Künstliche Embryonen: Stammzellen zur Blastocysten-Entwicklung bewegt

Proto-Embryonen ohne Spermien und Eizellen in der Petrischlae gezüchtet

Im Labor gelang es Wissenschaftlern, erstmals Proto-Embryonen zu erzeugen, ohne dass dabei Spermien oder Eizellen zum Einsatz kamen. Genutzt wurden dafür die Stammzellen von Mäusen. Die Plazenta- und embryonalen Zellen sortierten sich selbständig zu einer embryo-ähnlichen Struktur. Die entstandenen Zellhäufen pflanzten die Forscher in Mäuse ein, die daraufhin deutliche Schwangerschaftsanzeichen zeigten. Die Studie wurde von der Universität Maastricht (Niederlande) beim Fachblatt „Nature“ eingereicht und veröffentlicht.

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Bei vielen künstlichen Befruchtungen muss das komplette Arsenal der Reproduktionsmedizin aufgefahren werden. Per ICSI wird invitro dafür gesorgt, dass Eizelle und Samenzelle miteinander verschmelzen. Nach dem Einpflanzen des Embryos kommt es jedoch nur in einem Drittel der Fälle zu einer Schwangerschaft. Mit Hilfe von künstlichen Embryonen – geschaffen lediglich aus Stammzellen – wollen Wissenschaftler den Geheimnissen ab dem Zeitpunkt der Befruchtung bis zur Nidation auf die Spur kommen, umso Paaren mit Kinderwunsch besser helfen zu können.

 

Auch wenn selbsternannte Lebensschützer angesichts der Meldung jetzt direkt Amok laufen und die Mär vom hochgezüchteten Designerbaby anstimmen, das Experiment hatte nicht das Ziel, überhaupt lebensfähige Embryonen hervorzubringen. Das Verfahren soll lediglich wichtige Einblicke in die Embryogenese geben und helfen Fragen zu beantworten: Was geschieht bei der Befruchtung? Wie laufen die ersten Tage des Lebens ab?

 

Frühphase der Schwangerschaft noch immer eine Black Box

Wenn Reproduktionsmediziner von den ersten Tagen einer Schwangerschaft sprechen, fällt häufig die Bezeichnung „Black Box“. Die Mediziner kennen viele Prozesse längst nicht bis ins Detail. Das liegt unter anderem daran, dass der frühe Embryo nur aus wenigen Zellen besteht und kaum größer ist als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Außerdem ist der Embryo in der Gebärmutter kaum für Untersuchungen erreichbar.

Deswegen brauchen die Wissenschaftler geeignete Modelle, um genau diese Frühphase zu simulieren. Nur so können beispielsweise Auslöser für schwere Fehlbildungen gefunden oder geklärt werden, warum der Vorgang der Nidation, also der Einnistung des Embryos in die Gebärmutter, nicht erfolgreich war. Bei künstlichen Befruchtungen sind zwei Drittel der Versuche nicht erfolgreich. Die Nidation klappt nicht. Eine Schwangerschaft kommt damit nicht zustande. Neben der physischen Belastung durch die Hormonbehandlung ist das für die Paare mit Kinderwunsch vor allem auch eine emotionale und psychische Belastung.

 

Mit künstlichen Embryonen Fehlerquellen während der Embryogenese aufdecken

Mit dem Mausmodell liegen all jene Zelltypen vor, die auch ganz frühe Embryonen besitzen und die für die Bildung eines kompletten Organismus benötigt werden. Diese Mäuse-Stammzellen helfen, ein besseres Verständnis für die Prozesse am frühen Beginn des Lebens zu finden. Damit können Mediziner Paare mit Fruchtbarkeitsproblemen besser beraten und behandeln. Auch lassen sich neue Medikamente ohne das Leid von Labortieren entwickeln. Manche Mediziner vermuten, dass kleinste Fehler in der embryonalen Entwicklung später dafür sorgen, dass der Mensch Diabetes- oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen entwickelt.

Im Labor gelang es den Forschern, die Stammzellen dazu zu bewegen, sich selbstständig zu sogenannten Blastoiden zu organisieren. Das Stadium wird bei einer „normalen“ Schwangerschaft nach wenigen Tagen nach der Befruchtung erreicht. Dann hat sich die Zygote, die befruchtete Eizelle, zur Morula entwickelt. Im nächsten Schritt bilden sich im Zellgefüge Zwischenräume, die mit Flüssigkeit gefüllt sind. Diese Zwischenräume verschmelzen am vierten Tag nach der Befruchtung zur Blastozystenhöhle. Dabei kommt es zu einem ersten Differenzierungsprozess, denn es entsteht eine äußere und eine innere Zellschicht. Während sich die innere Zellschicht zum Embryo weiterentwickelt, wird aus der äußeren Zellschicht die Plazenta und die Eihaut, die die Versorgung des Embryos während der Schwangerschaft übernehmen müssen.

 

Kritiker warnen vor einer Nutzung des Verfahrens beim Menschen

Im Versuch ahmten die Wissenschaftler bei den Stammzellen genau jene Prozesse nach und die Zellen arrangierten sich selbst. Normalerweise kommunizieren die Zellen im Embryo in einem dreidimensionalen Gefüge. Bis heute sind diese diffizilen und genau choreografierten Signalwege kaum verstanden. Auch im Experiment schafften es die embryonalen Zellen, die Plazentazellen so anzuleiten, dass diese sich vervielfachten, organisierten und so die Einnistung in die Gebärmutter sicherstellten. Nach Aussagen der Forscher hätten die entstandenen synthetischen Embryonen immerhin zwei Tage lang in der Mäusegebärmutter überlebt.

Kritiker warnen nur davor, dass das Verfahren auch mit menschlichen Stammzellen genutzt werden könnte. Denn wer es bei der Maus beherrscht, könnte es auch bald beim Menschen anwenden. Die Versuchung ist groß, schließlich ist der Mensch auch nur ein Säugetier. Es ist jedoch völlig unklar, ob dieser Zeitpunkt jemals eintreten wird, denn es gibt heute schon in vielen Ländern der Welt entsprechende Gesetze, die eine solche Forschung mit menschlichen Embryonen verbietet. Die Einpflanzung solch künstlich erzeugter Embryonen in die Gebärmutter wäre demnach in den meisten Ländern illegal.

 

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