Studierendenlabor

Verhaltensendpunkte gewinnen in der ökotoxikologischen Forschung zunehmend an Bedeutung. Hier möchten wir unsere Verhaltensforschung vorstellen, bei der wir zwei einzigartige Instrumente von ViewPoint Behavioral Technology einsetzen.

Verhaltensforschung mit dem Toxmate LAB

Die Etablierung einer Methode mit einem neuen Instrument erfordert Motivation, Ausdauer, Kommunikation, gute Zusammenarbeit und ein gewisses Maß an Kreativität. Mit Hilfe des Herstellers ViewPoint Behavioral Technology haben wir als erste Einrichtung in Deutschland die einzigartige Gelegenheit, ein neuartiges, hochmodernes Instrument in der Verhaltensforschung zu etablieren: das Toxmate LAB (Abbildung 1). 

Verhaltensforschung mit der ZebraBox

Mit der ZebraBox der 4. Generation verfügt unser Labor über das neueste, hochmoderne Überwachungsgerät für die Hochdurchsatz-Verhaltensanalyse von Fischlarven.
Das System ermöglicht die vollautomatische Verfolgung von Larven in 6-, 12-, 24-, 48- und 96-Well-Platten über benutzerdefinierte Zeitverläufe und Beleuchtungsschemata. Die Testumgebung kann durch verschiedene Lichteinstellungen und einen kontinuierlichen Wasserfluss um die Mikrotiterplatte herum gesteuert werden, um stabile und standardisierte Testbedingungen zu gewährleisten, nicht nur bei akuten Expositionen, sondern auch bei Langzeit-Überwachungsexperimenten. Darüber hinaus ist die ZebraBox so konzipiert, dass der Einfluss störender äußerer Bedingungen, wie Geräusche und Vibrationen aus der Umgebung, minimiert wird.
Zur Steuerung des Versuchsaufbaus wird die ZebraBox mit der ZebraLab-Software-Suite von ViewPoint geliefert. Diese Software ermöglicht es dem Anwender, Versuchsaufbauten zu erstellen, in denen bis zu 96 einzelne Larven gleichzeitig verfolgt werden können. Darüber hinaus ist die Software mit Zusatzgeräten wie dem ZebraCube oder dem ZebraTower kompatibel und erlaubt den parallelen Betrieb mehrerer ZebraBoxen. 

Das ToxmateLAB ist ein neues Gerät, das speziell für die kontinuierliche Online-Verhaltensüberwachung unter Hochdurchsatzbedingungen entwickelt wurde. Der integrierte Computer ermöglicht den Fernzugriff. Drei Infrarotkameras ermöglichen die optische Erfassung der Bewegungen der Testorganismen auch im Dunkeln, während eingebaute LED-Panels die Simulation von Tag- und Nachtrhythmen ermöglichen. Das ToxmateLAB bietet Platz für 48 Wirbellose, und die technische Konzeption ermöglicht Langzeitexpositionsexperimente mit einer Gesamtdauer von 30 Tagen. Die Behandlungen können wässrig oder gasförmig erfolgen. Der primäre Endpunkt des Versuchsdesigns ist die beobachtete Bewegungsaktivität, die als subletaler Endpunkt gilt. Sie wird als zurückgelegte Gesamtstrecke oder Gesamtaktivitätszeit gemessen.
Unser Ziel hier bei E3T ist es, standardisierte Methoden für das ToxmateLAB zu entwickeln. Zu den ersten Aufgaben im Umgang mit dem neuen Gerät gehörten das Kennenlernen des Systems, die Einrichtung der Anfangskonfigurationen und die Anpassung des Versuchsaufbaus an die spezifischen Anforderungen des Experiments sowie an die Testorganismen. Da sich das ToxmateLAB in einer frühen Einführungsphase in den Laboren befindet, müssen auf dem Weg zum Aufbau eines geeigneten Versuchsaufbaus viele erwartete und unerwartete Herausforderungen berücksichtigt werden. Alles muss bis ins Detail geklärt werden, von den richtigen Schläuchen, Behältern und Pumpen bis hin zur korrekten Installation eines Kühlkreislaufs. 
Je nach Interessengebiet des Anwenders gibt es zwei Ansätze, für die das Gerät genutzt werden kann. Ein ökologischer Ansatz kann grundlegende Forschungsfragen zum Verhalten von Wirbellosen beantworten. Zweitens kann ein ökotoxikologischer Ansatz verfolgt werden, um die Auswirkungen einzelner Substanzen oder chemischer Gemische auf die Aktivität verschiedener Organismen zu untersuchen und folglich die beobachteten Ergebnisse in einem breiteren Kontext zu prognostizieren. Unsere ersten Versuche deckten beide Ansätze ab. Sie umfassten die Verwendung unterschiedlicher Wassertemperaturen und Lichteinstellungen, um die Auswirkungen auf das primitive Verhalten zu beobachten, sowie eine zusätzliche Koffeinbehandlung, um die Auswirkungen einer Substanz anthropogenen Ursprungs zu untersuchen.
Die anstehenden Projekte mit ToxmateLAB sind Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten, die einem eher ökotoxikologischen Ansatz folgen und die Auswirkungen von Mikroverunreinigungen wie Arzneimitteln und Pestiziden untersuchen, die oft bereits in Konzentrationen im µg-Bereich biologisch aktiv sind.