Der Zebrafisch als Modellorganismus in der Biomedizinischen Forschung

Der Zebrafisch, auch Zebrabärbling oder in der Wissenschaft Danio rerio genannt, galt bereits im 20. Jahrhundert als beliebter Zierfisch. Als die Zucht homozygoter Zebrafische gelang, kam er somit auch in der Forschung im Rahmen von genetischen Studien erstmals zum Einsatz.¹

Diese Fischart hat ihren Ursprung im südasiatischen Raum, genauer in Ländern Pakistan, Nepal oder Bangladesch, wo sie in Tümpeln und Reisfeldern zu finden ist. Dort leben die Zebrafische in Schwärmen und ernähren sich von kleineren Insekten und Krebstieren. Sie sind aufgrund ihrer goldenen Farbe mit blauschwarz schimmernden Streifen, welche längs von Kopf bis zur Flossenspitze verlaufen, zu erkennen. Ihre maximale Länge beträgt fünf Zentimeter. Die Weibchen sind durch ihren leicht rundlichen Bauch von ihren männlichen Artgenossen zu unterscheiden. Ein adultes Zebrafischweibchen kann bis zu 300 Eier pro Woche legen. Die embryonale Entwicklung und der Lebenszyklus als solches schreitet schnell voran. Schon innerhalb von 16 Wochen ist die Geschlechtsreife erreicht.^1,2

Aus vielerlei Hinsicht ist der Zebrafisch gut für den Einsatz in der Forschung geeignet. Allein dessen Biologie und Lebensweise sorgen für einen nicht allzu großen Aufwand in der Haltung. Von Vorteil sind zum Beispiel die Gruppenhaltung, die Anspruchslosigkeit betreffend der Wasserqualität, sowie die schnelle und zahlreiche Reproduktion. Aufgrund ihrer Transparenz und der Entwicklung außerhalb des Mutterleibs, sind sowohl die Embryonen als auch die Larven der Zebrafische bestens für verschiedenste Studien geeignet.^1,3

Aus der Tierversuchsstatistik des Jahres 2021, veröffentlicht durch das österreichische Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung, ist zu entnehmen, dass von gesamt 218.244 Versuchstieren 24.463 Zebrafische verwendet wurden. Somit ist diese Fischart auf Platz zwei aller in der Forschung verwendeten Arten (Platz 1: stellt mit 165.884 verwendeten Tieren die Maus dar).⁴

Angesichts der Statistik lässt sich schlussfolgern, dass Danio rerio sich gut als Modellorganismus eignet. Als Wirbeltier ähnelt das Genom des Zebrafisches in hohem Maße dem des Menschen. Es liegt eine in etwa 70%-ige Übereinstimmung in der Genetik vor und mehr als 80% der menschlichen krankmachenden Gene sind auch beim Zebrafisch vorzufinden. Sämtliche genetischen Daten zu Danio rerio sind der Webseite „The Zebrafish Information Network“ (ZFIN) zu entnehmen.^1,5

Der Zebrabärbling ermöglicht Wissenschaftler*innen aufgrund seiner Eigenschaften eine große Bandbreite an möglichen Einsatzgebieten. Durch eine beachtliche Regenerationsfähigkeit diverser Zelltypen und Gewebe, wird er gerne in Studien der Angiologie, Kardiologie und Neurologie verwendet. So wurde beispielsweise eine vollständige Rekonstruktion der Flosse beobachtet, nachdem diese abgetrennt wurde. In Rahmen pharmakologischer Studien können wasserlösliche Substanzen auf Toxizität oder sonstige Nebenwirkungen untersucht werden, indem sie mit dem Wasser der Fische vermengt werden. Die schnelle Entwicklung und die Transparenz früher Entwicklungsstadien begünstigen deren Einsatz in der Embryologie.¹

1) https://www.mpg.de/10886445/zebrafisch, Zugriff am 28.02.2023
2) Eisen, Judith S. "History of zebrafish research." The zebrafish in biomedical research. Academic Press, 2020. 3-14.
3) Sneddon LU. Where to draw the line? Should the age of protection for zebrafish be lowered? Altern Lab Anim. 2018 Dec;46(6):309-311. doi: 10.1177/026119291804600605. PMID: 30657327.
4) https://www.bmbwf.gv.at/Themen/Forschung/Forschung-in-%C3%96sterreich/Services/TierV/TVStat.html, Zugriff am 28.02.2023
5) https://zfin.org/, Zugriff am 28.02.2023

Hämatopoese Modell: Gore AV, Pillay LM, Venero Galanternik M, Weinstein BM. The zebrafish: A fintastic model for hematopoietic development and disease. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol. 2018 May;7(3):e312. doi: 10.1002/wdev.312. Epub 2018 Feb 13. PMID: 29436122; PMCID: PMC6785202.

Orthopädisches Modell: Busse B, Galloway JL, Gray RS, Harris MP, Kwon RY. Zebrafish: An Emerging Model for Orthopedic Research. J Orthop Res. 2020 May;38(5):925-936. doi: 10.1002/jor.24539. Epub 2019 Dec 12. PMID: 31773769; PMCID: PMC7162720.

Entzündungsmodell, Drug Discovery: Zanandrea R, Bonan CD, Campos MM. Zebrafish as a model for inflammation and drug discovery. Drug Discov Today. 2020 Dec;25(12):2201-2211. doi: 10.1016/j.drudis.2020.09.036. Epub 2020 Oct 6. PMID: 33035664.

Onkologisches Modell: Etchin J, Kanki JP, Look AT. Zebrafish as a model for the study of human cancer.

Norecopa: https://norecopa.no/species/fish/zebrafish/