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Zelluläres Farbenspiel

Forscher erzeugen frühes Embryonalstadium aus Stammzellen

Blastoiden
Blastoiden mit unterschiedlich angefärbten Zelltypen. © Monash University

Diese rundlichen, farbig markierten Gebilde sind Blastoide – eine aus Stammzellen erzeugte Version früher menschlicher Embryos. Forschern ist es erstmals gelungen, sie aus reprogrammierten Hautzellen zu züchten. In den Blastoiden sind bereits verschiedene Zelllinien – hier farbig markiert – differenziert, die später den Embryo, die Plazenta und weitere Organe bilden.

Wenige Tage nach der Befruchtung einer menschlichen Eizelle bildet sich eine Blastozyste – ein runder Zellhaufen, der erste Anzeichen einer Differenzierung zeigt. Er besitzt eine äußere Zellschicht, au der sich später die Plazenta und die Eihäute bilden, einen flüssigkeitsgefüllten Hohlraum und einen seitlich sitzenden Zellkumpen aus embryonalen Stammzellen. Aus diesen entwickelt sich dann der Embryo.

In diesem frühen Stadium werden wichtige Weichen für den Verlauf der Embryonalentwicklung gestellt, zudem findet mit der Blastozyste die Einnistung des Embryos in die Gebärmutter statt. Die Vorgänge in diesem unscheinbaren Zellklumpen sind daher für den Erfolg einer Schwangerschaft, aber auch für das sich entwickelnde Kind entscheidend. Bislang war die Erforschung dieser Phase der Entwicklung nur an Blastozysten möglich, die bei einer künstlichen Befruchtung erzeugt und zu Forschungszwecken gespendet wurden.

Über Stammzellen aus Hautzellen gezüchtet

Jetzt aber eröffnen die hier gezeigten induzierten Blastoiden ganz neue Möglichkeiten der Forschung. „iBlastoiden werden es Wissenschaftlern ermöglichen, die frühesten Schritte der menschlichen Entwicklung und einige der Ursachen für Unfruchtbarkeit, angeborene Krankheiten sowie die Wirkung von Giften und Viren auf frühe Embryos zu studieren“, erklärt Jose Polo von der Monash University in Melbourne.

Das Neue an diesen Blastoiden: Sie wurden aus in Stammzellen zurückverwandelten menschlichen Hautzellen erzeugt. Dafür werden die adulten Haut-Bindegewebszellen einem speziellen Cocktail von Nährmedien und Botenstoffen ausgesetzt, die ihre Differenzierung aufheben. Die durch diese Reprogrammierung entstehenden Stammzellen werden dann durch weitere biochemische Manipulation dazu gebraucht, sich zu einem Blastozysten-ähnlichen Zellgebilde weiterzuentwickeln.

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Einer Blastozyste ähnlich

„Unsere iBlastoiden stimmen aber nicht komplett mit einer Blastozyste überein“, sagt Polo. Sie besitzen zwar die Zelltypen, aus denen sich die Plazenta, der Embryo und der flüssigkeitsgefüllte Hohlraum entwickeln. Ihnen fehlt aber die äußere Umhüllung, die Zona Pellucida. Zudem zeigten erste Analysen, dass die Blastoiden auch einige Zelltypen enthielten, die in der Blastozyste nicht vorkommen.

Das Forscherteam geht daher davon ausm, dass sich aus solchen Blastoiden kein Fötus entwickeln könnte. Aus ethischen Gründen verzichteten Polo und seine Kollegen aber ohnehin darauf, die Gebilde länger als bis zum elften Tag zu kultivieren. Im Fokus ihrer Forschung stehen ohnehin die Prozesse, die sich in diesen allerersten Tagen eines werdenden Lebens abspielen. (Nature, 2021; doi: 10.1038/s41586-021-03372-y)

Quelle: Monash University

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