Synthetische menschliche Embryonen: Keine Notwendigkeit für Eier oder Spermien

Wissenschaftler haben mithilfe von Stammzellen synthetische menschliche Embryonen geschaffen – ein bahnbrechender Fortschritt, der den Bedarf an Eizellen oder Spermien umgeht.

Wissenschaftler sagen, dass diese Modellembryonen, die denen in den frühesten Stadien der menschlichen Entwicklung ähneln, einen entscheidenden Einblick in die Auswirkungen genetischer Störungen und die biologischen Ursachen wiederkehrender Fehlgeburten bieten könnten.

Allerdings wirft die Arbeit auch ernsthafte ethische und rechtliche Fragen auf, da die im Labor gezüchteten Einheiten nicht in die geltende Gesetzgebung im Vereinigten Königreich und den meisten anderen Ländern fallen.

Die Strukturen verfügen nicht über ein schlagendes Herz oder die Anfänge eines Gehirns, sondern umfassen Zellen, die typischerweise die Plazenta, den Dottersack und den Embryo selbst bilden.

Prof. Magdalena Żernicka-Goetz von der University of Cambridge und dem California Institute of Technology beschrieb die Arbeit in einer Plenarrede am Mittwoch im Internationale Gesellschaft für Stammzellforschung's Jahrestreffen in Boston.

„Wir können durch die Neuprogrammierung von [embryonalen Stamm-]Zellen menschliche embryonale Modelle schaffen“, sagte sie auf dem Treffen.

Es gibt keine kurzfristige Aussicht auf eine klinische Verwendung der synthetischen Embryonen. Es wäre illegal, sie in die Gebärmutter einer Patientin zu implantieren, und es ist noch nicht klar, ob diese Strukturen das Potenzial haben, über die frühesten Entwicklungsstadien hinaus weiterzureifen.

Die Motivation für die Arbeit besteht darin, dass Wissenschaftler die „Black-Box“-Entwicklungsphase verstehen, die so genannt wird, weil Wissenschaftler Embryonen im Labor nur bis zu einer gesetzlichen Grenze von 14 Tagen kultivieren dürfen. Anschließend verfolgen sie den Verlauf der Entwicklung viel weiter, indem sie sich Schwangerschaftsscans und für Forschungszwecke gespendete Embryonen ansehen.

Robin Lovell-Badge, Leiter der Stammzellbiologie und Entwicklungsgenetik am Francis Crick Institute in London, sagte: „Die Idee ist, dass man eine Menge Informationen darüber gewinnen kann, wenn man wirklich die normale menschliche Embryonalentwicklung mithilfe von Stammzellen modelliert.“ Wie wir mit der Entwicklung beginnen, was schief gehen kann, ohne frühe Embryonen für die Forschung verwenden zu müssen.“

Zuvor hatten das Team von Żernicka-Goetz und eine Konkurrenzgruppe am Weizmann-Institut in Israel gezeigt Stammzellen von Mäusen könnte dazu ermutigt werden, sich selbst zu frühen embryoähnlichen Strukturen mit einem Darmtrakt, den Anfängen eines Gehirns und einem schlagenden Herzen zusammenzusetzen. Seitdem ist ein Wettlauf um die Umsetzung dieser Arbeit in menschliche Modelle im Gange, und mehrere Teams konnten die allerersten Entwicklungsstadien nachbilden.

Die vollständigen Details der neuesten Arbeit aus dem Cambridge-Caltech-Labor müssen noch in einem Zeitschriftenartikel veröffentlicht werden. Aber in ihrer Rede auf der Konferenz beschrieb Żernicka-Goetz die Kultivierung der Embryonen bis zu einem Stadium, das knapp über dem Äquivalent der 14-tägigen Entwicklung eines natürlichen Embryos liegt.

Die Modellstrukturen, die jeweils aus einer einzigen embryonalen Stammzelle gezüchtet wurden, erreichten den Beginn eines Entwicklungsmeilensteins, der als Gastrulation bekannt ist. Dabei wandelt sich der Embryo von einer zusammenhängenden Zellschicht zu unterschiedlichen Zelllinien und bildet die Grundachsen des Körpers. In diesem Stadium verfügt der Embryo noch nicht über ein schlagendes Herz, keinen Darm oder Ansätze eines Gehirns, aber das Modell zeigte das Vorhandensein von Urzellen, die die Vorläuferzellen von Eizelle und Sperma sind.

„Unser menschliches Modell ist das erste menschliche Embryomodell mit drei Abstammungslinien, das Amnion- und Keimzellen, Vorläuferzellen von Eizelle und Sperma, spezifiziert“, sagte Żernicka-Goetz dem Guardian vor dem Vortrag. „Es ist wunderschön und vollständig aus embryonalen Stammzellen hergestellt.“

Die Entwicklung verdeutlicht, wie schnell die Wissenschaft auf diesem Gebiet das Gesetz überholt hat, und Wissenschaftler im Vereinigten Königreich und anderswo sind bereits dabei, freiwillige Richtlinien zur Regelung der Arbeit an synthetischen Embryonen zu erstellen. „Wenn die ganze Absicht darin besteht, dass diese Modelle normalen Embryonen sehr ähnlich sind, dann sollten sie in gewisser Weise gleich behandelt werden“, sagte Lovell-Badge. „Derzeit sind sie nicht in der Gesetzgebung. Die Leute machen sich darüber Sorgen.“

Es gibt auch eine wichtige unbeantwortete Frage, ob diese Strukturen theoretisch das Potenzial haben, sich zu einem Lebewesen zu entwickeln. Es wurde berichtet, dass die aus Mäusezellen gezüchteten synthetischen Embryonen nahezu identisch mit natürlichen Embryonen aussahen. Als sie jedoch in die Gebärmutter weiblicher Mäuse implantiert wurden, entwickelten sie sich nicht zu lebenden Tieren. Im April stellten Forscher in China synthetische Embryonen aus Affenzellen her und implantierten sie in die Gebärmutter erwachsener Affen. Einige von ihnen zeigten erste Anzeichen einer Schwangerschaft, aber keiner davon entwickelte sich länger als ein paar Tage weiter. Wissenschaftler sagen, es sei nicht klar, ob das Hindernis für eine fortgeschrittenere Entwicklung lediglich technischer Natur sei oder eine grundlegendere biologische Ursache habe.

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