Abschlussarbeit: Bioinformatik und Expm. Radiologie: Insektenlarven als alternative Tiermodelle

Diese Bachelor-/Masterarbeit beschäftigt sich mit dem Thema, wie Insektenlarven wie der Tabakschwärmer als Alternative zu klassischen Labortieren wie Ratten und Mäuse in der präklinischen Forschung eingesetzt werden können, um diese zu beschleunigen und zu ökonomisieren. Kleinsäuger wie Ratten und Mäuse sind aus der präklinischen Forschung nicht mehr wegzudenken. Doch gegen den extensiven Gebrauch dieser Tiere in der medizinischen Forschung gibt es zunehmend ethische Bedenken. Dies schlägt sich auch in der Förderpraxis von wissenschaftlichen Projekten sowie der Gesetzgebung nieder. Zukünftig sollen alle Möglichkeiten zur Reduzierung der Versuchstieranzahl sowie das Nutzen möglicher Alternativen voll ausgeschöpft werden, um die Zahl der in der Forschung genutzten Wirbeltiere zu reduzieren (3R-Prinzip) und die Forschung zu ökonomisieren.

Je nach Fragestellung können Insekten wie die Larven des Tabakschwärmers (Manduca sexta) eine wichtige Schlüsselrolle als alternative in vivo-Tiermodelle einnehmen. Die angeborene Immunantwort des Darms sowie die Struktur des Darmepithels sind zwischen Säugetieren und Insekten wie dem Tabakschwärmer stark konserviert, weshalb die Larven des Tabakschwärmers sehr gut als alternatives Tiermodell für entzündliche Darmerkrankungen genutzt werden können.

Aus diesem Grund haben wir eine Hochdurchsatz-Plattform entwickelt, die mittels bildgebender Verfahren aus der Radiologie und Nuklearmedizin entzündliche Veränderungen im Darm der Larven des Tabakschwärmers zielgenau charakterisieren und nicht-invasiv diagnostizieren kann. Wir konnten zeigen, dass die Larven von Manduca sexta mittels Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT) und Positronen-Emissions-Tomographie (PET) für die präklinische Forschung vielfältig nutzbar sind.

Die genannten Hochdurchsatzverfahren erzeugen große Menge an Daten. Wir suchen einen Bioinformatiker, der uns bei der Automatisierung der Bildsegmentierung und -analyse im Rahmen einer Bachelor- oder Masterarbeit unterstützt. Um eine Darmentzündung sicher zu erkennen, müssen die verschiedenen Darmabschnitte (Vorderdarm, Mitteldarm und Hinterdarm) segmentiert werden. Danach muss die Darmdicke der jeweiligen Darmabschnitte gemessen werden (z. B. mittels Halbwertsbreite). Ihre Aufgabe ist es, eine automatisierte Messmethode für die genannten Arbeitsschritte zu entwickeln.

Das Fraunhofer IME-BR am Standort Gießen forscht anwendungsorientiert mit seinen industriellen und universitären Partnern u.a. im Bereich Bioressourcen und Insektenbiotechnologie an der Entwicklung von alternativen Tiermodellen wie M. sexta für die medizinische Forschung.