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Stammzelldifferenzierung

Modell eines menschlichen Embryos

Wissenschaftler des Instituts für Stammzell-Biologie und Molekulare Embryologie an der Rockefeller Universität in New York haben einen wichtigen Schritt der Embryogenese an einem 3-D-Modell eines menschlichen Embryos aufgeklärt. Das Ergebnis könnte den Weg ebnen für die weitere Erforschung des frühen Embryonalstadiums.
Theo Dingermann
05.07.2019  11:00 Uhr

Die Forscher um Dr. Mijo Simunovic generierten zunächst einen humanen Epiblast, eine frühe multizelluläre Struktur während der Embryogenese. Dazu induzierten sie menschliche embryonale Stammzellen, die in einem Hydrogel eingebettet waren, das ein Äquivalent einer extrazellulären Matrix enthielt, in Richtung Embryogenese. Die entstandene Struktur entsprach hinsichtlich ihrer Größe, Zellpolarität und Genexpression tatsächlich etwa einem zehn Tage alten menschlichen Epiblasten.

Eine große Überraschung erlebten die Forscher, als sie diese Struktur mit einer definierten Dosis des Bone morphogenetic protein 4 (BMP4) inkubierten. Spontan ging daraufhin die Axialsymmetrie des Epiblasten-Modells verloren und es bildete sich ein Äquivalent des sogenannten Primitivstreifens, was ein sehr frühes Stadium der Gastrulation andeutet. In dieser Phase der Embryogenese entstehen im weiteren Verlauf der Hypoblast und die dreiblättrige Keimscheibe. An dieser Entwicklung sind die WNT-Signalisierung und ihr Inhibitor DKK1 maßgeblich beteiligt.

Die in »Nature Cell Biology« publizierte Arbeit zeigt, dass ein menschliches Epiblasten-Modell in der Lage ist, mit der Einleitung der Gastrulation einen ganz entscheidenden, sehr frühen Schritt im Laufe der Embryogenese zu vollziehen, obwohl keine Signale mütterlicher Zellen vorhanden sein können. Damit könnte ein Modell gefunden sein, mit dessen Hilfe man molekulare Mechanismen in diesem frühen Embryonalstadium studieren könnte. Denn tatsächlich liegt hier noch vieles im Dunkeln.

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