfangen dar, welches bislang haupts\u00e4chlich auf die Entwicklung von Ersatzmethoden f\u00fcr die pharmazeutische Wirksamkeitspr\u00fcfung fokussiert war. Fundamental unterschiedliche Anforderungen an die Botulismus-Diagnostik und die Wirksamkeitspr\u00fcfung erfordern jedoch die Entwicklung verschiedener, zielgerichteter Nachweisverfahren f\u00fcr beide Zwecke. Der vorliegende \u00dcbersichtsartikel erl\u00e4utert die zugrunde liegenden Ursachen, welche sowohl auf biologischen Eigenschaften der BoNTs als auch auf Assay-spezifischen Besonderheiten basieren, und stellt eine \u00dcbersicht verschiedener funktioneller Methoden zusammen, die zum Ersatz des Maus-Bioassays entwickelt wurden. Trotz bedeutender Fortschritte in den letzten Jahren sind weitere umfassende Arbeiten notwendig, um zu einer vollst\u00e4ndig validierten Tierversuchsersatzmethode f\u00fcr den Maus-Bioassay zur
Botulismus-Diagnostik zu gelangen.<\/p>

Schl\u00fcsselw\u00f6rter<\/span>
Botulinum Neurotoxine, Botulismus, Diagnostik, Maus-Bioassay, Tierversuchsersatzmethode, Funktionelle Methoden<\/p>","categories":["Open Access","Tier\u00e4rztliche Wochenschrift","Abostufe BMTW","Fachartikel","Abostufe frei"],"fromDate":"Jun 27, 2018 11:25:49 AM","oldUrls":["http:\/\/vetline.de\/replacing-the-mouse-bioassay-for-diagnostics-and-potency-testing-of-botulinum-neurotoxins-progress-and-challenges\/150\/3130\/108496","http:\/\/vetline.de\/replacing-the-mouse-bioassay-for-diagnostics-and-potency-testing-of-botulinum-neurotoxins-progress-and-challenges\/150\/3216\/108496"],"doiLanguage":"englisch","doiProductFormat":"online","doiPublisher":"Schl\u00fctersche Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG","doiSerialWorkTitle":"Berl M\u00fcnch Tier\u00e4rztl Wochensch","doiDocumentUri":"https:\/\/vetline.de\/files\/smfiledata\/7\/2\/3\/5\/4\/5\/BMTW_OA_17110_Dorner.pdf","doiSource":"Berl M\u00fcnch Tier\u00e4rztl Wochensch","doiissn":"0005-9366","doiNr":"10.2376\/0005-9366-17110","doiFirstPage":".","doiLastPage":"..","doiTransmitted":true,"doiAuthor":"Stern D, von Berg L, Skiba M, Dorner MB, Dorner BG","pdf":{"path":"http:\/\/data\/BMTW_OA_17110_Dorner.pdf","title":"BMTW_OA_17110_Dorner","description":"Replacing the mouse bioassay for diagnostics and potency testing of botulinum neurotoxins \u2013 progress and challenges"},"authors":[{"firstName":"D","middleName":"","lastName":"Stern"},{"firstName":"L","middleName":"","lastName":"von Berg"},{"firstName":"M","middleName":"","lastName":"Skiba"},{"firstName":"M","middleName":"B","lastName":"Dorner"},{"firstName":"B","middleName":"G","lastName":"Dorner"}],"contentOptimised":"

Summary<\/strong>
Botulinum neurotoxins (BoNTs) are the most potent toxins known and the causative agents of the rare but potentially life-threatening disease botulism. The elaborate mode of action of BoNTs at the molecular level, their exquisite specificity for peripheral motor neurons, and their ability to effectively inhibit neurotransmitter release led to the development of BoNTs into highly valued pharmaceutical products. Both diagnostics of botulism and potency testing of pharmaceutical BoNT preparations still employ the mouse bioassay as \u201cgold standard assay\u201d. This animal experiment can pose a heavy burden on the animal, including a fatal outcome of testing. Additionally, several analytical disadvantages have been described. Consequently, the development of animal replacement methods is a long pursued goal which has been focused mainly on replacement methods for pharmaceutical potency testing so far. However, fundamentally different requirements and challenges apply for diagnostics of botulism and potency testing of BoNT pharmaceuticals, which necessitates the development of different assays tailored for each purpose. Here we review the underlying causes for this intricacy which are rooted in both the biological characteristics of the BoNTs as well as assay specific requirements. We review different functional assays that have been developed to replace the mouse bioassay. Despite significant progress in recent years, further substantial work is needed to pave the way for a fully validated replacement for the mouse bioassay for botulism diagnostics.<\/p>

Keywords:<\/strong>
botulinum neurotoxins, botulism, diagnostics, mouse bioassay, replacement methods, functional assays<\/p>

Zusammenfassung<\/strong>
Botulinum Neurotoxine (BoNTs) sind die giftigsten bekannten Substanzen und urs\u00e4chlich f\u00fcr die seltene, aber lebensbedrohliche Erkrankung Botulismus. Aufgrund ihres raffinierten molekularen Wirkmechanismus, ihrer exquisiten Spezifit\u00e4t f\u00fcr periphere Motorneuronen und ihrer F\u00e4higkeit zur effektiven Blockade der Neurotransmitter-Aussch\u00fcttung wurden zudem auf BoNT basierende, hochwirksame pharmazeutische Produkte entwickelt. Sowohl in der Botulismus-Diagnostik als auch bei der Wirksamkeitspr\u00fcfung pharmazeutischer Pr\u00e4parate wird nach wie vor der Maus-Bioassay als \u201eGoldstandardmethode\u201c verwendet. Dieser Tierversuch kann mit schweren Belastungen bis hin zum Tod der Tiere einhergehen. Dar\u00fcber hinaus weist der Assay verschiedene analytische Schw\u00e4chen auf. Folglich stellt die Entwicklung einer Tierversuchsersatzmethode ein seit langem verfolgtes Unterfangen dar, welches bislang haupts\u00e4chlich auf die Entwicklung von Ersatzmethoden f\u00fcr die pharmazeutische Wirksamkeitspr\u00fcfung fokussiert war. Fundamental unterschiedliche Anforderungen an die Botulismus-Diagnostik und die Wirksamkeitspr\u00fcfung erfordern jedoch die Entwicklung verschiedener, zielgerichteter Nachweisverfahren f\u00fcr beide Zwecke. Der vorliegende \u00dcbersichtsartikel erl\u00e4utert die zugrunde liegenden Ursachen, welche sowohl auf biologischen Eigenschaften der BoNTs als auch auf Assay-spezifischen Besonderheiten basieren, und stellt eine \u00dcbersicht verschiedener funktioneller Methoden zusammen, die zum Ersatz des Maus-Bioassays entwickelt wurden. Trotz bedeutender Fortschritte in den letzten Jahren sind weitere umfassende Arbeiten notwendig, um zu einer vollst\u00e4ndig validierten Tierversuchsersatzmethode f\u00fcr den Maus-Bioassay zur
Botulismus-Diagnostik zu gelangen.<\/p>

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Botulismus-Diagnostik zu gelangen.<\/p>

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