Große Aufregung in der Wissenschaft: Noch nie waren künstliche menschliche Embryonen dem Original so ähnlich

Wer schafft es als Erster, einen künstlichen menschlichen Embryo zu erschaffen? Oder zumindest eine nicht unterscheidbare „embryoähnliche Struktur“, wie die meisten Wissenschaftler lieber sagen?

Darum geht es in einem globalen Wettlauf, der gerade stattfindet. Wissenschaftler aus Großbritannien und aus Israel, aus den USA und China sind kürzlich übereinander gestolpert um der Welt ihre neuesten Ergebnisse bekannt zu geben. So langsam und orchestriert der wissenschaftliche Prozess oft ist, so schnell und unkontrolliert verlief er nun.

Mit einem fing alles an Stück rein Der Wächter, über die Arbeit der polnisch-britischen Entwicklungsbiologin Magdalena Zernicka-Goetz. „Wissenschaftler haben die ersten synthetischen menschlichen Embryonen aus Stammzellen geschaffen“, heißt es im ersten Satz des Artikels, in dem von „einem bahnbrechenden Schritt“ gesprochen wird. Zernicka-Goetz hatte sie Forschung an diesem Tag auf einem Kongress in Boston vorgestellt.

Aber war sie die Erste? Weniger als einen Tag später stellte der palästinensische Stammzellbiologe Jacob Hanna eine Artikel mit dem gleichen Inhalt auf bioRxiv, einer Website zur wissenschaftlichen Vorveröffentlichung. Offenbar wollte er verhindern, dass sich Zernicka-Goetz selbst die Ehre erwies. Bald folgten Forschungsgruppen aus den USA und China. Zwei der vier Stücke wurden inzwischen veröffentlicht veröffentlicht Durch Natur.

Auf diese Weise verschob sich die Grenze des wissenschaftlichen Wissens und Könnens in kurzer Zeit um ein beträchtliches Stück – und jeder konnte dies miterleben.

„Fast ein unheimliches Gefühl“

Insbesondere die Ergebnisse von Jacob Hanna ließen Wissenschaftler auf der ganzen Welt staunen. Seine Gruppe verwendete Stammzellen, die sowohl aus einem Embryo als auch aus dem Blut eines Spenders gewonnen wurden, um ein „Embryomodell“ zu erstellen, das 14 Tage nach der Befruchtung genau wie ein echter Embryo aussieht. Bitte beachten Sie: Diesmal ohne Befruchtung, wobei eine Eizelle und eine Samenzelle beteiligt sind.

„Es wirkt fast unheimlich.“ Es fühlt sich so an, als wäre es ein echter Embryo“, sagt Jesse Veenvliet, der mit seiner Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden auch „embryoähnliche Strukturen“ herstellt.

„Wir waren noch nie so nah dran gutes Geschäft Das ist wirklich unglaublich“, stimmt Susana Chuva de Sousa Lopes, Professorin für Entwicklungsbiologie an der Universität Leiden, zu. „Bisher wurden solche Embryomodelle in einer Petrischale schnell flach, ein zweidimensionaler Zellhaufen.“ „Jetzt sehen wir tatsächlich eine dreidimensionale Struktur mit allen Hohlräumen, die in einem Embryo vorhanden sein sollten.“

Sowohl Jacob Hanna als auch Magdalena Zernicka-Goetz begannen das Experiment mit Stammzellen: Zellen, die noch die Fähigkeit besitzen, sich in alle möglichen Richtungen zu entwickeln. Die Forscher teilten die Stammzellen in drei Gruppen ein und wiesen dann jede Gruppe an, sich in eine andere Richtung zu entwickeln. Hanna hat das mit chemischen Substanzen gemacht, Zernicka-Goetz hat mit genetischer Veränderung gearbeitet. Dann brachten beide Forscher die Zellgruppen wieder zusammen, und dann geschah das Wunder: Die Zellen organisierten sich zu einer Art Embryo, mit allen dazugehörigen Zelltypen.

„Es ist, als würde man Legosteine ​​verschiedener Farben zusammenwerfen und sie nach Farben sortieren“, erklärt Veenvliet. Und um in dieser Analogie zu bleiben: Dieses Lego-Gebäude scheint im Nachhinein wachsen und sich weiterentwickeln zu können.

Wie weit? Das weiß noch niemand. „Jacob Hanna brach sein Experiment nach 14 Tagen ab, aber es gab keinen Grund, damit aufzuhören: Die embryonalen Strukturen sahen damals nicht schlecht aus“, sagt Chuva de Sousa Lopes.

Praktische Anwendungen

Und was kann man dann damit machen, wenn man eine Art menschlichen Embryo in den Händen hält?

Erstens können Wissenschaftler damit Grundlagenforschung betreiben. Sie können lernen, was mit einem menschlichen Embryo in den ersten Tagen nach der Einnistung passiert. Normalerweise handelt es sich dabei um eine „Black Box“, wie Zernicka-Goetz es nennt. Ein befruchteter Embryo, der durch die Gebärmutter schwimmt und sich dann einnistet, ist nicht so einfach zu untersuchen. Ein synthetischer Embryo in einer Petrischale ist.

Darüber hinaus führt diese Forschung direkt zu praktischen Anwendungen. Zernicka-Goetz beginnt ihre Vorabveröffentlichung mit der Feststellung, dass „die menschliche Fortpflanzung bemerkenswert ineffizient ist und schätzungsweise 60 Prozent der Schwangerschaften in den ersten zwei Wochen nach der Empfängnis scheitern“. Wenn Sie besser verstehen würden, was passiert und was ein sich entwickelnder Embryo braucht, könnten Frauen möglicherweise leichter schwanger werden.

„Auf diese Weise könnte man auch den Erfolg der IVF steigern“, meint Veenvliet. Er führt ein Beispiel aus seiner eigenen Forschung an: durch die Sauerstoffgehalt um ein EmbryomodellDie Entwicklung verlief besser – und das ist durchaus verständlich, denn auch Embryonen sind im Mutterleib normalerweise einem sehr geringen Sauerstoffgehalt ausgesetzt. Veenvliet: „Wenn man so bessere Embryonen bekommt, werden auch IVF-Versuche erfolgreicher sein.“

Darüber hinaus können Sie an den Embryomodellen Toxizitätstests durchführen. „Man könnte damit Medikamente während der Schwangerschaft auf Toxizität testen“, sagt Veenvliet. „Denken Sie an das Medikament Softenon, das in den 1960er Jahren gegen morgendliche Übelkeit verabreicht wurde. Dadurch wurden Tausende Kinder mit Behinderungen wie verkürzten Gliedmaßen geboren, viele von ihnen starben sogar. Dieses Medikament hatte in Tierversuchen mit trächtigen Mäusen keine Probleme verursacht. Aber wenn man es an menschlichen Embryonenmodellen hätte testen können, hätte man sofort gesehen, dass etwas nicht stimmte.“

Doch ihre eigene Arbeit sei vor allem von der Faszination inspiriert, sagt Chuva de Sousa Lopes. „Auf diese Weise verstehen wir immer mehr vom Geheimnis des Lebens.“

„Nein, diese Embryonen darf man nicht nennen“

Schön und gut, aber ist das alles erlaubt? In den Niederlanden und in vielen anderen Ländern gelten für die Forschung mit menschlichen Embryonen strenge Regeln: Sie können diese bis zu 14 Tage nach der Befruchtung wachsen lassen. Die große Frage ist: Sollte dies auch für die Kreationen von Jacob Hanna, Magdalena Zernicka-Goetz und anderen gelten? Sind das Embryonen oder nicht?

„Nein, man kann diese Embryonen nicht nennen“, sagt Veenvliet überzeugt. „Sie können nicht zu einem Baby heranwachsen, dafür wage ich, meine Hand ins Feuer zu legen.“ Sie können sie nicht einmal in die Gebärmutter legen, um sie wachsen zu lassen: Bei der Herstellung dieser Strukturen wird die Implantationsphase einfach übersprungen. Auch eine weitere Kultivierung in der Petrischale ist nicht möglich, diese Technik existiert noch nicht. „Außerdem ist es auch noch nie gelungen, aus künstlichen Embryonen von Mäusen oder anderen Tieren lebensfähige Nachkommen zu erzeugen.“

Für Veenvliet ist das Grund genug zu sagen: Lassen Sie diese Embryonenmodelle über die Entwicklungsphase von 14 Tagen hinaus wachsen. „Ich würde gerne wissen, was passiert: Werden die Vorläufer von Organen entstehen, ein Herz?“ Wenn man wartet, bis das Stadium in der Natur nach 21 Tagen erreicht ist, sieht man das. Dann haben wir auch eine bessere Vorstellung davon, um welche Art von Entitäten es sich handelt.“

Es gibt auch Wissenschaftler, die nicht ausschließen, dass aus diesen embryoähnlichen Strukturen zumindest langfristig ein echter Mensch heranwachsen kann. In den sozialen Medien beteiligte sich Gert Jan Veenstra, molekularer Entwicklungsbiologe an der Radboud-Universität, an der Diskussion zu diesem Thema. Er befürwortete das irgendwann „Ententest“ bewerben. Es lautet: Wenn es wie eine Ente aussieht, schwimmt wie eine Ente und quakt wie eine Ente, ist es wahrscheinlich eine Ente.

„Auf diese Weise könnte man sich auch diese Embryomodelle ansehen“, erklärt Veenstra am Telefon. „Wenn es wie ein Embryo aussieht, die verschiedenen Zellen eines Embryos hat, die die gleiche Anordnung wie in einem Embryo haben und die gleichen Gene an- und ausgeschaltet sind wie in einem Embryo, dann ist es wahrscheinlich ein Embryo.“

„Im Moment ist es eine Grauzone“

Es sei einfach unmöglich, den Test auf die Probe zu stellen und einen künstlichen Embryo bis zum Ende weiterwachsen zu lassen, argumentiert Veenstra. „Das wäre unethisch, sowohl für die Mutter, bei der man einen solchen künstlichen Embryo in die Gebärmutter einsetzen würde, als auch für das Kind, das auf diese Weise entstehen könnte.“ Wer weiß, welche Folgen dies für ihre Gesundheit hätte? Daher erhalten wir keinen endgültigen Beweis für die Lebensfähigkeit dieser menschlichen Embryonenmodelle. Aber wenn es den Tieren einmal gelungen ist, auf diese Weise Nachkommen zu zeugen, müssen wir davon ausgehen, dass dies auch beim Menschen möglich ist.“

Noch ein halbes Jahr, vielleicht ein Jahr: So lange wird Susana Chuva de Sousa Lopes noch brauchen, bis auf diese Weise lebende Mäuse aus Stammzellen gezüchtet werden. „Von da an kann man für den Menschen nicht mehr behaupten, dass diese embryoähnlichen Strukturen nur Modelle sind“, stimmt sie zu. Aber bis dahin ist dies eine Grauzone. Für Forscher ist es bequem zu sagen, dass es sich nicht um Embryonen handelt, denn so können sie mit ihnen machen, was sie wollen.“

Das erklärt vielleicht, warum Magdalena Zernicka-Goetz, die Wissenschaftlerin, die die Aufregung um künstliche Embryonen ins Leben gerufen hat, immer wieder betont, dass ihre „kleinen Zellhaufen“, obwohl sie Embryonen sehr ähnlich sind, absolut identisch sind sind keine echten Embryonen. Auch ihr scheint bewusst zu sein, dass ihr das Tor zu einem neuen, faszinierenden Forschungsgebiet jeden Moment vor der Nase zugeschlagen werden könnte.