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Wissen & Umwelt

Menschliche Embryonen wachsen im Labor auch ohne Gebärmutter

Britische und US-Forscher haben menschliche Embryonen in der Kulturschale gezüchtet. Untersuchen wollen sie so Ursachen für frühe Fehlgeburten. Nach zwei Wochen brachen sie die Versuche ab - so will es das Gesetz.

Eine künstliche Nährlösung und ein Gerüst, an dem sich die Embryonen anheften können - mehr braucht es nicht, um werdende Menschen im Labor heranreifen zu lassen. Die mütterliche Gebärmutter ist - zumindest in der sehr frühen Phase der Entwicklung - überflüssig.

Zwei Forschergruppen - in New York in den USA und im englischen Cambridge - haben unabhängig voneinander die Entwicklung menschlicher Embryonen außerhalb des Mutterleibs untersucht. Sie veröffentlichen ihre Ergebnisse am Mittwoch (04.05.2016) in den Fachblättern Nature beziehungsweise Nature Cell Biology.

Vom Zellball zum Menschen

Bei einer natürlichen Schwangerschaft nistet sich die befruchtete Eizelle sieben Tage nach der Befruchtung in die Gebärmutter ein. Dabei heftet sich der kleine hohle Zellball, der in diesem Stadium Blastozyste genannt wird, an die mütterliche Schleimhaut. Später teilt sich die Blastozyste in drei Lagen: Zwei davon werden zur Plazenta und zu anderen Geweben, die den Embryo ernähren; der dritte Teil formt den eigentlichen Menschen. Dieser komplizierte Prozess startet erst nach der Einnistung in die Gebärmutter.

Präimplantationsdiagnostik Foto: Waltraud Grubitzsch, dpa

Nach der Befruchtung teilt sich die Eizelle und wird schließlich zur Blastozyste

"Dieser Teil der menschlichen Entwicklung war bisher eine völlige Black-Box", sagte Ali Brivanlou von der Rockefeller-Universität in New York. Forscher wussten nur wenig über die Einnistung, die normalerweise fernab aller Forscheraugen in der Gebärmutter stattfindet. Nach Angaben der Wissenschaftler helfen Ergebnisse aus ihren Versuchen dabei, frühe Fehlgeburten zu verhindern, die Erfolgsaussichten von künstlichen Befruchtungen zu steigern sowie Stammzelltherapien zu entwickeln, um beispielsweise Organe im Labor wachsen zu lassen.

Babys aus der Petrischale

Embryonen im Labor zu züchten ist nicht einfach. In einem simplen flüssigkeitsgefüllten Reagenzglas fühlen sie sich nicht wohl und sterben. Es braucht eine ausgefeilte Technik, um Embryonen im Labor heranwachsen zu lassen.

Eine solche Methode entwickelte die Forschergruppe um Magdalena Zernicka-Goetz von der Universität Cambridge an Mäuseembryonen. Sie testete das Vorgehen jetzt erstmals an menschlichen Embryonen - mit Erfolg. Auch das Team um Ali Brivanlou erschuf basierend auf den Ergebnissen aus Großbritannien eine Technik, um den Einnistungsprozess in der Gebärmutter nachzuahmen.

Zur Überraschung der Forscher fanden die Ereignisse, die normalerweise in der menschlichen Gebärmutter stattfinden, nahezu unverändert auch in der Petrischale statt. "In den ersten 12 Tagen entwickelte sich der Embryo in unserem System ganz normal, völlig unabhängig von jeglichem mütterlichen Einfluss", sagte Brivanlou.

Embryo Fötus Foto: Peter Endig/dpa

Nach sieben Wochen sieht der Embryo bereits wie ein kleiner Mensch aus

Ohne Mutter geht's auch

Die Wissenschaftler hatten eigentlich erwartet, dass es zwischen mütterlichem Gewebe und Blastozyste zu einer Art Kommunikation kommt, die die Entwicklung in die richtige Richtung treibt. Stattdessen entwickelte sich der Embryo in den ersten zwei Wochen quasi ganz von alleine - "Selbstorganisation" nennen das die Forscher.

Die Versuche seien "ein erster Schritt zu einer besseren Einsicht über die Anfänge von menschlichem Leben", schreibt Janet Rossant von der Abteilung für Molekulargenetik an der Universität Toronto in einem begleitenden Hintergrundartikel in "Nature". Allerdings sei das, was da in der Petrischale passiert sei, keinesfalls 1:1 mit den Vorgängen in der Gebärmutter vergleichbar:

"Die kultivierten Embryonen sind zu großen Teilen abgeflacht und zweidimensional - sie sind demnach ganz klar keine perfekten Modelle einer normalen dreidimensionalen Embryonalentwicklung."

Die 14-Tage-Regel

Nach 12 bis 13 Tagen brachen die Forscher die Versuche aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen ab: In den USA und in Großbritannien, aber auch in anderen Ländern wie Australien, Kanada, Dänemark und den Niederlanden, dürfen Forscher Embryonen maximal 14 Tage außerhalb des mütterlichen Körpers im Labor kultivieren. Diese Regelung soll verhindern, dass sich ein Nervensystem anfangen kann zu entwickeln. Nach 14 Tagen bildet sich im Embryo eine Art Linie, die den Beginn einer Körperachse und damit auch einer späteren Wirbelsäule andeutet.

In Deutschland sind Versuche, wie sie jetzt beschrieben wurden, verboten: Das Embryonenschutzgesetz untersagt die Forschung an Embryonen komplett. Embryonen dürfen lediglich im Rahmen einer künstlichen Befruchtung im Labor erzeugt werden.

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