Mit menschlichen Stammzellen haben britische Wissenschaftler im Labor die frühe Embryonalentwicklung beim Menschen nachvollzogen. Ihr dreidimensionales Zellmodell entspricht etwa einem Embryo im Alter zwischen 18 und 21 Tagen, berichten sie im Fachmagazin “Nature”. Das von den Wissenschaftlern als Gastruloid bezeichnete Zellmodell bilde weder Gehirnzellen aus noch solche, die zur Einnistung in eine Gebärmutter vonnöten wären. Es könne sich auch nicht zu einem vollausgebildeten Embryo weiterentwickeln. Die Versuche seien aus ihrer Sicht deshalb ethisch unproblematisch.

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Embryonalentwicklung nach 14 Tagen unklar

Die Forschung an Embryonen oder embryonalen Stammzellen ist in vielen Ländern streng reguliert. In Deutschland ist die Erzeugung eines Embryos zu Forschungszwecken verboten. Arbeiten mit embryonalen Stammzellen sind unter bestimmten Bedingungen zulässig. Die Zellen dürfen aus dem Ausland importiert werden, wenn sie dort vor dem 1. Mai 2007 aus Embryonen erzeugt wurden. In Großbritannien, Belgien und den Niederlanden ist Forschung an Embryonen bis zum Alter von 14 Tagen nach der Befruchtung erlaubt.

Was im Zeitraum nach diesen 14 Tagen bei der menschlichen Embryonalentwicklung passiere, sei weitgehend unklar, schreiben die Forscher um Naomi Moris von der University of Cambridge (Großbritannien) in ihrem Beitrag. Ab dann beginnt die sogenannte Gastrulation: Der Embryo streckt sich und bildet eine längliche Form mit einem vorderen und einem hinteren Ende aus. Die bis dato gleichförmigen Zellen entwickeln sich in unterschiedliche Richtungen und bilden die Grundlage der drei Keimblätter - Ektoderm, Mesoderm und Entoderm genannt. Aus diesen gehen später, grob gesagt, die Strukturen und Gewebe von Nervensystem, Muskulatur und Magen-Darm-Trakt hervor.

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Stammzellen können unendlich vermehrt werden

Um die Entwicklung im Labor nachzuvollziehen, behandelten die Wissenschaftler embryonale Stammzellen mit einer speziellen Chemikalie. Embryonale Stammzellen werden in der Regel aus Embryonen gewonnen, die im Rahmen von künstlichen Befruchtungen übrig blieben und gespendet wurden. Sie können im Labor unendlich vermehrt werden.

Nach drei bis vier Tagen erreichten die Zellen die maximale Streckung. Gleichzeitig änderte sich die Genaktivität in den unterschiedlichen Zellgruppen, berichten die Forscher. Dies spiegelt den unterschiedlichen Entwicklungsverlauf wider. Vergleiche mit Embryonen einer medizinischen Sammlung zeigten, dass die Gastruloide sich etwa im Entwicklungszustand eines 18 bis 21 Tage alten Embryos befanden.

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Mit Modell menschliche Entwicklung verstehen

Mit Embryonen, die im Verlauf einer Schwangerschaft entstünden, seien die Zellmodelle dennoch nicht vergleichbar, betonen die Forscher. In Hintergrund-Informationen der University of Cambridge zu der Studie vergleichen die Forscher das Modellsystem mit einem Flugsimulator. Das sei zwar ein sehr anspruchsvolles Modell eines Flugzeugs, mit dem man eine Menge über das Fliegen und dabei auftretende Probleme lernen könne. Dennoch würde ein Flugsimulator niemals abheben und Passagiere oder Fracht transportieren.

Das Modell könne unter anderem genutzt werden, um mehr Grundsätzliches über die menschliche Entwicklung und Fehlentwicklungen zu lernen. «Unser Modell ist ein erster Schritt hin zu einer Modellierung der Entstehung des menschlichen Bauplans und könnte dabei helfen, zu untersuchen, was passiert, wenn etwas während der Entwicklung schief läuft, etwa bei Geburtsfehlern», erläutert Moris.

RND/ dpa