Huhn oder Ei? Embryos haben das Kommando!

Die Plazenta und die Gebärmutter nähren und schützen heranwachsende Babys. Ein Forschungsteam von Nicolas Rivron am IMBA (Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften) hat nun herausgefunden, dass der Embryo in der frühesten Entwicklungsphase das Kommando hat und diese Umgebung selbst bestimmt. Wenn die sogenannte Blastozyste noch in der Gebärmutter schwimmt, kann dieser frühe Embryo der Plazenta und der Gebärmutter Anweisungen geben, damit sie sich einnisten kann.

Rivron und sein Team haben für ihre Forschung Blastoiden, also in-vitro-Modelle der Blastozysten, entwickelt. Diese entsprechen Säugetierembryos in den frühen Tagen nach der Befruchtung, sind aber eine ethische Alternative zur Verwendung von Embryonen für die Forschung. Die Blastoiden wurden 2018 aus Maus-Stammzellen, vergangenes Jahr auch aus menschlichen Stammzellen gebildet.

Eine Blastozyste besteht aus etwa 200 unterschiedlichen Stammzellen. Aus den Zellen im Inneren dieses Zellballs entwickelt sich später der Fötus (Epiblasten). In der Hülle liegen die Trophoblasten, die später die Plazenta bilden. Das Forschungsteam von Rivron entdeckte nun, dass Epiblasten mehrere molekulare Botenstoffe an die Trophoblasten absondern und ihnen den Auftrag geben, sich selbst zu erneuern und zu vermehren und das Gebärmuttergewebe zu verändern. „Auf diese Weise investiert der Embryo in seine eigene Zukunft: Er fördert die Bildung der Gewebe, die in Folge für seine Entwicklung sorgen werden. Der Embryo hat die Kontrolle, indem er den Aufbau einer Umgebung steuert, in der er gut gedeihen kann“, erklärt Rivron.

Die ForscherInnen fanden außerdem heraus, dass diese molekularen Botenstoffe die Trophoblasten dazu veranlassen, zwei weitere Moleküle, WNT6 und WNT7B, abzusondern. WNT6 und WNT7B wiederum weisen die Gebärmutter an, die Blastozyste zu umschließen. Das Team hat seine Erkenntnisse unter anderem dadurch gewonnen, dass es Maus-Blastoide in einem In-Vivo-Einnistungsmodell in der Maus-Gebärmutter untersuchte. „Ich war sehr überrascht von der Effizienz, mit der sich unsere Blastoide in der Gebärmutter einnisteten. Und indem wir die Eigenschaften der Trophoblasten innerhalb der Blastoide veränderten, einschließlich der Sekretion von WNT6/7B, konnten wir die Größe der Fruchthöhle deutlich verändern“, erklärt der Co-Erstautor Jinwoo Seong, ein Postdoktorand im Labor von Rivron, der diese Experimente durchführte.

Bei menschlichen Schwangerschaften ist die Einnistung ein kritischer Faktor. Etwa jede zweite Schwangerschaft scheitert bereits zu diesem Zeitpunkt. Derzeit untersuchen Rivron und sein Team anhand von menschlichen Blastoiden im Labor, ob diese grundlegenden Entwicklungsprinzipien auch im frühen Entwicklungsstadium im Menschen erhalten sind. „Diese Entdeckungen könnten sowohl zur Verbesserung der IVF-Verfahren und zur Entwicklung von Fruchtbarkeitsmedikamenten als auch zu neuartigen Verhütungsmitteln beitragen“, stellt Rivron in Aussicht.

Referenz:
Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
Seong J et al., Epiblast inducers capture mouse trophectoderm stem cells in vitro and pattern blastoids for implantation in utero, Cell Stem Cell, 29(7):P1102-1118.E8, 7 Juli 2022
DOI:https://doi.org/10.1016/j.stem.2022.06.002

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