Entwicklung eines Fischembryotests als Alternative für verlängerte und chronische Fischtests: Analyse toxischer Wirkungen auf der Basis veränderter Genexpression im Danio rerio-Embryotest

Für die Prüfung der Ökotoxizität im Rahmen der Zulassung von Chemikalien, Bioziden, Pflanzenschutzmitteln und Veterinärpharmaka werden akute, verlängerte und chronische Fischtests eingesetzt. Für Humanpharmaka kann aufgrund zu erwartender Änderungen des Zulassungsverfahrens ebenfalls mit einer Durchführung dieser Tests gerechnet werden. Mit dem Zebrabärblings-Fischembryotest (DarT Danio rerioToxizitätstest) bzw. Fischei-Test steht im Rahmen der Chemikalien- und Abwasserprüfung eine Alternative für akute Fischtests zur Verfügung. Für verlängerte und chronische Fischtests gibt es jedoch noch keine Ersatzmethoden. Versuche mit Embryonen von Wirbeltieren (Embryokultur) zählen nach dem Tierschutzgesetz zu den schmerzfreien in vitro-Methoden (Organkultur) und sind als Ersatzmethoden anerkannt. Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Verfahrens, das die Aussagefähigkeit ökotoxikologischer Untersuchungen mit Fischembryonen erweitert und dadurch den Ersatz von verlängerten bzw. chronischen Fischtests ermöglicht. Die Exposition mit Chemikalien kann unmittelbar oder mittelbar zu einer Veränderung von Genexpressionsmustern führen. Durch Analyse dieser Genexpressionsmuster im Zebrabärblings-Embryo soll ein geeignetes Vorhersagemodell für verlängerte und chronische Fischtoxizität entwickelt werden. Hierzu werden mit Hilfe von zwei Modellsubstanzen (3,4-Dichloranilin und Cadmiumchlorid) unter Verwendung eines Zebrabärblings-Oligo-Arrays mit 14.000 unabhängigen Gensequenzen zunächst geeignete sensitive Marker-Gene identifiziert (d.h. Gene, die bei Exposition mit Chemikalien induziert oder reprimiert sind). Mit Hilfe ausgewählter Marker-Gene wird dann ein Testsystem auf Basis der RT-PCR entwickelt und für die Analyse weiterer Testsubstanzen eingesetzt. Hierzu werden 15-20 Testsubstanzen ausgewählt, für die bereits Daten aus verlängerten und chronischen Fischtests vorliegen. Außerdem werden Genexpressionsmuster von exponierten Embryonal-, Larval- und Juvenilstadien verglichen.Anschließend wird überprüft, ob die Veränderungen der Genexpressionsmuster im Embryo mit toxischen Effekten in verlängerten und chronischen Fischtests korrelieren. Auf Basis der Projektergebnisse soll ein Vorschlag für eine Prüfrichtlinie erarbeitet werden, die den Ersatz von verlängerten und chronischen Fischtest durch den Genexpressions-Danio rerio-Toxizitätstest (Gen-DarT) ermöglichen soll. Das Forschungsprojekt wird in Zusammenarbeit des UFZ (Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH, Department Zelltoxikologie), der Technischen Universität Dresden (Institut für Hydrobiologie) und der ECT Oekotoxikologie GmbH (Flörsheim/Main) durchgeführt.