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Fische in der Forschung

Inhaltsverzeichnis

 

Quirlig, grau gestreift und meist ein Wirbelwind im Wasser, der allzeit für gute Laune sorgt: der Zebrabärbling Danio rerio kann mit Fug und Recht als alter Hase in der Aquaristik bezeichnet werden und eignet sich gerade für Anfänger und Einsteiger in das feuchtfröhliche Hobby optimal. Recht anpassungsfähig und genügsam im Anspruch verzeiht dieser schmucke Kamerad durchaus den einen oder anderen Fauxpas und lässt sich unkompliziert nachzüchten. Darauf ist vor geraumer Zeit auch die Wissenschaft gekommen.

Fische in der Wissenschaft

Der seit Anfang des letzten Jahrhunderts zunehmend beliebte Zierfisch rückte in den ´60 er zunehmend in den Fokus der Forschung, als sich herausstellte, dass dieser den idealen Modellorganismus darstellte. Knapp zwanzig Jahre später erblickten die ersten homozygoten Tiere das Licht der Welt. Eine Gruppe Zebrabärblinge mit identischen Genkopien wurde damit zum ersten Versuchsmodell, um Genveränderungen besser zu verstehen. Die Fische stellten damit einen Durchbruch in der wissenschaftlichenVersuchstierforschung dar und stehen mittlerweile hinter dem Mausmodell an zweiter Stelle. Neben dem Zebrabärbling dient ebenso der Reisfisch Oryzia laticeps, der auch als Medaka im Handel immer populärer wird, als „schwimmende Laborratte“. Vor allem die Max-Planck-Gesellschaft setzt auf den „Zebra“, aber auch beim KIT in Karlsruhe hat sich dieser kleine Karpfenfisch schnell unters Mikroskop geschwommen und dient im Großforschungsbereich im Institut für Toxikologie und Genetik (ITG) als Modell.

 
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Ähnlichkeiten zum Menschen

Rein äußerlich gleichen sich der Zebrabäbling und der Mensch verständlich wenig- ihre inneren Werte dafür umso mehr. Bei genauerer Betrachtung weisen ihre Gene in etwa 70% Ähnlichkeit zu der des Menschen auf. Wiederum 80% der bereits identifizierten weisen Zusammenhänge zu Erkrankungen auf, die Menschen betreffen, weswegen er gerade in der humanmedizinischen Forschung derart populär ist. Auch seine verhältnismäßig einfache und platzsparende Haltung in großer Stückzahl neben dem friedfertigen Sozialverhalten bringen ihm, abgesehen von der einfachen Vermehrung, Pluspunkte ein. Somit ist die mehr oder weniger artgerechte Pflege mit weniger Aufwand als bei Nagermodellen möglich, was gerade auch im Hinblick auf den Kostenfaktor interessant ist.

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CRISPR/Cas9- der Durchbruch der Genforschung

Die Idee, Gene bewusst zu manipulieren, ist grundsätzlich nicht neu und stellt Wissenschaftler rund um den Globus, stets vor neue Herausforderungen. Fast täglich bringen neue Ergebnisse in der Epigenetik mehr und mehr Licht ins Dunkle bei der Erforschung potentiell tödlicher Erkrankungen, vor allem mit nervösem Blick auf steigende Krebs-Raten. Gerade die CRISPR/ Cas-Methode, für die 2021 der Nobelpreis verliehen wurde, weist eine entscheidende Schlüsselrolle in der Krebsforschung auf. Bei CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) handelt es sich um Einzelteile sich wiederholender DNA, sogenannter „repeats“ die die entscheidende Substanz der oben genannten Methode zur Erschaffung gentechnisch variabler Organismen liefern. Mithilfe dieser lassen sich also Mutationen bewusst herbeiführen, um zu evaluieren, inwiefern sich Gene „ein- und ausschalten“ lassen, um damit krankhafte Veränderungen in einem Körper zu beeinflussen. Dieses Genome Editing funktioniert im Prinzip wie das Programmieren einer Computersoftware, sodass sich damit identische Fische mit ganz bestimmten Merkmalen in großer Stückzahl produzieren lassen, anstatt wie zuvor auf das einzelne Auftreten dieser zu hoffen.

 
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Lebenszyklus des Zebrabärbling

Zebrabärblinge weisen eine kontinuierliche Reproduktionsrate von 250-300 Eiern pro Woche auf, deren Larven bereits nach 48 Stunden schlüpfen und sich innerhalb von durchschnittlich 6 Wochen selbst vermehren können. Verglichen mit den Entwicklungsschritten eines menschlichen Embryos, der rund einen Monat benötigt, findet der rasante Lebenszyklus der Fischjungen in nur 24 Stunden statt. Da Fisch-Embryonen auf ihre Umgebung reagieren und Stoffe daraus aufnehmen, lassen sich auf diese Weise vor allem erbgutverändernde Vorgänge bereits durch einfaches Zugeben unterschiedlichster Substanzen analysieren. Aber auch die die Toxizität bestimmter Stoffe oder potentieller Medikamentennebenwirkungen können rasch ermittelt werden. Je nach vorausgegangener Mutation kann so zudem direkt Einfluss auf die „Genschalter“ genommen werden. Da die Fischlarven sehr winzig sind und selbst in einer Mikromenge Wasser überleben, können etliche Tests gleichzeitig stattfinden, die im Vergleich zum Maus- oder Rattenmodell erheblich weniger Platz, Zeit und damit Kosten einnehmen.

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Bedeutung für die Humanmedizin

Der Zebrafisch, der schmuck gestreift und irisierend seine Kreise zieht, sorgt für aufregende Erkenntnisse in den Forscheraquarien. So konnte im MPI für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim bereits herausgefunden werden, dass die Fische in der Lage sind, beschädigte Herzzellen in Eigenregie zu reparieren. Gerade für Herzinfarktpatienten dürfte eine solche Gentherapie ein Hoffnungsschimmer sein. Aber auch das sogenannte cloche-Gen, das quasi das Kommandozentrum für Blutgefäße darstellt und fast identisch auch beim Menschen vorkommt, birgt großes Potential zur Behandlung von Gefäßerkrankungen. Erstaunlich ist vor allem die Selbstheilungsfähigkeit der Bärblinge- beschädigtes Gewebe können die Tiere in kurzer Zeit vollkommen wiederherstellen. Übertragen auf die Humanmedizin würde diese Möglichkeit einen historischen Meilenstein darstellen. Zebrafische schwimmen sich daher mittlerweile durch ein weites Forschungsmeer- ob Neurologie, Kardiologie, Dermatologie und selbst in der Robotik- wegzudenken ist des Aquarianers Liebling schon lange nicht mehr.

Übrigens: Zebrabärblinge im Handel sind Nachzuchten. Die Habitate der gestreiften Schönheiten sind mittlerweile gefährdet, sodass Wildpopulationen auffällig Rückgänge verzeichnen.


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