Künstliche Eizellen aus Stammzellen

Forschung womöglich kurz vor dem Durchbruch?

Bei Mäusen funktioniert das Verfahren schon lange: Hier können aus Stammzellen in der Petrischale Keimzellen gezüchtet werden. Japanische Forscher vermelden nun, dass sie die bislang reifsten künstlichen, humanen Eizellen (Oocyten) mit diesem Verfahren hergestellt haben. Ein wichtiger Schritt jedoch fehlt noch.

© geralt / pixabay.com

Es ist ein magischer Moment, wenn Spermium und reife Eizelle miteinander verschmelzen. Durch die Befruchtung entsteht die Zygote. Sie ist der Startschuss für die Entstehung eines Embryos und damit von neuem Leben. Japanischen Forschern gelang nun, aus Stammzellen halbreife menschliche Eizelllen zu züchten. Bis mit künstlichen Keimzellen eines Tages Unfruchtbarkeit und ungewollte Kinderlosigkeit bekämpft werden können, ist jedoch noch viel Forschungsarbeit notwendig.

 

Es gilt als der große Meilenstein in der Reproduktionsmedizin: Die Herstellung von künstlichen Eizellen im Labor. Die Hoffnung der Wissenschaftler ist, dass diese Eizellen helfen könnten, das Geheimnis vieler Fehlbildungen während der Embryogenese, also der Frühphase der Menschwerdung, zu entschlüsseln. Nicht wenige Wissenschaftler glauben, dass der Grundstein für manche, schwere Krankheiten bereits in den ersten Tagen der Schwangerschaft gelegt wird.

Bereits 2014 berichtete ein britisches Forscherteam, dass es erstmals eine Vorstufe menschlicher Keimzellen im Labor erzeugt hätte. Dieses Verfahren wurde nun unter anderem in Japan an der Kyoto University weiterentwickelt.

 

Reprogrammierte Blutzellen sind die Basis für die künstlichen Keimzellen

Das Ausgangsmaterial sind Blutzellen. Diese müssen durch einen Proteincocktail reprogrammiert werden, sodass sie wieder zu quasi-embryonalen Stammzellen werden und sich in eine Vielzahl von verschiedenen Zelltypen ausdifferenzieren können. Unter Zugabe ganz bestimmter Wachstumsfaktoren werden aus den sogenannten induzierten, pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) sehr unreife Vorläuferzellen von Eizellen.

Zusammen mit Eierstockzellen von Mäusen wurden diese Eizellen-Vorläufer innerhalb von vier Monaten weiter kultiviert. In dieser Zeitspanne reiften die unreifen Vorläufer-Eizellen weiter heran. Die Forscher aus Japan berichten, dass sich der Prozess sehr ähnlich vollzog wie während der normalen Embryonalentwicklung im Fötus. Das bestätigten genetische Analysen. Dabei bestimmten die Forscher unter anderem die aktiven Gene und deren Methylierungszustand, also die „DNA-Entpackungsprozesse“, in den gezüchteten Zellen. Beide Muster entsprachen den erwarteten Mustern, die auch in normalen Keimzellen in einem Embryo entstehen.

 

Die aus Stammzellen geschaffenen, künstlichen Eizellen verharren auf halben Weg

Die künstlichen Vorläufer der Eizellen verharrten jedoch in einem halbreifen Zustand und besaßen immer noch einen doppelten Chromosomensatz. Die Ursachen dafür kennen die Wissenschaftler bislang nicht.

Ist eine Eizelle reif, besitzt sie – wie auch die reife männliche Samenzelle – einen einfachen Chromosomensatz. Bei der Befruchtung der Eizelle verschmelzen Spermium und Oocyte zur Zygote – aus zwei jeweils haploiden Chromosomensätzen wird wieder ein diploider Chromosomensatz. Die Zygote hat damit die korrekte Chromosomenanzahl von 46 Chromosomen (44 + 2).

Kollegen der japanischen Forscher vermuten, dass die Umgebung aus Eierstockzellen von Mäusen zwar half, dass einige Reifungsschritte bei den menschlichen Keimzellen vollzogen werden konnten. Jedoch gelang es der artfremden Zellumgebung nicht, alle notwendigen Signale bereitzustellen. So konnten keine voll ausgereiften Eizellen mit haploidem Chromosomensatz entstehen.

 

Aus künstlichen Keimzellen von Mäusen entstehen bereits Mäuseembryos

Bislang gelang das „Kunststück“ nur mit murinen Zellen. Aus reprogrammierten Mäusestammzellen ließen sich sowohl unreife Vorläufer-Eizellen als auch reife, künstliche Eizellen herstellen. Auch die Differenzierung zu reifen, künstlichen Samenzellen gelang. Beide Zelltypen – sowohl die künstlichen Eizellen als auch die künstlichen Samenzellen – waren funktionsfähig, sodass bei einer Verschmelzung Mäusebabys entstanden. Allerdings wurde bislang nur die Befruchtung in einfacher Kombination getestet: Entweder verschmolz eine künstliche Eizelle mit einem normalen Mäusespermium oder eine künstliche Samenzelle verschmolz mit einer normalen Oocyte.

 

Noch ein weiter Schritt von der Grundlagenforschung zur Anwendungsforschung

Die neue Studie eröffnet Wissenschaftlern ein Fenster, um die Reifung von Eizellen zu beobachten. Noch ist es ein kleiner Schritt im Rahmen der Grundlagenforschung und ohne klinische Auswirkungen. Bis womöglich die Unfruchtbarkeit von Mann und Frau mithilfe von künstlichen Keimzellen behandelt werden kann, werden trotz allem noch viele Jahre vergehen und viele kontroverse, ethische Diskussionen geführt werden müssen. Im nächsten Schritt haben die japanischen Forscher nun angekündigt, nach einer verlässlichen und standardisierbaren Reifungsmethode zu suchen.

Bislang ist noch längst nicht klar, ob die in-vitro erschaffenen Keimzellen überhaupt zum Einsatz kommen können. Aktuell kann kein Wissenschaftler zuverlässig sagen, ob künstlichen Keimzellen aus dem Labor tatsächlich gesund sind. Während des Reifungsprozesses in der Petrischale ist die Überlebensquote nur sehr gering. Hier weiß die Wissenschaft, dass sehr viel schief gehen kann und die „Erfolgsquote“ scheint zu belegen, dass in der Tat auch wirklich sehr viel schief geht.

 

    Disclaimer
    familien-gesundheit.de stellt ausschließlich Beiträge für Informationszwecke bereit. Die Hinweise und Informationen sind nicht zur Selbstbehandlung geeignet. Sie ersetzen kein persönliches Gespräch, keine professionelle Beratung, keine individuelle Untersuchung oder fachkundige Behandlung durch ausgebildete und anerkannte, im Gesundheitswesen tätigte Experten wie z. B. Ärzte, Apotheker, Hebammen oder Physiotherapeuten.