Biomarker für das Monitoring der Gewässerqualität mit Bachforellen

Mit molekularen Biomarkern lässt sich die Wirkung von Umweltschadstoffen auf Organismen sowohl im Labor als auch im Feld Lebewesen besser verstehen. Durch Messen der Genexpression von ausgewählten Genen lassen sich nämlich Effekte feststellen (Effekt-Biomarker), die zwar nicht direkt zum Tod des Organismus führen, ihn aber langfristig schädigen können, oder darüber zu informieren, dass der Organismus einem bestimmten Schadstoff ausgesetzt war (Expositions-Biomarker). 

In einem Vorgängerprojekt basierte die Auswahl der Biomarker-Gene für Bachforellen auf Daten, die in der wissenschaftlichen Literatur veröffentlicht wurden, und auf Informationen über die primären Wirkungsmechanismen relevanter Pestizide. Das Ausmaß der Expression wurde mittels quantitativer Reverse-Transkriptions-PCR gemessen.

In diesem Projekt werden wir RNA-Seq (Hochdurchsatz-Sequenzierung des gesamten Transkriptoms) verwenden, um eine umfassendere und tiefere Information über die Antwort der Gene zu erhalten, wenn juvenile Bachforellen Pestiziden oder erhöhter Wassertemperatur ausgesetzt sind oder von einem Parasiten infiziert werden, was zu der proliferativen Nierenerkrankung führt. Das Expressionsniveau von Genen in Gehirn- und Lebergewebe von juvenilen Bachforellen wird nach Laborexposition gegenüber (i) einer für die Schweiz relevanten Pestizidmischung, (ii) erhöhter Wassertemperatur (15oC) und (iii) Infektion mit dem Parasiten (PKD) untersucht. Es sind auch Szenarien mit multiplen Stressoren geplant. Die relevantesten Gene (z.B. spezifische Reaktion auf Pestizide, hoch- oder herunterreguliert durch Temperaturstress, etc.) werden Teil eines Sets von Kandidatengenen sein, um einen GeneChip zu entwickeln, der eine kosten- und zeiteffiziente Analyse der Biomarker ermöglicht. Labor- und Feldexperimente werden durchgeführt, um dieses vielversprechende Tool zu validieren.