Fadenwurm C. elegans als Alternativmodell in der Toxikologie

Der Fadenwurm Caenorhabditis elegans (C. elegans) wird bereits seit mehr als 50 Jahren in der Grundlagenforschung als anerkannter Modellorganismus für die Untersuchung verschiedenster physiologischer Prozesse eingesetzt. Das Bf3R untersucht die Bedeutung dieser Spezies für die Verwendung als ein alternatives Testsystem zu Tierversuchen in der Toxikologie. Mithilfe der C. elegans sollen hier potentiell gesundheitliche Risiken von Industriechemikalien und Pflanzenschutzmitteln auf die Entwicklung und Fruchtbarkeit identifiziert werden.

In der Vergangenheit wurden C. elegans hauptsächlich als genetische Modelle genutzt und zur Aufklärung mechanistischer Grundlagen der (Patho-)Physiologie. So wurden in C. elegans zum Beispiel die grundsätzlichen Mechanismen des programmierten Zelltods, die auch in der Embryonalentwicklung des Menschen und in der Krebsentstehung eine wichtige Rolle einnehmen, entdeckt. Auch komplexe Krankheitsbilder, unter anderem neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson, oder metabolische Erkrankungen, wie Fettleibigkeit und Diabetes, werden an C. elegans erforscht.   

Nutzung von C. elegans als Alternativmethode bei toxikologischen Fragestellungen

Im Fokus des Bf3R steht die Nutzung von C. elegans als ein Alternativmodell für toxikologische Fragestellungen, die in simpleren in vitro-Modellen schwer abzubilden sind. Dazu gehört u.a. die Untersuchung von Einflüssen von Industriechemikalien und Pflanzenschutzmitteln auf die Entwicklung und Fruchtbarkeit und damit auch die Frage, inwieweit sich C. elegans zum Nachweis potentiell reproduktionsschädigender Substanzen eignet. Zusätzlich nutzt das Bf3R den Fadenwurm, um die zugrundeliegenden Mechanismen schädigender Stoffe besser zu verstehen, auch auf generationsübergreifender Ebene.

(L1) Adulter Fadenwurm mit Eiern und junge Larve im ersten Stadium
Grün: Färbung der Fetttröpfchen, weiß: Zellkernfärbung.

Weiterführende Literatur:

Wittkowski, P.; Violet, N.; Oelgeschläger, M.; Schönfelder, G.; Vogl, S. A quantitative medium-throughput assay to measure Caenorhabditis elegans development and reproduction. STAR Protocols 2020;1:100224. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666166720302112

Wittkowski, P.; Marx-Stoelting, P.; Violet, N.; Fetz, V.; Schwarz, F.; Oelgeschläger, M.; Schönfelder, G.; Vogl, S. Caenorhabditis elegans As a Promising Alternative Model for Environmental Chemical Mixture Effect Assessment - A Comparative Study. Environ Sci Technol 2019;53:12725-12733. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b03266