Ludwig-Maximilians-Universität München
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Frühe Embryonalentwicklung

Bauplan der Blastozysten

München, 27.02.2018

Mechanismen der frühen Embryonalentwicklung ähneln sich bei Rind und Mensch stark. Deshalb könnten frühe Stadien von Rinder-Embryonen besser als Modell geeignet sein als die von Mäusen, berichten LMU-Forscher.

Rinderembryo im Blastozystenstadium. Aufnahme: Felix A. Habermann

Die Embryonalentwicklung des Menschen stimmt in zahlreichen fundamentalen Bereichen mit der Entwicklung anderer Säugetiere überein. Deshalb können Studien an tierischen Modellen viel dazu beitragen, auch die Entwicklung des Menschen besser zu verstehen. Solche Studien werden meistens mithilfe von Maus-Embryonen durchgeführt. LMU-Wissenschaftler um Professor Eckhard Wolf, Inhaber des Lehrstuhls für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie am Genzentrum und am Veterinärwissenschaftlichen Department der LMU, berichten nun im Fachmagazin PNAS, dass frühe Embryonalstadien von Rindern besser geeignet sein könnten, um die ersten Differenzierungsrunden der Zellkonglomerate zu untersuchen.

Während der frühen Embryonalentwicklung – also vor der Einnistung in die Gebärmutter – differenzieren erste Zellinien, aus denen sich später extraembryonale Strukturen bilden. Einige Zellen allerdings bleiben pluripotent, sie behalten also die Fähigkeit, zu jedem Zelltyp des Organismus zu differenzieren. Die genetische Regulation dieser Prozesse ist im Mausmodell umfassend erforscht. „Diese Mechanismen sind aber nicht immer evolutionär konserviert“, sagt Wolf. „Neue Methoden wie die Genschere CRISPR-Cas9 ermöglichen nun auch funktionelle Studien in anderen Spezies, die unser Verständnis der frühen Embryonalentwicklung entscheidend voranbringen werden.“

Die Wissenschaftler schalteten mithilfe von CRISPR-Cas9 im Rinderembryo ein bestimmtes Gen aus, das für die Regulation der Pluripotenz eine Schlüsselrolle spielt. Im Mausmodell führt der Verlust des entsprechenden Gens dazu, dass Vorläuferzellen für eine der Zelllinien fehlen, die einen bestimmten Transkriptionsfaktor (GATA6) bilden. Zellen, die einen Pluripotenz-Marker exprimieren, der mit dem Kürzel NANOG bezeichnet wird, sind dabei nicht betroffen. „Beim Rinderembryo dagegen haben wir genau den umgekehrten Fall gefunden“, sagt Kilian Simmet, der Erstautor der Studie. „Hier fielen die Zellen, die den Marker NANOG exprimieren, komplett aus, während die GATA-bildenden Vorläuferzellen nicht betroffen waren.“ Wie eine kürzlich veröffentlichte Studie zeigt, reagieren menschliche Zellen während der frühen Entwicklung ebenso. Auch andere Mechanismen der frühen Embryonalentwicklung stimmen bei Mensch und Rind überein und unterscheiden sich von denen der Maus.
PNAS 2018