Studie gibt bisher verborgene Einblicke in die Entstehung menschlichen Lebens
Ein Studienteam der MedUni Wien rund um den Genetiker Markus Hengstschläger hat anhand eines Modells aus Stammzellen früheste embryonale Entwicklungsphasen nachgestellt und so die Membran charakterisiert, die den Embryo umschließt und ihm Gestalt und Stabilität verleiht. Sie ist verantwortlich für die Spezifizierung und Organisation der Zellen des Embryos und erlaubt es ihm, kontrolliert zu wachsen. Die Erkenntnisse bilden die Basis für weitere Forschungen, mit dem Ziel, die Ursachen von Fehlentwicklungen besser zu verstehen.
In etwa jeder zweite menschliche Embryo ist von einer Fehlentwicklung betroffen, die z.B. dazu führt, dass sich der Embryo nicht in die Gebärmutter einnisten kann oder es zu einer Fehlgeburt kommt. Neben mütterlichen Faktoren oder genetischen Veränderungen des Embryos (letztere können im Falle einer künstlichen Befruchtung über Präimplantationsdiagnostik untersucht werden) lässt sich auch vermuten, dass Fehlentwicklungen der zellulären Ordnung und der Morphologie des Embryos dabei eine Rolle spielen können. Die Ursachen solcher Fehlentwicklungen konnten bisher nicht aufgeklärt werden, insbesondere weil das Forschen mit menschlichen Embryonen aus ethischen Gründen in vielen Ländern der Welt, wie auch in Österreich, gesetzlich verboten ist.
Modelle des menschlichen Embryos aus pluripotenten Stammzellen
Markus Hengstschläger, Leiter des Instituts für Medizinische Genetik an der MedUni Wien, leitet eines der wenigen Labors weltweit, die in der Petrischale aus pluripotenten Stammzellen Modelle des menschlichen Embryos, sogenannte Embryoide, herstellen können. Anhand solcher, erst seit kurzem zur Verfügung stehender Embryoide, die sich nicht zu einem Kind entwickeln können, ist es den Forscher:innen nun möglich, die frühesten Entwicklungsphasen der Entstehung menschlichen Lebens nachzustellen und zu erforschen.
In einer in Developmental Cell, dem weltweit führenden entwicklungsbiologischen Journal, veröffentlichten Studie ist es den beiden Autoren Margit Rosner und Markus Hengstschläger jetzt gelungen, erstmals zu zeigen, dass der menschliche Modell-Embryo selbst eine Membran herstellt (Basalmembran, Basement membrane), die ihn umschließt, ohne die er nicht überlebt und die dafür verantwortlich ist, dass er aussieht wie er aussieht. Diese Membran gibt dem Embryo Gestalt und Stabilität, ist für die Spezifizierung und Organisation der Zellen des Embryos verantwortlich und erlaubt es ihm, kontrolliert zu wachsen.
Verantwortliches Gen für Entwicklung der Basalmembran identifiziert
Zusätzlich haben die Autoren aus den tausenden Genen des Menschen Oct4 als eines identifiziert, das für die Entstehung und Entwicklung dieser Basalmembran maßgeblich verantwortlich ist, und diesem Transkriptionsfaktor so eine bislang unbeschriebene Funktion zuordnen können. „Diese Studie beleuchtet molekulare Mechanismen, die für die Entstehung menschlichen Lebens von großer Bedeutung sind, und bildet die Basis für weitere Forschungen, mit dem Ziel, die Ursachen jener Fehlentwicklungen besser zu verstehen, die dazu führen, dass der menschliche Embryo keine Schwangerschaft auslösen kann oder es zu einer Fehlgeburt kommt.“ erläutert Markus Hengstschläger, „zusätzlich haben viele Erkrankungen des Menschen ihren Ursprung in der frühen Embryonalentwicklung. Wir wissen darüber aber noch so wenig, weil diese frühe Phase der Entwicklung menschlichen Lebens der Forschung bisher vollkommen unzugänglich war.“
Originalpublikation
Rosner M., Hengstschläger M. Oct4 controls basement membrane development during human embryogenesis. Developmental Cell 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.03.007
Quelle: Medizinische Universität Wien
