Nachrichten | IMBA-Studie: Molekulare Signale in der frühen Embryonalentwicklung stammen vom Embryo
Mithilfe eines Blastoid-Modells zeigten Forschende am Institute of Molecular Biotechnology (IMBA) in Österreich, wie molekulare Signale des Embryos während seiner frühesten Entwicklungsstadien die Plazentaentwicklung beeinflussen und die Gebärmutter vorbereiten. Die Ergebnisse liefern wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse zum Verständnis der menschlichen Fruchtbarkeit und wurden in Cell Stem Cell veröffentlicht.
Hintergrund:
Frühe Embryonen gelten im Allgemeinen als sehr empfindlich und auf externe Unterstützung angewiesen. Mithilfe eines innovativen Blastoid-Modells stellte das IMBA-Team jedoch fest, dass Embryonen bereits in den frühesten Stadien über eine ausgeprägte Fähigkeit verfügen, ihre eigene Entwicklung zu steuern. Die Studie zeigte, dass Embryonen molekulare Signale freisetzen können, die die Bildung der zukünftigen Plazenta lenken und die Gebärmutter auf eine geeignete Umgebung vorbereiten. Diese Erkenntnis stellt die traditionelle Auffassung infrage, dass frühe Embryonen ausschließlich externe Unterstützung benötigen.
Blastoide sind In-vitro-Modelle der Blastozyste, die sich in den ersten Tagen nach der Befruchtung bildet, und werden aus embryonalen Stammzellen gezüchtet. Das IMBA-Team entwickelte zunächst in 2018 Blastoide aus Mausstammzellen und erzeugte in 2021 erfolgreich Blastoide aus menschlichen Stammzellen. Dieses innovative Modell bietet eine ethische Alternative für die Embryonenforschung und hat mehrere wichtige Entdeckungen ermöglicht.
Bahnbrechende Erkenntnisse:
Mithilfe von Mausblastoiden fanden die Forschenden heraus, dass der früheste Teil des Embryos, der aus etwa 10 Zellen besteht, die Bildung des künftigen Plazentaanteils, der aus etwa 100 Zellen besteht, steuern und Veränderungen im Gebärmuttergewebe auslösen kann. Nicolas Rivron, Leiter des IMBA-Labors, sagte: "Durch diese Signale investiert der Embryo in seine eigene Zukunft: Er fördert die Bildung von Geweben, die seine Entwicklung unterstützen. Der Embryo steuert den Prozess und lenkt die Entstehung einer unterstützenden Umgebung."
Das Team stellte fest, dass Epiblastzellen im sich entwickelnden Embryo Moleküle absondern, die die Selbsterneuerung und Vermehrung von Trophoblastzellen fördern, aus denen später die Plazenta entsteht. Dieser Prozess ist grundlegend für die Plazentaentwicklung. Diese Moleküle bewirken außerdem, dass Trophoblastzellen zwei weitere Moleküle, WNT6 und WNT7B, absondern, die der Gebärmutter signalisieren, eine Schutzschicht um den Embryo zu bilden.
Rivron erklärte: "Andere Forschende hatten zuvor festgestellt, dass WNT-Moleküle an der Reaktion der Gebärmutter beteiligt sind. Wir sind jedoch die Ersten, die zeigen, dass WNT6 und WNT7B von Trophoblastzellen in der Blastozyste abgesondert werden und der Gebärmutter signalisieren zu reagieren. Diese Erkenntnis ist bedeutsam, weil wir bestätigt haben, dass beide Moleküle auch in Trophoblastzellen menschlicher Blastozysten vorkommen."
Bedeutung und Ausblick:
Zur Bestätigung der Ergebnisse führte das Team Implantationsexperimente mit Blastoiden in Mäusen durch und stellte fest, dass die Implantationseffizienz deutlich höher als erwartet war. Yucheng Jin, Mit-Erstautor und Postdoktorand im Labor von Rivron, sagte: "Wir waren sehr überrascht, dass sich Blastoide mit sehr hoher Effizienz in der Gebärmutter einnisteten. Indem wir Eigenschaften der Trophoblastzellen, etwa die Sekretionswerte von WNT6/7B, veränderten, konnten wir die Größe der schützenden Gebärmutterschicht deutlich beeinflussen."
Die Implantation ist ein entscheidender begrenzender Abschnitt der menschlichen Schwangerschaft; ungefähr 50% der Schwangerschaften scheitern in diesem Stadium. Da WNT6 und WNT7B auch in menschlichen Blastozysten vorkommen, vermuten die Forschenden, dass diese Erkenntnis erklären könnte, warum manche Schwangerschaften problematisch verlaufen. Rivron fügte hinzu: "Wir wiederholen dieses Experiment derzeit mit menschlichen Blastoiden und Gebärmutterzellen vollständig in Kulturschalen, um zu prüfen, ob diese grundlegenden Entwicklungsprinzipien zwischen den Arten erhalten sind. Letztlich könnten diese Ergebnisse zur Verbesserung von IVF-Verfahren sowie zur Entwicklung von Fruchtbarkeitsbehandlungen und Verhütungsmitteln beitragen."
Interdisziplinäre Zusammenarbeit und gesellschaftliche Auswirkungen:
Die Mit-Erstautorin Viktoria Holzmann sagte: "Das Verständnis dieser grundlegenden Prinzipien der Embryonalentwicklung wird Frauen helfen, größere Kontrolle über ihre Fruchtbarkeit zu gewinnen. Dies könnte nicht nur die Familienplanung verbessern, sondern auch die Gleichstellung der Geschlechter in der Gesellschaft voranbringen."
Nachrichten | IMBA-Studie: Molekulare Signale in der frühen Embryonalentwicklung stammen aus dem Embryo
Nachrichten | IMBA-Studie: Molekulare Signale in der frühen Embryonalentwicklung stammen vom Embryo
Mithilfe eines Blastoid-Modells zeigten Forschende am Institute of Molecular Biotechnology (IMBA) in Österreich, wie molekulare Signale des Embryos während seiner frühesten Entwicklungsstadien die Plazentaentwicklung beeinflussen und die Gebärmutter vorbereiten. Die Ergebnisse liefern wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse zum Verständnis der menschlichen Fruchtbarkeit und wurden in Cell Stem Cell veröffentlicht.
Hintergrund:
Frühe Embryonen gelten im Allgemeinen als sehr empfindlich und auf externe Unterstützung angewiesen. Mithilfe eines innovativen Blastoid-Modells stellte das IMBA-Team jedoch fest, dass Embryonen bereits in den frühesten Stadien über eine ausgeprägte Fähigkeit verfügen, ihre eigene Entwicklung zu steuern. Die Studie zeigte, dass Embryonen molekulare Signale freisetzen können, die die Bildung der zukünftigen Plazenta lenken und die Gebärmutter auf eine geeignete Umgebung vorbereiten. Diese Erkenntnis stellt die traditionelle Auffassung infrage, dass frühe Embryonen ausschließlich externe Unterstützung benötigen.
Blastoide sind In-vitro-Modelle der Blastozyste, die sich in den ersten Tagen nach der Befruchtung bildet, und werden aus embryonalen Stammzellen gezüchtet. Das IMBA-Team entwickelte zunächst in 2018 Blastoide aus Mausstammzellen und erzeugte in 2021 erfolgreich Blastoide aus menschlichen Stammzellen. Dieses innovative Modell bietet eine ethische Alternative für die Embryonenforschung und hat mehrere wichtige Entdeckungen ermöglicht.
Bahnbrechende Erkenntnisse:
Mithilfe von Mausblastoiden fanden die Forschenden heraus, dass der früheste Teil des Embryos, der aus etwa 10 Zellen besteht, die Bildung des künftigen Plazentaanteils, der aus etwa 100 Zellen besteht, steuern und Veränderungen im Gebärmuttergewebe auslösen kann. Nicolas Rivron, Leiter des IMBA-Labors, sagte: "Durch diese Signale investiert der Embryo in seine eigene Zukunft: Er fördert die Bildung von Geweben, die seine Entwicklung unterstützen. Der Embryo steuert den Prozess und lenkt die Entstehung einer unterstützenden Umgebung."
Das Team stellte fest, dass Epiblastzellen im sich entwickelnden Embryo Moleküle absondern, die die Selbsterneuerung und Vermehrung von Trophoblastzellen fördern, aus denen später die Plazenta entsteht. Dieser Prozess ist grundlegend für die Plazentaentwicklung. Diese Moleküle bewirken außerdem, dass Trophoblastzellen zwei weitere Moleküle, WNT6 und WNT7B, absondern, die der Gebärmutter signalisieren, eine Schutzschicht um den Embryo zu bilden.
Rivron erklärte: "Andere Forschende hatten zuvor festgestellt, dass WNT-Moleküle an der Reaktion der Gebärmutter beteiligt sind. Wir sind jedoch die Ersten, die zeigen, dass WNT6 und WNT7B von Trophoblastzellen in der Blastozyste abgesondert werden und der Gebärmutter signalisieren zu reagieren. Diese Erkenntnis ist bedeutsam, weil wir bestätigt haben, dass beide Moleküle auch in Trophoblastzellen menschlicher Blastozysten vorkommen."
Bedeutung und Ausblick:
Zur Bestätigung der Ergebnisse führte das Team Implantationsexperimente mit Blastoiden in Mäusen durch und stellte fest, dass die Implantationseffizienz deutlich höher als erwartet war. Yucheng Jin, Mit-Erstautor und Postdoktorand im Labor von Rivron, sagte: "Wir waren sehr überrascht, dass sich Blastoide mit sehr hoher Effizienz in der Gebärmutter einnisteten. Indem wir Eigenschaften der Trophoblastzellen, etwa die Sekretionswerte von WNT6/7B, veränderten, konnten wir die Größe der schützenden Gebärmutterschicht deutlich beeinflussen."
Die Implantation ist ein entscheidender begrenzender Abschnitt der menschlichen Schwangerschaft; ungefähr 50% der Schwangerschaften scheitern in diesem Stadium. Da WNT6 und WNT7B auch in menschlichen Blastozysten vorkommen, vermuten die Forschenden, dass diese Erkenntnis erklären könnte, warum manche Schwangerschaften problematisch verlaufen. Rivron fügte hinzu: "Wir wiederholen dieses Experiment derzeit mit menschlichen Blastoiden und Gebärmutterzellen vollständig in Kulturschalen, um zu prüfen, ob diese grundlegenden Entwicklungsprinzipien zwischen den Arten erhalten sind. Letztlich könnten diese Ergebnisse zur Verbesserung von IVF-Verfahren sowie zur Entwicklung von Fruchtbarkeitsbehandlungen und Verhütungsmitteln beitragen."
Interdisziplinäre Zusammenarbeit und gesellschaftliche Auswirkungen:
Die Mit-Erstautorin Viktoria Holzmann sagte: "Das Verständnis dieser grundlegenden Prinzipien der Embryonalentwicklung wird Frauen helfen, größere Kontrolle über ihre Fruchtbarkeit zu gewinnen. Dies könnte nicht nur die Familienplanung verbessern, sondern auch die Gleichstellung der Geschlechter in der Gesellschaft voranbringen."
Quelle:
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