Falscher Mickey? Stammzellen, die zur Herstellung synthetischer Mausembryos verwendet werden

  Dieses von den Forschern Gianluca Amadei und Charlotte Handford im August zur Verfügung gestellte Mikroskopbild ... Dieses von den Forschern Gianluca Amadei und Charlotte Handford im August 2022 bereitgestellte Mikroskopbild zeigt einen synthetischen Mausembryo, dem Farben hinzugefügt wurden, um die Gehirn- und Herzbildung zu zeigen. Laut einer am Donnerstag, dem 25. August, in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler „synthetische“ Mausembryos aus Stammzellen ohne das Sperma eines Vaters oder das Ei oder die Gebärmutter einer Mutter geschaffen. (Gianluca Amadei, Charlotte Handford über AP)  Diese Kombination von Mikroskopbildern, die von den Forschern Gianluca Amadei und Charlotte Handford im August 2022 bereitgestellt wurden, zeigt natürliche, obere und synthetische Mausembryos mit hinzugefügten Farben, um eine vergleichbare Gehirn- und Herzbildung zu zeigen. Laut einer am Donnerstag, dem 25. August, in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler „synthetische“ Mausembryos aus Stammzellen ohne das Sperma eines Vaters oder das Ei oder die Gebärmutter einer Mutter geschaffen. (Gianluca Amadei, Charlotte Handford über AP)

Wissenschaftler haben „synthetische“ Mausembryos aus Stammzellen ohne das Sperma eines Vaters oder das Ei oder die Gebärmutter einer Mutter geschaffen.



Die im Labor hergestellten Embryonen spiegeln bis zu 8½ Tage nach der Befruchtung einen natürlichen Mäuseembryo wider und enthalten die gleichen Strukturen, darunter eine wie ein schlagendes Herz.



In naher Zukunft hoffen die Forscher, diese sogenannten Embryoide verwenden zu können, um frühe Entwicklungsstadien besser zu verstehen und Mechanismen hinter Krankheiten zu untersuchen, ohne dass so viele Labortiere benötigt werden. Das Kunststück könnte auch den Grundstein für die Herstellung synthetischer menschlicher Embryonen für die zukünftige Forschung legen.



„Wir stehen zweifellos vor einer neuen technologischen Revolution, immer noch sehr ineffizient … aber mit enormem Potenzial“, sagte Lluís Montoliu, Forschungsprofessor am Nationalen Biotechnologiezentrum in Spanien, der nicht an der Forschung beteiligt ist. „Es erinnert an so spektakuläre wissenschaftliche Fortschritte wie die Geburt von Dolly dem Schaf“ und andere.

Eine am Donnerstag in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie von Magdalena Zernicka-Goetz vom California Institute of Technology und ihren Kollegen war die neueste, die die synthetischen Mausembryos beschrieb. Eine ähnliche Studie von Jacob Hanna vom Weizmann Institute of Science in Israel und seinen Kollegen wurde Anfang dieses Monats in der Zeitschrift Cell veröffentlicht. Hanna war auch Co-Autorin des Nature-Papiers.



Zernicka-Goetz, eine Expertin für Stammzellbiologie, sagte, ein Grund für die Untersuchung der frühen Entwicklungsstadien sei, mehr darüber zu erfahren, warum die Mehrheit der menschlichen Schwangerschaften in einem frühen Stadium verloren gehen und Embryonen, die für die In-vitro-Fertilisation geschaffen wurden, sich nicht einnisten und entwickeln sich in bis zu 70 % der Fälle. Das Studium der natürlichen Entwicklung sei aus vielen Gründen schwierig, sagte sie, einschließlich der Tatsache, dass nur sehr wenige menschliche Embryonen für die Forschung gespendet würden und Wissenschaftler ethischen Zwängen ausgesetzt seien.

Der Bau von Embryomodellen ist eine alternative Möglichkeit, diese Probleme zu untersuchen.

Um die im Nature-Artikel beschriebenen synthetischen Embryonen oder „Embryoide“ herzustellen, kombinierten Wissenschaftler embryonale Stammzellen und zwei andere Arten von Stammzellen – alle von Mäusen. Sie taten dies im Labor, indem sie eine bestimmte Art von Schale verwendeten, die es den drei Arten von Zellen ermöglichte, zusammenzukommen. Während die von ihnen geschaffenen Embryoide nicht alle perfekt waren, sagte Zernicka-Goetz, waren die besten von natürlichen Mausembryos „nicht zu unterscheiden“. Neben der herzähnlichen Struktur entwickeln sie auch kopfähnliche Strukturen.



„Dies ist wirklich das erste Modell, das es ermöglicht, die Gehirnentwicklung im Kontext des gesamten sich entwickelnden Mausembryos zu untersuchen“, sagte sie.

Die Wurzeln dieser Arbeit reichen Jahrzehnte zurück, und sowohl Zernicka-Goetz als auch Hanna sagten, ihre Gruppen arbeiteten seit vielen Jahren an dieser Forschungslinie. Zernicka-Goetz sagte, ihre Gruppe habe ihre Studie im November bei Nature eingereicht.

Wissenschaftler sagten, die nächsten Schritte beinhalten den Versuch, die synthetischen Mausembryos dazu zu bringen, sich über 8 ½ Tage hinaus zu entwickeln – mit dem letztendlichen Ziel, sie bis zur Geburt zu bringen, was 20 Tage für eine Maus sind.

An diesem Punkt „kämpfen sie darum, die 8 1/2-Tage-Marke zu überschreiten“, sagte Gianluca Amadei, ein Co-Autor des Nature-Papiers mit Sitz an der University of Cambridge. „Wir denken, dass wir sie sozusagen über den Berg holen können, damit sie sich weiterentwickeln können.“

Die Wissenschaftler erwarten, dass der Embryo nach etwa 11 Tagen Entwicklung ohne Plazenta scheitern wird, aber sie hoffen, dass die Forscher eines Tages auch einen Weg finden können, eine synthetische Plazenta herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt wissen sie nicht, ob sie in der Lage sein werden, die synthetischen Embryonen ohne Maus-Gebärmutter bis zum Ende zu bringen.

Die Forscher sagten, sie sehen nicht, dass bald menschliche Versionen dieser synthetischen Embryonen geschaffen werden, aber sie sehen, dass es rechtzeitig geschieht. Hanna nannte es „das nächste Offensichtliche“.

Andere Wissenschaftler haben bereits menschliche Stammzellen verwendet, um ein „Blastoid“ zu schaffen, eine Struktur, die einen Präembryo nachahmt, der als Forschungsalternative zu einem echten Embryo dienen kann.

Solche Arbeiten unterliegen ethischen Bedenken. Jahrzehntelang hat eine „14-Tage-Regel“ für die Züchtung von Embryonen im Labor die Züchtung menschlicher Embryonen im Labor geleitet. Im vergangenen Jahr empfahl die Internationale Gesellschaft für Stammzellforschung, die Regel unter bestimmten Umständen zu lockern.

Wissenschaftler betonen, dass die Züchtung eines Babys aus einem synthetischen menschlichen Embryo weder möglich noch in Erwägung gezogen wird.

„Die Perspektive auf diesen Bericht ist wichtig, da ohne ihn die Schlagzeile, dass ein Säugetierembryo in vitro gebaut wurde, zu dem Gedanken führen kann, dass das Gleiche bald mit Menschen gemacht werden kann“, sagte der Entwicklungsbiologe Alfonso Martinez Arias von der Universitat Pompeu Fabra in Spanien, dessen Gruppe alternative stammzellbasierte Modelle der Tierentwicklung entwickelt hat.

„In Zukunft werden ähnliche Experimente mit menschlichen Zellen durchgeführt und das wird irgendwann zu ähnlichen Ergebnissen führen“, sagte er. „Dies sollte Überlegungen zur Ethik und den gesellschaftlichen Auswirkungen dieser Experimente anregen, bevor sie stattfinden.“

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