Optimierung und Erweiterung des akuten Fischembryotoxizitätstests für das Umweltmonitoring
Der gute chemische Zustand deutscher Oberflächengewässer steht im Kontrast zu einem überwiegend mäßigen bis schlechten ökologischen Zustand. Da die Einstufung des chemischen Zustandes lediglich chemisch-analytisch anhand festgelegter Konzentrationen (Umweltqualitätsnormen) für eine begrenzte Anzahl prioritärer Chemikalien erfolgt, besteht die Gefahr ökotoxikologisch relevante, biologisch wirksame Umweltchemikalien, Transformationsprodukte und deren Einzel- bzw. Mischungseffekte zu übersehen. Aktuelle Studien zeigen dass in großen europäischen Flüssen (z.B. Donau, Rhein, Elbe oder Ebro), neben Chemikalien mit unbekanntem Wirkmechanismus, vor allem neuroaktive Chemikalien wie bestimmte Pestizide, Pharmaka und Industriechemikalien die größte Wirkgruppe repräsentieren. Bioanalytische, Effekt-basierte Testsysteme, wie der akute Fischembryotoxizitätstest (OECD-Prüfrichtlinie 236), ermöglichen eine direkte Verknüpfung von chemischer Exposition und Umweltschutzzielen. Angesichts der hohen Diversität und zumeist niedrigen Umweltkonzentration, sowie der hohen chronischen Toxizität neuroaktiver Chemikalien erlaubt die alleinige Erfassung letaler Endpunkte im Rahmen des akuten Fischembryotoxizitätstests jedoch keine quantitativ adäquate, ökotoxikologische Bewertung von Umweltproben. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wird deshalb eine Erhöhung der Sensitivität und Durchsatzleistung des akuten Fischembryotoxizitätstests vorgeschlagen, um die subletalen/ chronischen Wirkungen umweltrelevanter, neuroaktiver Chemikalien zu erfassen und abzuschätzen und diese anhand der Ergebnisse zu gruppieren. Mithilfe modernster, automatisierter, verhaltens , sowie Morphologie- und Physiologie-basierter Testverfahren sollen subletale Effekte neuroaktiver Chemikalien sensitiv und durchsatzstark erfasst werden. Die phänotypischen Endpunkte sollen anhand einer weiterentwickelten Barcode-Methode zur Charakterisierung und Gruppierung von Wirkmechanismen dienen. Diese wirkspezifischen Barcodes können dann unter anderem zur Identifizierung chemischer Treiber für Toxizität im Umweltmonitoring eingesetzt werden. Hierzu ist zunächst die Etablierung bzw. Optimierung der benötigten technischen Instrumente und Methoden, sowie der Software-gestützten Datenauswertung erforderlich. Außerdem ist die Erweiterung der von Kokel et al. (2010) für neuroaktive Substanzen entwickelten Barcode-Methode zur Auswertung weiterer verhaltensbiologischer, morphologischer und physiologischer Endpunkte nötig. Das Produkt dieses Forschungsvorhabens ist ein sensitives, leistungsfähiges, bioanalytisches Testsystem, welches das adäquate Umweltmonitoring von Oberflächengewässern, aber auch die wirkungsspezifische Einordnung einzelner Chemikalien erlaubt. Das vorgeschlagene Testsystem trägt somit auch nachhaltig zu einem vorsorgenden, integrierten Umweltschutz bei.