Optimierung und Erprobung neuer Methoden zur Erzeugung von transgenen Zebrafinken

• Antragstellerin: Professorin Constance Scharff, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429335898

Juvenile Singvögel lernen ihren Gesang durch Nachahmung erwachsener Artgenossen, mittels ähnlicher Mechanismen, wie Kleinkinder sie während des Spracherwerbs anwenden. Deswegen sind Singvögel ein viel benutztes Tiermodell für Untersuchungen von den molekularen, neuralen und physiologischen Grundlagen für das Nachahmen von Kommunikationslauten. Allerdings sind Keimbahnveränderungen bei Singvögeln nicht verlässlich und routinemäßig etabliert. Seit 2009 haben nur drei Labore transgene Vögel produziert, insgesamt existieren nur 5 Linien. Die Effizienz, mit der diese Linien generiert wurden, war niedrig und lag zwischen 1-10%. Alle transgene Zebrafinken wurden durch die Injektion von Lentiviren in Embryonen des Stadiums X, also in frisch gelegten Eiern, produziert. Der Lentivirus infiziert im Idealfall bei diesen Embryonen einige der wenigen primordialen Keimzellen (PGCs), die in diesem Stadium vorhanden sind, so dass eine chimäre F0 Generation entsteht. Die chimären F0 müssen danach miteinander gekreuzt werden für transgene F1, wiederum mit niedriger Effizienz (~13%). Die ersten trangenen Hühner wurden auf diese Weise 1986 von Salter und Kollegen produziert. In der Zwischenzeit gab es jedoch in Hühnern und Wachteln verschiedene neue methodische Ansätze, die effizienter und verlässlicher sind. Wir schlagen deshalb vor, diese Methoden in Zebrafinken zu adaptieren und zu vergleichen. Als erstes Ziel wollen wir prüfen, ob spätere Entwicklungsstadien für die Infektion von PGCs mit Lentiviren besser geeignet sind, wie es in Wachteln berichtet wurde. Ein zweites Ziel ist es, Spermien genetisch zu verändern, um danach weibliche Finken künstlich zu befruchten, wie kürzlich von Cooper und Kollegen bei Hühnern beschrieben wurde. Zusätzlich werden wir Spermatogonien in vivo transfizieren. Im dritten Ziel werden wir dann die beste Methode auswählen, um transgene Finken zu generieren, die Kanalrhodopsine exprimieren, mittels derer Neurone des Gesangssystems optogenetisch manipuliert werden können, und zwar Interneurone in HVC und striatale ‘medium spiny neurons’ in Area X. Die Ergebnisse dieser Experimente tragen maßgeblich dazu bei, dass Singvögel ein echtes genetisch modifizierbares Tiermodell werden, so dass das Sozialverhalten, die Kognition und das Singenlernen umfassend verstanden werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen