März 2021

Forscher erzeugen erstmals Frühstadien menschlicher Embryonen künstlich

Wissenschaftlern ist es zum ersten Mal gelungen, Zellstrukturen, die einem frühen Stadium der embryonalen Entwicklung ähneln und Blastoide genannt werden im Labor zu erzeugen. Dies gelang gleich zwei Forscherteams, die unabhängig voneinander mit verschiedenen Methoden arbeiteten. Die erste Gruppe programmierte bestimmte Hautzellen um, während die zweite Gruppe embryonale Stammzellen als Forschungsgrundlage verwendete.

In beiden Fällen entstanden als Endergebnis Gebilde, die in Funktion und Aufbau Ähnlichkeit mit menschlichen Blastozysten haben, die wenige Tage nach der Befruchtung einer Eizelle entstehen. Dennoch gibt es einige entscheidende Unterschiede.

Wie sind Blastozysten und wie entstehen sie?

Den Beginn einer Schwangerschaft markiert immer die Verschmelzung von Spermium und Eizelle. Daraufhin beginnt sich die befruchtete Eizelle zu teilen und schon nach ein paar Tagen bildet sich die Blastozyste, die aus verschiedenen embryonalen Zellen besteht. Aus ihnen wiederum entwickeln sich nach der Einnistung in die Gebärmutterschleimhaut die Plazenta, die Fruchthöhle sowie der Embryo selbst.

In der Vergangenheit war Forschung zu dieser äußerst frühen Phase der menschlichen Entwicklung ausschließlich an Blastozysten möglich, die während dem Prozess einer künstlichen Befruchtung entstanden sind und im Anschluss zu diesem Zweck gespendet wurden. Da es theoretisch noch möglich ist, dass sich aus ihnen ein überlebensfähiger Embryo entwickelt, wirft die Forschung auf diesem Gebiet ethische Bedenken auf und unterliegt strenger Reglementierung.

Wie entstehen die künstlichen Blastoide und kann aus Ihnen ein Embryo enstehen?

Ein Forscherteam der Monash University in Australien unter der Leitung von Xiadong Liu ist es gelungen, menschliche Hautzellen so umzuprogrammieren, dass sie ins Stammzellenstadium zurückversetzt werden konnten (zur Studie). Nach der Platzierung in einem speziellen Nährmedium entwickelten sie sich zu embryonalen Zellen mit einer dreidimensionalen Struktur, die der von Blastozysten sehr ähnlich ist. Laut den Forschern weisen sie alle grundlegenden Bestandteile von Blastozysten auf, nämlich die Zelltypen, aus denen bei einer Blastozyste Embryo, Plazenta und Blastozöl (ein mit Flüssigkeit gefüllter Hohlraum) entstehen würden.

Dennoch sind Blastoide nicht mit Blastozysten identisch. Es fehlt ihnen bspw. die Eihülle, die eine Blastozyste normalerweise umgibt. Außerdem enthalten sie weitere, unbekannte Typen von Zellen, die in Blastozysten nicht zu finden sind. Da sich die Zelltypen, die auch in Blastozysten vorkommen, asynchron zueinander entwickeln, ist die Entstehung von menschlichem Leben auf diesem Weg nicht möglich.

Ähnliche Ergebnisse legte das zweite Forscherteam der University of Texas unter der Leitung von Leqian Yu vor (zur Studie). Hier wurden statt Hautzellen embryonale Stammzellen verwendet, um Gebilde zu züchten, die die Forscher als „humane Blastoide“ bezeichnen und menschlichen Blastozyten in Aufbau, Größe, Zellzahl und Zusammensetzung sehr ähnlich sind und auch genetisch einige Gemeinsamkeiten aufweisen. Trotz dessen ist es auch hier die Entstehung eines Embryos nicht möglich.

Wieso sind künstlich hergestellte Blastoide für die Forschung so interessant?

Zunächst einmal gelten Blastoide nach aktuellem Recht nicht als menschliche Emryonen, was bedeutet, dass die Forschung auf diesem Gebiet weniger strikten Reglementierungen unterliegt. Zur Forschung freigegebene Blastozysten dürfen z. B. nur 14 Tage lang kultiviert werden, während bei Blastoiden auch längere Forschungszeiträume möglich wären.

Blastoide stellen nach Meinung der Forscher leicht zugängliche, vielseitige und skalierbare Alternativen zu den bisher genutzten Blastozysten dar, um einen detaillierteren Einblick in die frühe menschliche Entwicklung zu bekommen. So wäre es zum Beispiel auf diese Weise in Zukunft möglich, frühe Schwangerschaftsabbrüche und Entwicklungsdefekte besser zu verstehen. Auch bei der Forschung zur Auswirkung von Viren und Toxinen auf Embryonen im Frühstadium könne man ohne die Verwendung menschlicher Blastozysten Fortschritte erzielen und auf diese Weise auch die Entwicklung von neuen Therapien beschleunigen.

Auch wenn aktuell noch kein menschliches Leben aus Blastoiden entstehen kann, ist es nicht ausgeschlossen, dass sich dies ändert, wenn ihre Herstellung in Zukunft noch weiter optimiert wird.

Daher ist es den Forschern wichtig, schon jetzt eine öffentliche Diskussion um die Bedeutung ihrer Forschung zu beginnen, um auf diese Weise frühzeitig Antworten auf die ethischen und gesellschaftlichen Fragen zu finden, die damit einhergehen.

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