Forschenden ist es gelungen, ohne menschliche Zellen einen Menschen-ähnlichen Organismus zu züchten. Dabei wurden auch Schwangerschaftshormone freigesetzt.

Frankfurt – Einem Forschungsteam des Weizmann-Instituts für Wissenschaften ist es gelungen, einen Organismus zu züchten, der einem menschlichen Embryo im Alter von 14 Tagen entsprechen würde. Mithilfe von Stammzellen ist es den Forschenden gelungen, ohne Gebärmutter, Eizellen oder Spermien den Menschen-ähnlichen Organismus zu erschaffen, wie das Institut in einer Pressemitteilung erklärt hatte. Dabei seien auch Schwangerschaftshormone freigesetzt worden.

Forschungsteam züchtet zwei Wochen lang Embryo außerhalb von Gebärmutter

Das Wissenschaftsteam unter der Leitung von Jacob Hanna habe es im Labor auf kultivierten Stammzellen geschafft, das Embryonenmodell zwei Wochen lang außerhalb einer Gebärmutter zu züchten. Der Organismus würde über alle Eigenschaften verfügen, die für das Stadium eines menschlichen Embryos im gleichen Zeitraum üblich sind, aufweisen. Dazu zählen Plazenta, Dottersack, Chorionsack und andere äußere Gewebe. Erst zuletzt ist es Forschenden gelungen, synthetische Embryonen herzustellen.

Versuche aus vorausgegangenen Studien hätten demnach nicht als menschliche Embryonen angesehen werden können, da genau diese Eigenschaften bislang nicht nachgewiesen werden konnten. Insbesondere würden diese nicht mehrere Zelltypen enthalten haben, die für die Entwicklung des Embryos unerlässlich seien, beispielsweise diejenigen, die die Plazenta und den Chorionsack bilden. Darüber hinaus verfügten sie nicht über die für den Embryo charakteristische strukturelle Organisation und zeigten keine dynamische Fähigkeit, in die nächste Entwicklungsstufe überzugehen.

„Beispiellose Gelegenheit“: Künstlich gezüchteter Embryo bietet Blick auf frühes Anfangsstadium des Menschen

Anhand der Ergebnisse könnten die Forschenden eine „beispiellose Gelegenheit bieten, neues Licht auf die mysteriösen Anfänge des Embryos zu werfen“, heißt es in der Pressemitteilung. Denn bislang sei über dieses Stadium wenig bekannt, da er sowohl aus technischen als auch aus ethischen Gründen schwer zu untersuchen sei.

Jedoch sei genau dieser Zeitraum von entscheidender Bedeutung. Denn in dieser Phasen würde aus dem Zellklumpen, der sich am siebten Tag seiner Existenz in der Gebärmutter einnistet, innerhalb von drei bis vier Wochen ein gut strukturierter Embryo werden, der bereits alle Organe des Körpers enthält.

Forscher sieht „ethische und zugängliche Möglichkeit“ in künstlichem Embryomodell

Wissenschaftler Jacob Hanna erklärt: „Das Drama spielt sich im ersten Monat ab, die restlichen acht Monate der Schwangerschaft sind hauptsächlich Wachstumsmonate“, so der Autor der Studie. „Aber dieser erste Monat ist immer noch weitgehend eine Blackbox. Unser aus Stammzellen gewonnenes menschliches Embryomodell bietet eine ethische und zugängliche Möglichkeit, in diese Schublade zu blicken“. Demnach ahme es die Entwicklung eines echten menschlichen Embryos genau nach, insbesondere die Entstehung seiner äußerst feinen Architektur.

Forschende verwenden Methode, um Zellen in ihren ursprünglichen Zustand zu versetzen

Das biologische Material dafür haben die Forschenden unter anderem aus erwachsenen Hautzellen gewonnen, die in Stammzellen umgewandelt worden. Außerdem setzte das Team demnach auf Nachkommen menschlicher Stammzelllinien, die jahrelang im Labor kultiviert worden waren. Bereits im vergangenen Jahr wurden Zwillinge geboren, dessen Erbgut mehr als 30 Jahre lang eingefroren war. Mit einer kürzlich entwickelten Methode sei es möglich, Stammzellen umzuprogrammieren und die Uhr von ihnen zurückzudrehen, also in einen noch früheren Zustand – der sogenannte naive Zustand.

Wissenschafts-Team versetzt menschliche Zellen in naiven Zustand – und lässt Embryo entwickeln

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In diesem Zustand seien Zellen dazu in der Lage, sich in jede Art von Zelle zu entwickeln. Bei einem menschlichen Embryo würde das 7. Tag seiner Entwicklung entsprechen. Das Team forschte bereits seit 2013 an den ersten Schritten dieser Methode, um sie im Laufe der Jahre immer weiter zu verbessern.

Sobald die Zellen im naiven Zustand seien, würden die Embryonen sich selbst organisieren: „Ein Embryo ist per Definition selbstgesteuert; Wir müssen ihm nicht sagen, was er tun soll – wir müssen nur sein intern kodiertes Potenzial freisetzen“, so Hanna. „Es ist von entscheidender Bedeutung, zu Beginn die richtigen Zellarten einzumischen, die nur aus naiven Stammzellen gewonnen werden können, die keinen Entwicklungsbeschränkungen unterliegen. Sobald Sie das tun, sagt das embryoähnliche Modell selbst: ‚Los!‘“

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Gezüchteter Embryo ohne Spermien und Eizellen eröffnet neue Forschungswege

Die Studie habe bereits zu einem Ergebnis geführt, das eine neue Richtung für die Forschung von Frühschwangerschaftsversagen eröffnen würde. „Unsere vollständigen Embryomodelle werden Forschern dabei helfen, die grundlegendsten Fragen darüber zu beantworten, was sein richtiges Wachstum bestimmt.“ Bei den Versuchen seien auch Schwangerschaftshormone erzeugt worden.

Es könnte dabei helfen, die Ursachen vieler Geburtsfehler und Arten von Unfruchtbarkeit aufzudecken. Es könnte auch zu neuen Technologien für die Züchtung von Transplantationsgewebe und -organen führen. Und es könnte einen Weg bieten, Experimente zu umgehen, die nicht an lebenden Embryonen durchgeführt werden können – zum Beispiel die Bestimmung der Auswirkungen von Medikamenten oder anderen Substanzen auf die Entwicklung des Fötus.

Rubriklistenbild: © Weizmann Institute of Sience