Delfinneuronen enthüllen das Risiko der Umweltverschmutzung

Einer Forschungsgruppe ist es erstmals gelungen, Körperzellen von Breitschnabeldelfin direkt in Neuronen umzuprogrammieren. Die Entwicklung könnte zur Erforschung der Neurotoxizität bei Meeressäugern beitragen und zeigen wie Schadstoffe Meerestiere beeinflussen.

Die Ergebnisse wurden von der Forschungsgruppe um Mari Ochiai, einer Assistenzprofessorin für Umwelttoxikologie am Ehime University Center for Marine Environmental Studies, veröffentlicht. Es handelt sich um ein Institut der Universität in Matsuyama in der Präfektur Ehime, die sich im Südwesten von Japan befindet. Die Publikation erfolgte in der amerikanischen Fachzeitschrift Environmental Science & Technology.

Die neuen Ergebnisse der japanischen Meeresbiologie-Studie

Laut der Veröffentlichung kultivierte die Forschungsgruppe im Jahr 2015 Fibroblasten oder Bindegewebszellen aus dem Gewebe von Breitschnabeldelfinen. Etwa 160 von den Delfinen waren an der Küste der Präfekturstadt Hokota Ibaraki gestrandet.

Nach mehrwöchiger Behandlung der Zellen mit einer gemischten Lösung aus niedermolekularen Verbindungen erhielt die Gruppe Zellen mit einer Morphologie ähnlich der von Neuronen. Methoden einschließlich der Genexpressionsanalyse zeigten, dass es sich um künstlich induzierte neuronale Zellen handelte.

Die direkte Reprogrammierung oder die Umwandlung von Körperzellen in andere Formen ohne die Notwendigkeit eines Übergangs durch induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) hat für Aufsehen gesorgt. In der Grundlagenforschung der regenerativen Medizin sind die Daten besonders angesehen. Die Forschung der Gruppe war das erste Mal, dass Delfinzellen direkt umprogrammiert wurden.

Die Gruppe setzte diese umprogrammierten Zellen dann Substanzen aus, die als hydroxylierte polychlorierte Biphenyle (OH-PCBs) bezeichnet werden. Diese Substanzen können von körpereigenen Enzymen durch die Meerestiere in polychlorierten Biphenylen (PCBs) umgewandelt werden. PCBs sind eine verbreitete Art von Umweltschadstoffen. Nach 24 Stunden hatten sich über 80% der umprogrammierten Neuronen in einem Prozess namens Apoptose ( eine Art des programmierten Zelltods) selbst zerstört. Das Aussetzen der Zellen mit Substanzen wie OH-PCBs hat sie wahrscheinlich dazu gezwungen.

Apoptose ist ein Mechanismus, der Zellen abtötet, die stark geschädigt oder der körpereigenen Existenz abträglich sind. Es spielt nicht nur eine Rolle bei der Bildung menschlicher fötaler Gliedmaßen und dem Verschwinden von Zellen mit Schwimmhäuten, sondern auch bei der Entfernung von Zellen, die mit einem Virus infiziert sind oder genetische Anomalien aufweisen (wie zum Beispiel Krebs).

Die Bedeutung der Forschung für die Wissenschaft

Anhaltende organische Schadstoffe wie PCB, die in die Umwelt freigesetzt wurden, haben sich auf der ganzen Welt verbreitet. Eine Untersuchung der Ehime University fand in den 1990er Jahren 265 Arten organischer Schadstoffe in Meeressäugern. Die Forschergruppe entdeckte auch PCB in den Gehirnen von Breitschnabeldelfinen, die in Ibaraki gestrandet waren.

Nach dem Studium der Meeresbiologie an der University of California, Santa Cruz, schrieb sich Ochiai 2009 an der Graduiertenschule der Ehime University ein und analysierte weiterhin Schadstoffe, die in Orcas und Delfinen verbleiben. Ochiai kommentierte die neue Studie wie folgt:

"Schadstoffe können andere Probleme als Apoptose verursachen. Wir möchten komplexe Kontaminationen durch verschiedene Substanzen untersuchen und diese Toxizitätsbewertungen auf andere Meeressäuger anwenden."

_{Bildquelle: "anim2623" von NOAA Photo Library, CC BY 2.0, via flickr.}