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Zebrafisch

 Zebrafish in an aquarium Der Zebrafisch (Danio reiro) hat viele Merkmale, die ihn zu einem hervorragenden Modell-Organismus zur Untersuchung der Entwicklung von Wirbeltieren macht. Die Embryonen entwickeln sich außerhalb der Mutter und sind transparent, können also leicht beobachtet und manipuliert werden.

Im Gegensatz zu Fröschen, ist die Organisation eines Zebrafisch-Embryos einfach und sie entwickeln sich schneller. Zebrafische sind innerhalb von 2 bis 3 Monaten ausgewachsen und fortpflanzungsfähig. Zusätzlich produzieren sie besonders viel Nachwuchs – der weibliche Zebrafisch legt bis zu 200 Eier pro Woche.


Wie die Maus ist auch der Zebrafisch für genetische Analysen geeignet und ein wertvolles Instrument, um genetische Modelle von Humankrankheiten zu schaffen. Die Entschlüsselung des Genoms des Zebrafischs begann im Jahr 2001 und ist noch nicht abgeschlossen.ANCHORObwohl das Genom des Zebrafischs nur halb so lang ist wie das menschliche, ist die genetische Struktur bemerkenswert ähnlich. Gene, die für Humankrankheiten verantwortlich sind, haben oft ein Äquivalent im Zebrafisch.

Referenzen


Die Schaffung transgener Modelle

Mutationen in Zebrafischen auszulösen ist recht einfach und es wurden bereits Screening-Programme zur Identifizierung von Mutationen entwickelt, die bestimmte biologische Systeme betreffen, wie zum Beispiel die Entwicklung des Nervensystems. Im Jahr 2002 wurden transgene Zebrafische aus Zellen geklont, die zuvor drei Monate lang kultiviert wurden.ANCHOR Mutierte Zebrafische werden derzeit als Modelle für viele Humankrankheiten eingesetzt, einschließlich Alzheimer, angeborene Herzfehler, die polyzystische Nierenerkrankung und einige Krebsarten.

Das Projekt der Zebrafisch(ZF)-Modelle für Humankrankheiten begann 2004 und wird von der Europäischen Kommission finanziert. Sein Ziel ist es, Zebrafische weiterhin für die Schaffung neuer Krankheitsmodelle zu nutzen, neue Wirkstoffziele ausfindig zu machen und mehr über die Genregulations-Signalwege zu erfahren, die bei der Entwicklung und Erkrankung des Menschen eine Rolle spielen. Ein Teil der Forschungsbestrebungen dieses Projekts ist auf die Erstellung von 180 Knock-out-Stämmen von Zebrafischen gerichtet, die zur Wissenserweiterung und Modellierung von menschlichen Erkrankungen beitragen werden.

Leukämie

Ein Forschungsteam hat unter Einsatz genetischer Techniken im Zebrafisch die Entstehung eines Typs der Leukämie stimuliert – T-Zell akute lymphatische LeukämieANCHOR. Man fusionierte das Gen Myc, das eine wichtige Rolle bei Leukämie und Lymphomen im Menschen spielt, mit dem Zebrafisch-Gen, das ausschließlich auf lymphoide Zellen wirkt – die Zellen, die bei Leukämie erkranken. Dann wurde das fusionierte Gen mit einem dritten Gen verbunden, das Leukämie-Zellen unter Neonlicht grün leuchten lässt, so dass man den Krebs bei seiner Verbreitung beobachten könnte. Diese Kombination aus drei Genen wurde dann in embryonische Zebrafische injiziert, um die Gene in alle sich herausbildenden Fischzellen einzufügen. Praktisch alle Fische mit dem funktionellen Myc-Gen bildeten den Krebs aus.

Die Schaffung von Zebrafischen mit Leukämie wird es Forschern ermöglichen, Tausende von Zebrafisch-Genen nach Mutationen zu durchsuchen, die zur Erkrankung beitragen und den Effekt verschiedener Anti-Krebs-Wirkstoffe zu testen.

Die Entwicklung des Herzens

Der transparente Zebrafisch-Embryo ermöglichte es Wissenschaftlern, sein schlagendes Herz zu untersuchen und vorauszusagen, welche bestimmten Blutflussmuster im Organ zu einer normalen, gesunden Entwicklung führen.ANCHOR Nachdem die Geschwindigkeiten und Muster des Blutflusses gemessen wurden, berechnete das Team die erwarteten Kräfte, die durch das fließende Blut auf die Herzkammerwände einwirken würden. Sie blockierten operativ den ein- und ausströmenden Blutfluss und fanden so heraus, dass ein reduzierter Blutfluss und die dadurch geringeren auf die Herzwand einwirkenden Kräfte zu einer drastischen Veränderung in der Entwicklung der Herzkammern, Herzklappen und Orientierung des Herzens führten. Viele dieser Veränderungen sind denen ähnlich, die man bei angeborenen Herzfehlern beobachten kann und auch bei Zebrafischen, denen für die Herzentwicklung grundlegende Gene fehlen. Die frühe Entwicklung des Herzens ist bei allen Wirbeltieren ähnlich und die neu gewonnenen Erkenntnisse treffen darum wahrscheinlich auch für menschliche Embryonen zu.


Quellen

  1. Wellcome Trust Sanger Institute, The Danio rerio Sequencing Project http://www.sanger.ac.uk/Projects/D_rerio/, accessed 18.03.2008
  2. K-Y Lee et al. Cloned zebrafish by nuclear transfer from long-term-cultured cells, Nat. Biotechnol. 20 (8), 795-799
  3. David M. Langenau et al. (2003) Myc-Induced T Cell Leukemia in Transgenic Zebrafish, Science 299 (5608): 887-890.
  4. J. R. Hove et al. (2003) Intracardiac fluid forces are an essential epigenetic factor for embryonic cardiogenesis, Nature 421, 172-177

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