Modelsysteme

Modelsysteme sind vereinfachte oder kontrollierte Versuchsmodelle, die gezielt bestimmte biologische Prozesse abbilden, um Mechanismen zu identifizieren, Hypothesen zu testen und Prinzipien zu verstehen, die auch in komplexeren Organismen auftreten. Sie ermöglichen reproduzierbare Experimente, schnelle Generationswechsel, genetische Manipulationen und eine klare Zuordnung von Ursache und Wirkung.

Zu den klassischen Modelsystemen zählen Drosophila melanogaster, Mus musculus, Caenorhabditis elegans, Arabidopsis thaliana, Saccharomyces cerevisiae, Danio rerio und Escherichia coli. Ergänzend werden Zellkulturen wie HeLa- oder HEK293-Zellen und fortgeschrittene Systeme wie Organoide oder Organ-on-a-Chip verwendet. Diese Systeme weisen oft gut verstandene Genetik, genomische Sequenzen und etablierte Forschungswerkzeuge auf.

Die Nutzung von Modelsystemen erleichtert Grundlagenforschung in Genetik, Entwicklung, Signaltransduktion, Stoffwechsel und Krankheitsforschung. Sie unterstützen die Identifikation genetischer Netzwerke, die Charakterisierung von Proteinfunktionen und die Vorhersage von Therapierichtungen. Gleichzeitig besteht eine Beschränkung: Ergebnisse lassen sich nicht immer direkt auf den Menschen übertragen, da Art- und Organismusspezifika sowie Umweltfaktoren fehlen. Validierung in anderen Modellen oder klinischen Kontexten ist oft notwendig.

Die Auswahl eines Modelsystems erfolgt nach Kriterien wie genetische Zugänglichkeit, Ähnlichkeit relevanter Signalwege, Lebenszyklusdauer, Kosten und ethische Überlegungen. Eine diversifizierte Modellpalette hilft, Unterschiede zwischen Modellen zu berücksichtigen und generalisierbare Schlüsse zu ziehen.