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Samstag, 03.12.2016
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Forscher entwickeln aus Stammzellen fruchtbare Eizellen

Mithilfe der künstlichen Geschlechtszellen wurden Mäuseweibchen schwanger und gebaren lebensfähige Nachkommen

Japanischen Wissenschaftlern ist es gelungen, Eizellen im Labor zu erzeugen. Sie stellten die weiblichen Geschlechtszellen her, indem sie bestimmte Gene in Stammzellen von Mäusen aktivierten. Dadurch wandelten sich diese zunächst in Urkeimzellen um - einer Vorstufe von Ei- und Spermazellen. Verpflanzt in die Eierstöcke von Mäusen bildeten sich daraus völlig funktionsfähige Eizellen, wie die Forscher im Fachmagazin "Science" berichten. Mit dem Einsatz von künstlicher Befruchtung wurden die Tiere erfolgreich schwanger und brachten lebensfähige Mäusebabys zur Welt. Ihre Methode zur Erzeugung von Eizellen könne detaillierte Einblicke in die Geschlechtszellenentwicklung geben und funktioniere wahrscheinlich in ähnlicher Weise auch beim Menschen, sagen die Forscher. Damit könnten Wissenschaftler den Ursachen für Unfruchtbarkeit auf die Spur kommen.
Mäuseweibchen mit Wurf, der mithilfe der künstlich erzeugten Eizellen gezeugt wurde

Mäuseweibchen mit Wurf, der mithilfe der künstlich erzeugten Eizellen gezeugt wurde

Das Wissenschaftlerteam um Katsuhiko Hayashi von der Kyoto University hatte bereits in früheren Studien gezeigt, dass es möglich ist Spermien aus verschiedenen Arten von Stammzellen zu entwickeln, die in Mäusen für Nachwuchs sorgten. Zum einen hatten sie dazu embryonale Stammzellen verwendet. Diese stellen, wie der Name schon sagt, die ersten Zellen des Embryos dar und können sich noch in fast alle Gewebearten, von Muskel- bis hin zu Geschlechtszellen, weiterentwickeln. Die Forscher schafften es zudem Spermien aus bereits von Anfang an künstlich hergestellten Mäusestammzellen zu bilden. Diese sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen werden aus normalen Körperzellen gewonnen. Auch sie können sich durch die Aktivierung bestimmter Gene noch in fast alle Zellarten umwandeln.

Künstlich erzeugte Eizellen unter dem Mikroskop

Künstlich erzeugte Eizellen unter dem Mikroskop

Stammzellen entwickelten sich zu Urkeimzellen


Um zu prüfen, ob sich nicht nur Spermien, sondern auch funktionsfähige Eizellen aus diesen beiden Stammzellarten herstellen lassen, gingen die Wissenschaftler zunächst ähnlich vor wie in ihren früheren Studien. Statt mit männlichen arbeiteten sie diesmal lediglich mit weiblichen Mäusestammzellen. In ersten Schritt spielten sie mit einigen Genen dieser Zellen - bis sie die richtigen Schalter fanden, durch die sich die Stammzellen in Vorstufen von Eizellen weiterentwickeln, sogenannte Urkeimzellen. Es zeigte sich, dass dieser Vorgang durch ähnliche Mechanismen wie bei den Spermien ausgelöst wird, berichten die Forscher. Diese neu erzeugten weiblichen Urkeimzellen betteten sie anschließend zwischen Geschlechtszellendrüsen ein. Damit wurde die natürliche Umgebung in Eierstöcken nachgeahmt, erklären die Wissenschaftler. Als sie diese Zellhaufen in die Eierstöcke von Mäusen einpflanzten, beobachteten sie wie aus den künstlich generierten Urkeimzellen fruchtbare Eizellen heranwuchsen.

Die Eizellen wurden im Reagenzglas befruchtet


Um die Funktionsfähigkeit der künstlich generierten Eizellen zu testen, entnahmen sie diese den Versuchsmäusen nochmals für kurze Zeit, um sie im Reagenzglas zu befruchten. War die Befruchtung erfolgreich, trugen die Mäuse gesunde Nachkommen aus, die bis ins Erwachsenenalter lebten. Allerdings zeigte sich, dass eine künstliche Befruchtung häufiger bei Eizellen klappte, die aus embryonalen Stammzellen gewonnen wurden. Dies war bei bis zu 18 Prozent der Versuche der Fall. Bei induzierten pluripotenten Stammzellen war die künstliche Befruchtung nur bei vier Prozent der Versuche erfolgreich. Die Ursachen dafür müssten noch in weiteren Studien erforscht werden, sagen die Wissenschaftler. (doi:10.1126/science.1226889)
(Science, 05.10.2012 - INR)
 
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