Wissenschaftler haben molekulare Schlüsselereignisse im sich entwickelnden menschlichen Embryo zwischen dem 7. und 14. Tag identifiziert - einer der mysteriösesten, aber sehr wichtigen Phasen unserer Entwicklung.
Die zweite Schwangerschaftswoche stellt eine kritische Phase in der Entwicklung des Embryos bzw. der Embryogenese dar. Entwicklungsstörungen während dieser Zeit sind eine der Hauptursachen für einen frühen Schwangerschaftsverlust. Dies zu verstehen wird Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, was schief gehen kann, und Schritte zur Lösung von Problemen zu unternehmen.
Der Zeitraum vor der Einnistung eines sich entwickelnden Embryos in die Gebärmutter wurde ausführlich im Labor an menschlichen Embryonen untersucht. Am siebten Tag muss der Embryo in die Gebärmutter eingepflanzt werden, um zu überleben und sich weiterzuentwickeln. Über die Entwicklung des menschlichen Embryos nach der Implantation ist sehr wenig bekannt, da er für Studien unzugänglich wird.
Die bahnbrechende Arbeit von Professor Magdalena Zernitskaya-Goetz und ihrem Team, über die 2016 berichtet wurde, entwickelte eine Technik, um menschliche Embryonen nach der Implantation außerhalb des Körpers der Mutter zu kultivieren. Damit konnten erstmals menschliche Embryonen bis zum 14. Tag der Entwicklung untersucht werden.
In der neuen Studie hat das Team mit Kollegen des Welcome Sanger Institute zusammengearbeitet, um herauszufinden, was in diesem frühen Stadium der Embryogenese auf molekularer Ebene passiert.
Ihre Ergebnisse sind der erste Beweis dafür, dass eine Gruppe von Zellen außerhalb des Embryos, der sogenannte Hypoblast, eine Nachricht an den Embryo sendet, die die Entwicklung der Kopf-Schwanz-Achse des Körpers einleitet.
Wenn sich die Körperachse zu bilden beginnt, beginnt sich die symmetrische Struktur des Embryos zu verändern. Ein Ende wird zum Kopfende und das andere zum "Schwanz".
Die neuen Ergebnisse, die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurden, zeigen, dass die molekularen Signale, die an der Gestaltung der Körperachse beteiligt sind, denen bei Tieren trotz erheblicher Unterschiede in der Zellanordnung und -organisation ähneln.
„Wir haben im sich entwickelnden Embryo unmittelbar nach der Einnistung in die Gebärmutter Muster der Genexpression identifiziert, die die vielen Kontakte widerspiegeln, die zwischen verschiedenen Zelltypen während der Entwicklung des Embryos in diesen frühen Stadien auftreten“, sagte Professor Magdalena Zernicka-Goetz im Interview.
Sie fügte hinzu: „Wir suchten nach einem Gendialog, der es dem Kopf ermöglicht, sich im Embryo zu entwickeln, und wir fanden heraus, dass er von den Zellen des Hypoblasten initiiert wurde – einer Zellscheibe außerhalb des Embryos. Sie senden eine Nachricht an die benachbarten Zellen des Embryos, die antworten, indem sie sagen: "Okay, jetzt beginnen wir uns im Kopf zu entwickeln."
Die Studie deckte den Genaustausch im sich entwickelnden Embryo auf, indem sie den Code in Tausenden von Boten-RNA-Molekülen sequenzierte, die von einzelnen Zellen erzeugt wurden.
Sie zeichneten das sich entwickelnde molekulare Profil des sich entwickelnden Embryos nach der Einnistung in die Gebärmutter auf und zeigten einen fortschreitenden Verlust der Pluripotenz (der Fähigkeit embryonaler Zellen, jede Art von Zelle in einem zukünftigen Organismus hervorzubringen), während das Schicksal verschiedener Zellen bestimmt wurde.
„Unser Ziel war es immer, Einblicke in die früheste Entwicklung des menschlichen Embryos (zweite Schwangerschaftswoche) zu geben, um zu verstehen, wo unser Leben beginnt. Durch die Kombination unserer neuen Technologie mit fortschrittlichen Sequenzierungstechniken tauchen wir tiefer in die wichtigsten Veränderungen ein, die in dieser unglaublichen Phase der menschlichen Entwicklung stattfinden, in der so viele Schwangerschaften leider scheitern “, sagte Magdalena Zernitska.
Die Studie wurde in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
2021-06-19 12:13:38
Autor: Vitalii Babkin