Nachrichten | Forschende erzeugen menschliches Endometrium im Labor und ermöglichen die Einnistung früher Embryonen
Britische Forschende haben erstmals im Labor ein implantierbares Modell des menschlichen Endometriums geschaffen und darin die Anheftung und Einnistung früher menschlicher Embryonen erreicht. Dieser Durchbruch ermöglichte es den Forschenden, erstmals die chemische Signalübertragung zwischen Embryonen und Endometrium systematisch zu beobachten, und stellt ein beispielloses Forschungsinstrument zur Untersuchung der Frühschwangerschaft, wiederholter Fehlgeburten und des Implantationsversagens dar.
In dem Experiment nisteten sich frühe menschliche Embryonen, die Paare nach einer In-vitro-Fertilisation (IVF) gespendet hatten, erfolgreich in das künstlich erzeugte Endometrium ein und begannen, humanes Choriongonadotropin (hCG) auszuschütten – den biochemischen Marker, der auf einem Schwangerschaftstest für zu Hause eine „blaue Linie“ erzeugt. Die Embryonen bildeten außerdem eine Reihe von Signalmolekülen, die eng mit der Frühschwangerschaft verbunden sind.
Die Studie wurde von einem Team am Babraham Institute in Cambridge, England, geleitet. Der Hauptautor und Leiter der Forschungsgruppe, Dr. Peter Rugg-Gunn, sagte: „Es war bemerkenswert, diesen Prozess zu beobachten. Bisher konnten wir nur isolierte Momentaufnahmen der Frühschwangerschaft gewinnen. Dieses Modell eröffnet einen völlig neuen Weg, um diese entscheidende Phase zu verstehen.“
Die Einnistung des Embryos erfolgt gewöhnlich etwa eine Woche nach der Befruchtung und ist ein entscheidender Faktor dafür, ob eine Schwangerschaft erfolgreich verläuft. Ethische und technische Einschränkungen machen eine direkte Beobachtung im menschlichen Körper jedoch nahezu unmöglich. Das heutige Verständnis beruht größtenteils auf einer sehr kleinen Zahl von Hysterektomieproben aus frühen Schwangerschaften, die vor mehr als 50 Jahren gesammelt wurden – eine Einschränkung, die den Fortschritt in der Reproduktionsmedizin seit Langem behindert.
Für die Herstellung des Endometrium-Modells isolierte das Team aus Biopsien der Gebärmutterschleimhaut, die gesunde Frauen gespendet hatten, zwei wichtige Zelltypen: Stromazellen, die strukturelle Unterstützung leisten, und Epithelzellen, die die Oberfläche des Endometriums bilden. Die Stromazellen wurden in ein abbaubares Hydrogel eingebettet, während Epithelzellen die Oberfläche bedeckten und so eine dreidimensionale Struktur bildeten, die das natürliche Endometrium eng nachahmt.
Anschließend setzten die Forschenden frühe IVF-Embryonen in das Modell ein. Die in Cell veröffentlichte Studie zeigte, dass sich die Embryonen erwartungsgemäß anhefteten und einnisteten und anschließend rasch mehr hCG und andere schwangerschaftsbezogene Verbindungen ausschütteten. Während des gesetzlich zulässigen Forschungszeitraums von 14 Tagen beobachtete das Team die Entwicklung weiter und stellte fest, dass die Embryonen mehrere spezialisierte Zelltypen bildeten, darunter Zellen, die an der Plazentabildung beteiligt sind.
Eine detaillierte Analyse der Einnistungsstelle ermöglichte es dem Team, die wechselseitige molekulare Signalübertragung zwischen Embryo und Endometrium zu charakterisieren. Diese Signale gelten als entscheidend für den Aufbau und die Aufrechterhaltung einer Schwangerschaft. Als die Forschenden einen wichtigen Signalweg chemisch blockierten, entwickelte sich das Plazentagewebe mit schweren Fehlbildungen. Dies unterstreicht, dass sich mit dem Modell die Folgen einer gestörten Signalübertragung untersuchen lassen.
Rugg-Gunn wies darauf hin, dass etwa die Hälfte der menschlichen Embryonen aus weiterhin unklaren Gründen keine Einnistung schafft. „Wenn wir verstehen, warum diese Fehlschläge auftreten, könnten wir die Erfolgsraten der IVF deutlich verbessern.“
Das Team plant, mit dem Modell die Entwicklung nach der Einnistung weiter zu untersuchen, insbesondere den Zeitpunkt, an dem die Plazenta zu entstehen beginnt. Viele schwerwiegende Schwangerschaftskomplikationen haben vermutlich ihren Ursprung in einer gestörten Entwicklung während dieser Phase.
In derselben Fachzeitschrift berichtete ein chinesisches Forschungsteam über ein ähnliches künstliches Endometrium-Modell und identifizierte mögliche Medikamente, die die Einnistungsraten bei Patientinnen mit wiederholtem Implantationsversagen (RIF) verbessern könnten. Dies unterstreicht zusätzlich die internationale Bedeutung dieses Ansatzes.
John Aplin, Professor für Reproduktionsmedizin an der University of Manchester, merkte an, dass die Einnistungsraten von Embryonen trotz mehr als 40 Jahren assistierter Reproduktionstechnologie seit Langem stagnieren. „Die Einnistung des Embryos leitet das Programm zur Plazentaentwicklung ein und ist der zentrale Schritt dafür, ob die Schwangerschaft fortbesteht. Die früheste Phase ist außerordentlich wichtig, wird aber am wenigsten verstanden und ist am anfälligsten für ein Scheitern. Diese Arbeit bietet eine realistische Möglichkeit, Behandlungen zur Verbesserung der Einnistungseffizienz zu erforschen.“
Nachrichten | Forschende erzeugen menschliches Endometrium im Labor und ermöglichen die Einnistung früher Embryonen
Nachrichten | Forschende erzeugen menschliches Endometrium im Labor und ermöglichen die Einnistung früher Embryonen
Britische Forschende haben erstmals im Labor ein implantierbares Modell des menschlichen Endometriums geschaffen und darin die Anheftung und Einnistung früher menschlicher Embryonen erreicht. Dieser Durchbruch ermöglichte es den Forschenden, erstmals die chemische Signalübertragung zwischen Embryonen und Endometrium systematisch zu beobachten, und stellt ein beispielloses Forschungsinstrument zur Untersuchung der Frühschwangerschaft, wiederholter Fehlgeburten und des Implantationsversagens dar.
In dem Experiment nisteten sich frühe menschliche Embryonen, die Paare nach einer In-vitro-Fertilisation (IVF) gespendet hatten, erfolgreich in das künstlich erzeugte Endometrium ein und begannen, humanes Choriongonadotropin (hCG) auszuschütten – den biochemischen Marker, der auf einem Schwangerschaftstest für zu Hause eine „blaue Linie“ erzeugt. Die Embryonen bildeten außerdem eine Reihe von Signalmolekülen, die eng mit der Frühschwangerschaft verbunden sind.
Die Studie wurde von einem Team am Babraham Institute in Cambridge, England, geleitet. Der Hauptautor und Leiter der Forschungsgruppe, Dr. Peter Rugg-Gunn, sagte: „Es war bemerkenswert, diesen Prozess zu beobachten. Bisher konnten wir nur isolierte Momentaufnahmen der Frühschwangerschaft gewinnen. Dieses Modell eröffnet einen völlig neuen Weg, um diese entscheidende Phase zu verstehen.“
Die Einnistung des Embryos erfolgt gewöhnlich etwa eine Woche nach der Befruchtung und ist ein entscheidender Faktor dafür, ob eine Schwangerschaft erfolgreich verläuft. Ethische und technische Einschränkungen machen eine direkte Beobachtung im menschlichen Körper jedoch nahezu unmöglich. Das heutige Verständnis beruht größtenteils auf einer sehr kleinen Zahl von Hysterektomieproben aus frühen Schwangerschaften, die vor mehr als 50 Jahren gesammelt wurden – eine Einschränkung, die den Fortschritt in der Reproduktionsmedizin seit Langem behindert.
Für die Herstellung des Endometrium-Modells isolierte das Team aus Biopsien der Gebärmutterschleimhaut, die gesunde Frauen gespendet hatten, zwei wichtige Zelltypen: Stromazellen, die strukturelle Unterstützung leisten, und Epithelzellen, die die Oberfläche des Endometriums bilden. Die Stromazellen wurden in ein abbaubares Hydrogel eingebettet, während Epithelzellen die Oberfläche bedeckten und so eine dreidimensionale Struktur bildeten, die das natürliche Endometrium eng nachahmt.
Anschließend setzten die Forschenden frühe IVF-Embryonen in das Modell ein. Die in Cell veröffentlichte Studie zeigte, dass sich die Embryonen erwartungsgemäß anhefteten und einnisteten und anschließend rasch mehr hCG und andere schwangerschaftsbezogene Verbindungen ausschütteten. Während des gesetzlich zulässigen Forschungszeitraums von 14 Tagen beobachtete das Team die Entwicklung weiter und stellte fest, dass die Embryonen mehrere spezialisierte Zelltypen bildeten, darunter Zellen, die an der Plazentabildung beteiligt sind.
Eine detaillierte Analyse der Einnistungsstelle ermöglichte es dem Team, die wechselseitige molekulare Signalübertragung zwischen Embryo und Endometrium zu charakterisieren. Diese Signale gelten als entscheidend für den Aufbau und die Aufrechterhaltung einer Schwangerschaft. Als die Forschenden einen wichtigen Signalweg chemisch blockierten, entwickelte sich das Plazentagewebe mit schweren Fehlbildungen. Dies unterstreicht, dass sich mit dem Modell die Folgen einer gestörten Signalübertragung untersuchen lassen.
Rugg-Gunn wies darauf hin, dass etwa die Hälfte der menschlichen Embryonen aus weiterhin unklaren Gründen keine Einnistung schafft. „Wenn wir verstehen, warum diese Fehlschläge auftreten, könnten wir die Erfolgsraten der IVF deutlich verbessern.“
Das Team plant, mit dem Modell die Entwicklung nach der Einnistung weiter zu untersuchen, insbesondere den Zeitpunkt, an dem die Plazenta zu entstehen beginnt. Viele schwerwiegende Schwangerschaftskomplikationen haben vermutlich ihren Ursprung in einer gestörten Entwicklung während dieser Phase.
In derselben Fachzeitschrift berichtete ein chinesisches Forschungsteam über ein ähnliches künstliches Endometrium-Modell und identifizierte mögliche Medikamente, die die Einnistungsraten bei Patientinnen mit wiederholtem Implantationsversagen (RIF) verbessern könnten. Dies unterstreicht zusätzlich die internationale Bedeutung dieses Ansatzes.
John Aplin, Professor für Reproduktionsmedizin an der University of Manchester, merkte an, dass die Einnistungsraten von Embryonen trotz mehr als 40 Jahren assistierter Reproduktionstechnologie seit Langem stagnieren. „Die Einnistung des Embryos leitet das Programm zur Plazentaentwicklung ein und ist der zentrale Schritt dafür, ob die Schwangerschaft fortbesteht. Die früheste Phase ist außerordentlich wichtig, wird aber am wenigsten verstanden und ist am anfälligsten für ein Scheitern. Diese Arbeit bietet eine realistische Möglichkeit, Behandlungen zur Verbesserung der Einnistungseffizienz zu erforschen.“
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