Zwei internationale Forscherteams haben unabhängig voneinander im Labor menschliche Zellhaufen erzeugt, die als Modelle für frühe Embryonen – sogenannte Blastozysten – dienen können. Diese sogenannten Blastoide ähneln Blastozysten sowohl in Grösse und Gestalt, als auch in der Zellanzahl und Struktur sowie in der Genaktivität, wie die Teams im Fachblatt «Nature» berichten. Bislang war dies nur bei Mäusen gelungen. Hans Schöler, Direktor am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster (D), spricht von einem «sehr wichtigen Schritt».

Die Entwicklung eröffne aufregende Möglichkeiten, heisst es in einem Nature-Kommentar: «Ein genaues Verständnis der frühen menschlichen Entwicklung ist entscheidend, wenn wir künstliche Befruchtung verbessern und Schwangerschaftsverluste und Geburtsfehler verhindern wollen», betonen Yi Zheng und Jianping Fu von der University of Michigan in Ann Arbor darin. Bisher hing diese Forschung von den wenigen, an die Wissenschaft gespendeten Blastozysten ab, die im Rahmen einer künstlichen Befruchtung zunächst entstehen und dann keine Verwendung finden. Das dürfte sich nun ändern.

Ein Team um Jose Polo von der australischen Monash University in Clayton schuf die aus etwa 200 Zellen bestehenden Blastoiden aus genetisch umprogrammierten Bindegewebszellen (Fibroblasten). Das Team spricht daher von induzierten Blastoiden oder iBlastoiden. Die zweite Gruppe um Jun Wu von der University of Texas in Dallas ging von embryonalen Stammzellen und auch von umprogrammierten adulten Zellen aus.

«Das wird unweigerlich zu bioethischen Fragen führen»

Beide Teams behandelten die Zellen dann in speziellen Schalen mit Nährmedien, die ihre Entwicklung und Organisation anregten. Die Blastoiden entstanden jeweils nach sechs bis acht Tagen und hatten eine ähnliche Struktur wie Blastozysten: eine äussere Zellschicht – genannt Trophoblast –, die einen Hohlraum mit der inneren Zellmasse (ICM) umschliesst und später die Plazenta bildet. Aus der inneren Zellmasse entstehen Hypoblast – der Vorläufer des Dottersacks – und Epiblast, aus dem sich letztlich der Fötus entwickeln.

Auch die künstlichen Blastoiden enthielten äussere Zellschicht, Hohlraum und innere Zellmasse, wobei die Eigenschaften ihren natürlichen Vorbildern stark ähnelten. Allerdings enthielten die Blastoiden weitere Zelltypen, die nicht in Blastozysten vorkommen. Da die Blastoiden nicht durch Befruchtung entstanden sind, fehlt zudem etwa die Zona pellucida, die Hülle der Eizelle. Das Team um Polo kultivierte die Zellen maximal elf Tage lang.

Mit einem verbesserten Vorgehen würden die Blastoiden den Blastozysten immer ähnlicher, schreiben die Kommentatoren. «Das wird unweigerlich zu bioethischen Fragen führen.» Dabei dürfte es vor allem um ihren rechtlichen Status gehen und die sogenannte 14-Tage-Regel: Die untersagt die Forschung an Embryonen länger als zwei Wochen nach der Befruchtung oder aber bis zur Bildung des «Primitivstreifens» – einem wichtigen Schritt der Embryonalentwicklung. Angesichts der jetzigen Entwicklung müsse man international klären, ob diese Regel auch für Blastoiden gelte, schreibt das Team um Polo.

Mit Hilfe der Blastoiden lassen sich Prozesse im frühen Embryo und die Selbstorganisation der Zellen untersuchen.

«iBlastoide werden es Wissenschaftlern erlauben, die allerersten Schritte der menschlichen Entwicklung und einige Ursachen von Unfruchtbarkeit, angeborenen Krankheiten und den Einfluss von Giftstoffen und Viren auf frühe Embryonen zu untersuchen», wird Polo in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. Das sei nun unabhängig von menschlichen Blastozysten möglich und vor allem in einer beispiellosen Grössenordnung.

Auch der Münsteraner Zellbiologe Schöler sieht den Nutzen der Entwicklung im Bereich der Grundlagenforschung. Damit könne man etwa die Prozesse im frühen Embryo und die Selbstorganisation der Zellen untersuchen. Perspektivisch könnten solche Studien aber auch dazu beitragen, die optimalen Kulturbedingungen früher Embryonen vor der Implantation in die Gebärmutter zu ermitteln. Davon könnte die künstliche Befruchtung profitieren.

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