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Protokolle zur Beurteilung der Toxizität von Chemikalien auf Fische sind nur für wenige Fischarten etabliert. Zudem erfassen sie häufig lediglich durch das Auge erfassbare Parameter. Die Analyse der Genexpression, also der mRNA-Menge, bestimmter Biomarkergeneist ein erfolgversprechender Ansatz, um diese Lücken zu schliessen: Sie kann flexibel für verschiedene Fischarten angepasst werden und ein breites Spektrum «verborgener» Reaktionen des Organismus auf Chemikalienexposition aufdecken.
Wir haben bereits eine Palette von Biomarkergenenfür die Bachforelle (Salmo trutta) und die Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) etabliert, mit deren Hilfe wir die Effekte diverser Chemikalien, wie Pharmaka oder Pestizide, in den Fischen nachvollziehen können. Die Biomarkergenespiegeln verschiedene Stressreaktionen der Zellen wieder, z.B. Metall- oder oxidativen Stress, endokrine Störungen, Biotransformation und Immunregulation. Je nach Untersuchungsziel kann die Genexpression in unterschiedlichen Gewebetypen gemessen werden.
Anwendung:
Eine Genexpressionsanalyse kann an Fischen vorgenommen werden, welche…
- … stromaufwärts- und abwärts einer Kläranlage gefangen wurden; so können die Auswirkungen letzterer beurteilt werden
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… unterschiedlich weit von einer Kontaminationsstelle entfernt gefangen wurden; so kann die Auswirkung von Schadstoffgradienten beurteilt werden
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… an einer bestimmten Stellegefangen wurden, um die gewonnenen Daten anschliessend mit Fischen von Referenzstellen oder aus dem Labor zu vergleichen und so ihren Zustand zu analysieren
Des Weiteren kann die Genexpressionsanalyse als zusätzlicher Parameter zu Standardtoxizitätstests, wie dem Fisch-Embryo-Akut-Toxizitäts-Test (OECD 236, ISO 15088), dem Test an frühen Lebensstadien (Fish Early Life Stage Test, OECD 210) und dem Fisch Kurzzeittest an Embryonen und Sac-Fry (Fish Short-term Toxicity Test on Embryo and Sac-Fry Stages, OECD 212), dienen.
Genexpressionsanalyse in Fischzellen
Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Eawag arbeiten wir an der Etablierung von Genexpressionsanalysen in Fischzelllinien, welche zuvor mit Wasserproben exponiert wurden. Ziel dieser Entwicklung ist die Erfassung subletaler Effekte im Fisch, ohne Fische fangen und töten zu müssen.