Mäuseembryos, die ohne Ei oder Sperma kultiviert wurden

Natürliche und synthetische Mausembryos, gezüchtet von der Forschungsgruppe der Entwicklungsbiologin Magdalena Zernicka-Goetz. Bildnachweis: Gianluca Amadei, Charlotte Handford

Das Rezept für das Leben von Säugetieren ist einfach: Nehmen Sie ein Ei, fügen Sie Sperma hinzu und warten Sie. Aber zwei neue Artikel zeigen, dass es auch anders geht. Unter den richtigen Bedingungen können sich Stammzellen selbst teilen und sich selbst zu einem Embryo organisieren. In Studien, die diesen Monat in Cell1 und Nature2 veröffentlicht wurden, berichten zwei Gruppen, dass sie synthetische Mausembryonen länger als je zuvor kultiviert haben. Die Embryonen wuchsen 8,5 Tage lang, lange genug, um verschiedene Organe zu entwickeln: ein schlagendes Herz, einen Darmschlauch und sogar Neuralfalten.

Wie geht es mit im Labor gezüchteten menschlichen Embryonen weiter?

Der Prozess ist alles andere als perfekt. Nur ein winziger Bruchteil der Zellen entwickelt diese Eigenschaften und solche, die einen natürlichen Embryo nicht vollständig nachahmen. Aber die Arbeit stellt immer noch einen großen Durchbruch dar, der Wissenschaftlern helfen wird, die Organentwicklung in beispiellosen Details zu sehen. „Es ist sehr, sehr aufregend“, sagt Jianping Fu, Bioingenieur an der University of Michigan in Ann Arbor. "Der nächste große Schritt auf diesem Gebiet wird höchstwahrscheinlich ein menschlicher Embryo auf Basis synthetischer Stammzellen sein", sagt er.

Beide Forschungsteams erreichten das Kunststück mit ähnlichen Techniken. Magdalena Zernicka-Goetz, Entwicklungs- und Stammzellbiologin in Labors der University of Cambridge, UK, und des California Institute of Technology in Pasadena, arbeitet seit einem Jahrzehnt an diesem Problem. „Wir haben nur mit embryonalen Stammzellen begonnen“, sagt sie. "Sie können die frühen Stadien der Entwicklung nachahmen, aber wir konnten nicht weiter gehen." Dann, vor ein paar Jahren, entdeckte sein Team3, dass ihre Embryonen stärker wuchsen, wenn sie Stammzellen hinzufügten, aus denen die Plazenta und der Dottersack entstehen. Letztes Jahr demonstrierten sie4, dass sie mit dieser Technik Embryonen bis zum 7. Tag züchten können. In ihrer neuesten Veröffentlichung, die heute in Nature veröffentlicht wurde, beschreibt das Zernicka-Goetz-Team, wie sie weitere 1,5 Tage Embryonen züchteten.

Embryonen aus Glas

Das Zernicka-Goetz-Team tat dies mit einer Technik, die von Jacob Hanna entwickelt wurde, einem Stammzellbiologen am Weizmann Institute of Science in Israel, der ebenfalls seit Jahren an diesem Problem arbeitet . Letztes Jahr berichtete Hannas Team5, dass sie ein Gerät entwickelt hatten, das es ihnen ermöglichte, natürliche Mäuseembryonen für eine beispiellose Zeit außerhalb der Gebärmutter zu züchten. Dieser Inkubator, der Embryonen vom 5. bis zum 11. Tag enthielt, übernimmt Aspekte früherer Technologien – bei denen sich Embryonen in Glaskolben befinden, die sich auf einem riesenradähnlichen System drehen – und fügt Belüftung hinzu. Das Belüftungssystem steuert das Sauerstoff-Kohlendioxid-Gemisch, das in die Fläschchen eintritt, sowie den Druck.

Nachdem Hannas Artikel letztes Jahr erschienen war, teilte ihr Team einen Teil ihres Inkubators mit anderen Entwicklungs- und Stammzellbiologen. „Wir haben das Gehirn dieser Maschine mit allen geteilt, die danach gefragt haben“, sagt er, einschließlich Zernicka-Goetz und seinen Kollegen, die es für ihre Experimente leicht modifiziert haben. In einem Artikel, der am 1. August in Cell veröffentlicht wurde, beschreibt Hannas Team, wie sie das System verwendet haben, um 8,5 Tage lang Embryonen zu züchten. Komplett ges...