Eine aktuelle Studie zeigt, dass ein einen Tag alter früher menschlicher Embryo aus zwei scheinbar identischen Zellen besteht, tatsächlich jedoch eine der Zellen stärker zur Bildung der Organe und Gewebe des Körpers beiträgt. Diese Erkenntnis könnte dazu beitragen, die Erfolgsrate von In-vitro-Fertilisationen (IVF) zu verbessern.
Die in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichte Studie zeigt, dass die erste Teilung der befruchteten Eizelle dazu führt, dass die nachfolgenden Zellen zu unterschiedlichen Entwicklungswegen neigen, und damit die Grundlage für die Entwicklung zu einem komplexen Fötus legt. Der Entwicklungsbiologe Ali Brivanlou von der Rockefeller University in New York City bezeichnete die Studie als "großen Fortschritt" und erklärte, ihre klinische Bedeutung werde im weiteren Verlauf der Forschung deutlicher werden.
Der Ursprung der Asymmetrie
Lange Zeit gingen Forschende davon aus, dass bei Säugetieren alle befruchteten Eizellen mit weniger als 16 Zellen identisch seien und erst in späteren Entwicklungsstadien mit der Differenzierung begännen. Schließlich kann eine befruchtete Eizelle, die sich nach einigen Zellteilungen in zwei getrennte Embryonen aufteilt, noch eineiige Zwillinge hervorbringen.
Im Jahr 2001 wies die Entwicklungsbiologin Magdalena Zernicka-Goetz vom California Institute of Technology jedoch in einer Publikation darauf hin, dass die ersten beiden Zellen eines Mausembryos tatsächlich unterschiedlich sind. Eine Zelle bildet hauptsächlich den Fötus, während die Nachkommen der anderen Zelle hauptsächlich den Dottersack bilden.
Eine Langzeitstudie
Zernicka-Goetz fragte sich schon lange, ob dieses Phänomen auch beim Menschen vorkommt. Sie erhielt von einer IVF-Klinik 54 befruchtete Eizellen, die ihre erste Teilung noch nicht abgeschlossen hatten. Die Forschenden ließen diese befruchteten Eizellen im Labor teilen und markierten eine der embryonalen Ursprungszellen mit einem fluoreszierenden Protein, um die Entwicklung der Nachkommen jeder Zelle zu verfolgen.
Nach vier bis fünf Kulturtagen begannen diese Embryonen, unterschiedliche Strukturen zu bilden. Die Analyse zeigte, dass die meisten Zellen in den Strukturen, aus denen sich der Fötus bildet, von der sich schneller teilenden embryonalen Ursprungszelle stammten, während sich die Nachkommen der sich langsamer teilenden Zelle hauptsächlich in den Dottersack umwandelten.
Brivanlou war von diesem Ausmaß der Asymmetrie erstaunt, hielt es jedoch für logisch, da der menschliche Körper letztlich äußerst komplex wird. "Je tiefer wir vordringen, desto mehr erkennen wir, dass das Leben aus aufeinanderfolgenden Symmetriebrechungen besteht", sagte er.
Die Ursache der asymmetrischen Entwicklung
Noch ist unklar, wodurch diese Asymmetrie verursacht wird. Bei Mäusen beeinflusst die Stelle, an der das Spermium in die Eizelle eindringt, wie sich die Eizelle teilt, und Zernicka-Goetz vermutet, dass auch andere Faktoren, etwa die Struktur der Chromosomen in der Eizelle, dieses Gleichgewicht beeinflussen könnten.
Das Verständnis dafür, welche Zellen mit höherer Wahrscheinlichkeit den Fötus bilden, könnte IVF-Kliniken ermöglichen, Embryonen gezielter zu untersuchen und diejenigen zu finden, die am ehesten zu einer erfolgreichen Schwangerschaft führen. "Wenn wir die Anfälligkeiten in dieser Phase verstehen, könnten einige Fehlgeburten verhindert werden", sagte sie. Obwohl sich nur schwer vorhersagen lässt, wie sich diese frühe Asymmetrie auf den späteren menschlichen Körper auswirkt, könnte ihr Einfluss sehr lange anhalten.
Nachrichten | Wissenschaftlicher Durchbruch: Menschliche Embryonen bilden den Körper durch asymmetrische Zellteilung
Eine aktuelle Studie zeigt, dass ein einen Tag alter früher menschlicher Embryo aus zwei scheinbar identischen Zellen besteht, tatsächlich jedoch eine der Zellen stärker zur Bildung der Organe und Gewebe des Körpers beiträgt. Diese Erkenntnis könnte dazu beitragen, die Erfolgsrate von In-vitro-Fertilisationen (IVF) zu verbessern.
Die in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichte Studie zeigt, dass die erste Teilung der befruchteten Eizelle dazu führt, dass die nachfolgenden Zellen zu unterschiedlichen Entwicklungswegen neigen, und damit die Grundlage für die Entwicklung zu einem komplexen Fötus legt. Der Entwicklungsbiologe Ali Brivanlou von der Rockefeller University in New York City bezeichnete die Studie als "großen Fortschritt" und erklärte, ihre klinische Bedeutung werde im weiteren Verlauf der Forschung deutlicher werden.
Der Ursprung der Asymmetrie
Lange Zeit gingen Forschende davon aus, dass bei Säugetieren alle befruchteten Eizellen mit weniger als 16 Zellen identisch seien und erst in späteren Entwicklungsstadien mit der Differenzierung begännen. Schließlich kann eine befruchtete Eizelle, die sich nach einigen Zellteilungen in zwei getrennte Embryonen aufteilt, noch eineiige Zwillinge hervorbringen.
Im Jahr 2001 wies die Entwicklungsbiologin Magdalena Zernicka-Goetz vom California Institute of Technology jedoch in einer Publikation darauf hin, dass die ersten beiden Zellen eines Mausembryos tatsächlich unterschiedlich sind. Eine Zelle bildet hauptsächlich den Fötus, während die Nachkommen der anderen Zelle hauptsächlich den Dottersack bilden.
Eine Langzeitstudie
Zernicka-Goetz fragte sich schon lange, ob dieses Phänomen auch beim Menschen vorkommt. Sie erhielt von einer IVF-Klinik 54 befruchtete Eizellen, die ihre erste Teilung noch nicht abgeschlossen hatten. Die Forschenden ließen diese befruchteten Eizellen im Labor teilen und markierten eine der embryonalen Ursprungszellen mit einem fluoreszierenden Protein, um die Entwicklung der Nachkommen jeder Zelle zu verfolgen.
Nach vier bis fünf Kulturtagen begannen diese Embryonen, unterschiedliche Strukturen zu bilden. Die Analyse zeigte, dass die meisten Zellen in den Strukturen, aus denen sich der Fötus bildet, von der sich schneller teilenden embryonalen Ursprungszelle stammten, während sich die Nachkommen der sich langsamer teilenden Zelle hauptsächlich in den Dottersack umwandelten.
Brivanlou war von diesem Ausmaß der Asymmetrie erstaunt, hielt es jedoch für logisch, da der menschliche Körper letztlich äußerst komplex wird. "Je tiefer wir vordringen, desto mehr erkennen wir, dass das Leben aus aufeinanderfolgenden Symmetriebrechungen besteht", sagte er.
Die Ursache der asymmetrischen Entwicklung
Noch ist unklar, wodurch diese Asymmetrie verursacht wird. Bei Mäusen beeinflusst die Stelle, an der das Spermium in die Eizelle eindringt, wie sich die Eizelle teilt, und Zernicka-Goetz vermutet, dass auch andere Faktoren, etwa die Struktur der Chromosomen in der Eizelle, dieses Gleichgewicht beeinflussen könnten.
Das Verständnis dafür, welche Zellen mit höherer Wahrscheinlichkeit den Fötus bilden, könnte IVF-Kliniken ermöglichen, Embryonen gezielter zu untersuchen und diejenigen zu finden, die am ehesten zu einer erfolgreichen Schwangerschaft führen. "Wenn wir die Anfälligkeiten in dieser Phase verstehen, könnten einige Fehlgeburten verhindert werden", sagte sie. Obwohl sich nur schwer vorhersagen lässt, wie sich diese frühe Asymmetrie auf den späteren menschlichen Körper auswirkt, könnte ihr Einfluss sehr lange anhalten.