Harburg
Forschung

Wie der Mensch gesund bleibt – Zebrafisch soll helfen

Martin Gromniak arbeitet am Institut für medizintechnische Systeme an der TUHH. 

Martin Gromniak arbeitet am Institut für medizintechnische Systeme an der TUHH. 

Foto: Franziska Schmied / TUHH

Ein junger Forscher an der TUHH will genetische Ähnlichkeiten für Bewegungsverhalten und Knochengesundheit nutzen.

Harburg.  Sie sind bunt gestreift und nicht einmal daumengroß, haben Gräten statt Knochen und sollen dennoch Hinweise darauf geben, wie sich bei Menschen das Alter, die Ernährung und das individuelle Bewegungsverhalten auf die Knochengesundheit auswirken: Mit Hilfe von Zebrafischen will Martin Gromniak vom Institut für medizintechnische Systeme an der Technischen Universität Hamburg (TUHH) diese Zusammenhänge ans Licht bringen. Er registriert die Beweglichkeit von Zebrafischen in verschiedenen Versuchsanordnungen mit Spezialkameras und vergleicht die gesammelten Daten mit medizinischen Untersuchungen zur Knochengesundheit der Fische. Das Projekt läuft im Forschungszentrum Medizintechnik Hamburg, einem Kooperationsprojekt der TUHH und des UKE.

70 Prozent der Gene sind ähnlich

Zebrafische besitzen als Wirbeltiere viele Gene, die bei Säugetieren – und damit auch beim Menschen – dieselben oder ähnliche Funktionen haben. Etwa 70 Prozent der Zebrafisch-Gene kommen in ähnlicher Form auch beim Menschen vor. Mehr als 80 Prozent der bislang bekannten Gene, die beim Menschen Krankheiten auslösen können, gibt es auch im Fisch. Für den Laien unterscheiden sich Gräten sehr stark von Knochen. Doch ihre Zellstrukturen sind grundsätzlich sehr ähnlich und deshalb durchaus vergleichbar.

Beobachtung mit Spezialkameras

Die ersten Zebrafische sind für Gromniak bereits vor der Kamera herumgeschwommen. „Wir haben einige Fische testweise aufgenommen“, sagt der 29-Jährige, der seinen Master-Abschluss nicht in Biologie sondern in Robotik machte. Denn das Herzstück des Projekts ist die Informatik: Es gilt, mit Hilfe von fünf Kameras aus unterschiedlichen Perspektiven über längere Zeiträume die Bewegungen der einzelnen Fische zu verfolgen. Dazu entwickelt Gromniak mit Hilfe der Testaufnahmen derzeit einen Algorithmus (ein Rechenschema). Es sei eine echte Herausforderung, dass die Kameras lernen, die nur zwei bis drei Zentimeter großen Fische optisch auseinander zu halten, sagt Gromniak, der darüber seine Doktorarbeit schreiben will.

Zwei Testgruppen mit unterschiedlichem Futter

Die ersten Flossentiere werden deshalb erst 2020 in das gemeinsame Labor am UKE einziehen. Nacheinander werden jeweils Gruppen mit 30 Fischen über mehrere Monate in einem 30 mal 30 Zentimeter großen Aquariumswürfel für die Wissenschaft herum spaddeln: zwei Testgruppen mit jungen Zebrafischen, die entweder nährstoffreich oder nährstoffarm ernährt werden, zwei weitere Gruppen aus alten Zebrafischen mit ebenfalls unterschiedlichem Futter. „Um andere Einflussfaktoren als Alter und Ernährung möglichst ausschließen zu können, halten wir die Gruppen nacheinander in demselben Aquarium unter den-selben Versuchsbedingungen.“

Projekt auf zwei Jahre angelegt

Die entstehenden Datensätze liefern das „Bewegungsprofil“ von jedem Fisch, verknüpft mit dessen Alter und Ernährung. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Osteologie und Biomechanik am UKE werden die Zebrafische anschließend auf ihre Knochengesundheit untersucht und die Ergebnisse mit den aufgezeichneten individuellen Datensätzen abgeglichen. „Im Idealfall können die Daten der Medizin dabei helfen, relevante Faktoren für Knochengesundheit beim Fisch und somit auch beim Menschen zu identifizieren“, hofft Martin Gromniak. Das Forschungsprojekt ist insgesamt auf zwei Jahre angelegt.