Op de eerste verdieping van Hitchner Hall bevinden zich twee kamers naast elkaar, de lucht dik met een bijna tropische vochtigheid en rustig gorgelend met het geluid van stromend water. Binnenin bevatten rekken met tanks tienduizenden kleine vissen. Het zijn allemaal zebravissen – een centimeter lang familielid van de witvis afkomstig uit Zuid-Azië – maar als je goed kijkt, zie je hun variaties: transparante „Casper“ zebravis; vis geverfd met paarse, rode en groene stiften; en vissen met vlekken in plaats van strepen, of lange vloeiende vinnen in plaats van de stubbier standaardset.

De indrukwekkende opzet omvat de zebravisfaciliteit van de University of Maine, de eerste in zijn soort in Maine toen deze in 2003 werd gelanceerd. De universiteit was ook een van de eerste instellingen in New England die de zebravis als modelorganisme voor onderzoek gebruikte kijken naar alles, van spierdystrofie tot bacteriële infecties. In de afgelopen twee decennia hebben onderzoekers van de Universiteit van Maine baanbrekende ontdekkingen gedaan met deze kleine visjes – en ze zijn nog maar net begonnen.

Zebravissen hebben veel voordelen als modelorganisme. Ze worden al meer dan een eeuw gebruikt om zich ontwikkelende embryo’s te bestuderen, omdat hun bevruchting en ontwikkeling extern zijn en de embryo’s doorschijnend en gemakkelijk te manipuleren zijn. Het genoom van zebravissen is vergelijkbaar met mensen, met name hun immuunsysteem, maar ze rijpen snel, paren in grote hoeveelheden en hun genen zijn gemakkelijk te knutselen voor genetisch onderzoek.

Een foto van twee zebravissen

Vergeleken met andere veelvoorkomende modelorganismen zoals muizen, zijn zebravissen ook goedkoop en ruimtebesparend. UMaine’s Zebrafish Facility is daar een bewijs van, met 21 recirculerende rekken met tanks voor genetica en ontwikkelingswerk in de hoofdruimte van 20 bij 30 voet in Hitchner Hall, plus een andere kamer naast de deur met zeven rekken met tanks en een geïsoleerd rek voor ziekte en toxicologie Onderzoek. Er zijn in totaal 1.700 tanks van 3 en 10 liter in het hele systeem, met ruimte voor meer dan 30.000 zebravissen.

Voordat de faciliteit in zijn huidige versie werd opgezet, had voormalig UMaine-professor Carol Kim vanaf 1999 verschillende tanks beheerd voor haar eigen onderzoek naar de aangeboren immuunrespons op pathogenen en milieutoxische stoffen. Kim, die uiteindelijk de directeur van de Graduate School werd van Biomedical Science and Engineering en de vice-president voor onderzoek van de universiteit, leidde de inspanningen om de faciliteit uit te breiden met meer onderzoekers.

Mark Nilan, de operations manager van de faciliteit, werkte samen met het UMaine Center for Cooperative Aquaculture Research om het lab in 2003 op te zetten terwijl hij zijn bachelordiploma in aquacultuur afrondde (een programma dat uiteindelijk in 2007 werd omgezet in een certificaat).

„In de begintijd dat ze deze laboratoria oprichtten, plaatsten ze gewoon mensen met een aquarium en dat was een ramp“, zegt Nilan. „UMaine heeft succes geboekt met zijn certificering in aquacultuur.“

Nilan zei dat het huidige systeem meer analoog is dan veel moderne zebravislaboratoria – hij balanceert bijvoorbeeld de pH van het water zelf in plaats van digitaal – maar die hands-on benadering maakt deel uit van wat hij gelooft dat het laboratorium ervan heeft weerhouden om enige grote incidenten van zebravissterfte sinds hij het voor elkaar heeft gekregen. Hij werft studenten via de minor aquacultuur aan de School of Marine Sciences voor dagelijkse „dierhouderij“ -taken zoals het schoonmaken van tanks, het uitvoeren van onderhoud en het voeren van de vissen. De Institutional Animal Care and Use Committee controleert regelmatig het laboratorium om ervoor te zorgen dat de proefdieren ethisch en humaan worden behandeld.

Hoewel de faciliteit op zichzelf al indrukwekkend is, is het onderzoek en onderwijs dat er wordt gedaan misschien nog wel meer. Robert Wheeler, universitair hoofddocent bij de afdeling Moleculaire en Biomedische Wetenschappen en faculteitscontactpersoon voor Zebrafish Facility, zei dat er momenteel vijf laboratoria aan de Universiteit van Maine zijn die „100% toegewijd zijn aan het werken met zebravissen.“ Zijn laboratorium gebruikt zebravissen om te studeren schimmelpathogenen in ziekenhuisomgevingen. Ben King gebruikt zebravissen voor genetische projecten in zijn bio-informatica-lab, terwijl Melody Neely’s lab de interacties tussen gastheer en ziekteverwekker tijdens bacteriële infecties bestudeert. Clarissa Henry gebruikt zebravis om te studeren spierdystrofieen het laboratorium van Jared Talbot gebruikt zebravissen voor onderzoek naar spierontwikkeling (hij heeft net een prijs gewonnen voor zijn inspanningen om de zebravis te delen met de wetenschappelijke gemeenschap).

De faciliteit ondersteunt ook het onderwijs aan de School of Biology and Ecology, Molecular and Biomedical Sciences in het Hutchinson Centre in Belfast door bijvoorbeeld zebravisembryo’s te verstrekken aan klassen die vroege ontwikkeling bestuderen. Onderzoekers in het hele land kunnen ook zebravisembryo’s bij de faciliteit bestellen.

Sinds 2017 heeft de zebravisfaciliteit van UMaine meer dan $ 7,2 miljoen aan extramurale financiering verdiend van de National Institutes of Health, National Science Foundation en Burroughs Wellcome Fund, evenals meer dan $ 104.000 aan intramurale financiering van de University of Maine en University of Maine System. Meer dan 90 studenten zijn via het lab opgeleid voor hoogopgeleide banen en graduate school aan prestigieuze instellingen, evenals 35 afgestudeerde studenten en 1 postdoctorale fellow. De faciliteit heeft 42 peer-reviewed publicaties geproduceerd in tijdschriften als Nature, Cell Reports, Cell Host & Microbe en eLife. De faciliteit heeft community-outreach uitgevoerd met meer dan 120 middelbare scholieren. Studenten die met Henry samenwerkten om de zebravis van de faciliteit te gebruiken, wonnen de eerste plaats in eCYBERMISSION, een virtuele STEM-competitie voor de klassen 6-9.

Wheeler verwacht dat het succes van de faciliteit alleen maar zal groeien naarmate de zebravis een steeds populairder modelorganisme wordt. Hij zegt dat er subsidies in de maak zijn om de omvang van de UMaine Zebrafish Facility „aanzienlijk te vergroten“ door meer kamers voor rekken in Hitchner Hall toe te voegen.

“Een van de dingen die gebeuren als de community blijft groeien, is dat er steeds meer tools worden ontwikkeld, steeds meer fundamentele kennis die wordt ontdekt. De combinatie voedt een snellere wetenschap die meer mensen aantrekt, meer tools bouwt en dit weer terugkoppelt.”

Contactpersoon: Sam Schipani, samantha.schipani@main.edu