Erster Blick in die Black-Box

Cambridge/New York/Wien. Mit einer neuen Technik haben zwei internationale Forscherteams erstmals die Entwicklung menschlicher Embryonen in der Petrischale über einen Zeitraum von zwei Wochen beobachtet. Dabei konnten sie die Schlüsselphasen der menschlichen Entwicklung im frühesten Stadium - nämlich unmittelbar nach der Befruchtung - erfassen. Die Embryozellen würden in einem Prozess der Selbstorganisationen, vollkommen unabhängig von mütterlichen Einflüssen, unterschiedliche Entwicklungswege einschlagen, berichten die Wissenschafter gleich in zwei renommierten Fachblättern - "Nature" und "Nature Cell Biology".

Trennung der Zelllinien verfolgt

Wird ein Ei von einer Spermazelle befruchtet, teilt es sich mehrere Male, um frei schwimmende Stammzellen zu generieren. Um den dritten Tag herum verbinden sich diese Zellen und es entsteht ein Blastozyste genannter Zellverband. Blastozysten enthalten drei Arten von Zellen: Jene, die sich zum künftigen menschlichen Körper entwickeln, solche, die sich zur Plazenta entwickeln und damit den Embryo an die Gebärmutter heften, und schließlich Zellen, die das Endoderm bilden. Dies ist jenes Keimblatt, das die Organe entstehen lässt, die für die spätere Versorgung des Körpers verantwortlich sind - etwa Verdauungstrakt, Schilddrüse und Atmungstrakt, berichten die Biologen. "Dieser Teil der menschlichen Entwicklung war eine völlige Black-Box", erklärt Ali Brivanlou von der Rockefeller University in New York, der eines von zwei Forscherteam geleitet hat.

Anstatt sich im Alter von etwa einer Woche an die Gebärmutter heften zu können, wie es der übliche Weg ist, um überleben zu können, setzten sich die von den Forschern entwickelten Embryonen an eine künstliche Substanz. Das Team um Magdalena Zernicka-Goetz von der University of Cambridge hatte zuvor die Technik an Mäusen etabliert.

Indem sie die verschiedenen Zelltypen chemisch markierten, konnten die Forscher die Entwicklung des Embryos mitverfolgen und damit auch die Trennung der Zelllinien. Bisher war eine Weiterentwicklung eines Embryos nach dem siebten Tag außerhalb der Gebärmutter nicht möglich, betonen die Forscher.

"Die künstliche Befruchtung ist ein Meilenstein in der menschlichen Entwicklung. Es ist genau jener Zeitpunkt, an dem sich der Körper zu formen beginnt und der Bauplan geschrieben ist", erklärt Zernicka-Goetz. "Es ist aber auch jener Zeitpunkt einer Schwangerschaft, an dem Defekte erworben werden können. Bisher war es nicht möglich, dies an menschlichen Embryonen zu beobachten. Die neue Technik erlaubt uns die einmalige Möglichkeit, ein tieferes Verständnis unserer eigenen Entwicklung in einer prägenden Phase zu entwickeln und hilft uns zu verstehen, was bei einer Fehlgeburt geschehen kann."

Die Wissenschafter sind darüber erstaunt, dass diese Entwicklung in der völligen Abwesenheit mütterlichen Inputs in den ersten zwölf Tagen normal verläuft. "Jene Stammzellen, die den künftigen Körper formen, besitzen die außergewöhnliche Eigenschaft, sich selbst zu organisieren, und eine Matrix zu bilden, die die Grundstruktur des menschlichen Embryos zeigt", erklärt die Embryonalforscherin.

Die Forschungen auf diesem Gebiet werfen immer wieder ethische Fragen auf. Immerhin zeigt sich bereits in der dritten Woche der Embryonalentwicklung der erste Herzschlag. Derzeit gibt es in vielen Ländern daher eine 14-Tage-Regel für Forschungen außerhalb der Gebärmutter. Teilweise ist diese in Gesetzen verankert, in manchen Ländern einfach Teil wissenschaftlicher Richtlinien.

Verbot in Österreich

In Österreich und Deutschland wären solche Versuche erst gar nicht möglich. Paragraf 9 des österreichischen Fortpflanzungsmedizingesetzes lautet: "Entwicklungsfähige Zellen dürfen ... nicht für andere Zwecke als für medizinisch unterstützte Fortpflanzungen verwendet werden."

In einem Kommentar zu den Studien fordern die US-Wissenschafter Insoo Hyun, Amy Wilkerson und Josephine Johnston, diese 14-Tage-Regel auf den Prüfstand zu stellen. Die vorgestellten Studien befänden sich auf Kollisionskurs mit dieser Linie, schreiben sie in "Nature". Da nun die Kultivierung menschlicher Embryonen über den 14. Tag hinaus greifbar erscheine, müsse die Regelung neu überdacht werden, um auch in Zukunft der Forschung und eventuellen moralischen Bedenken gerecht zu werden.

Die Forschungen könnten neue Wege hervorbringen, um die Chancen einer künstlichen Befruchtung zu verbessern. Auch könnte die Technik genutzt werden, um die Entwicklung von Therapien mit embryonalen Stammzellen voranzutreiben.