Fische können nicht nur zählen, sie eignen sich auch hervorragend als Biosensoren. Wissenschaftler des Forschungszentrums Karlsruhe haben ein Testsystem entwickelt, mit dem sie Umweltgifte spezifisch mit Microarrays nachweisen können.

Dazu wurden die Fischembryonen unterschiedlichen Giften, wie DTT, PCB, Quecksilber, Blei und Cadmium in unterschiedlichen Konzentrationen ausgesetzt. Die Embryonen wurden dann zermust, RNA isoliert, diese in cDNA umgeschrieben, mit einem Chip hybridisiert, und dann die Unterschiede in der Genexpression gemessen.

Die Genexpression in Antwort auf die unterschiedlichen Gifte ist nicht nur spezifisch für das jeweilige Gift, sondern auch abhängig von der Konzentration der Gifte und sehr sensitiv. Die induzierten Gene fallen in unterschiedliche Klassen: Gene die normalerweise bei oxidativem Stress induziert werden, Gene, die Chaperone kodieren, und Gene, die Transportproteine für lösliche Stoffe kodieren.

Wenn man die Expressionsprofile in Antwort auf die jeweiligen Giftstoffe nach Genklassen clustert und nach Änderung der Expression farbcodiert, ergibt sich ein spezifisches Bandenmuster, oder Barcode (siehe Abbildung).

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Expressionsmuster von Genen in Antwort auf unterschiedliche Gifte. Rot: überexprimiert; blau: unterexprimiert. Verändert aus Yang et al. Genome Biology 2007 8:R227 doi:10.1186/gb-2007-8-10-r227. Zur ganzen Abbildung mit vollständiger Legende gehts hier.

Tiere als Biosensoren zu nutzen ist nicht neu, bisher wurden aber vor Allem Änderungen in der Morphologie als Merkmal herangezogen. Genexpressionsänderungen sind sensitiver und ein Effekt ist schneller feststellbar.

Die Antwort, die Genexpressionsanalysen liefern ist in erster Linie qualitativ. Wenn, wie hier, die Änderung der Konzentration eines Giftstoffs unterschiedliche Gene aktiviert, sind prinzipiell auch quantitative Aussagen möglich.

Das System eigenen sich hervorragend, um routinemäßig viele Giftstoffe zu testen. Zur Detektion von Giftstoffe in der Luft ist das System mit Zebrafischen leider nicht besonders geeignet.

Hier gehts zur Pressemitteilung des Karlsruher Instituts für Technologie (via idw-online)
Hier gehts direkt zur Veröffentlichung in Genome Biology.

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