Wissenschaftler der University of Cambridge berichten im Fachblatt Development, dass bereits die ersten beiden Zellen eines entstehenden Mäuseembryos ein unterschiedliches Entwicklungsprogramm besitzen. Diese frühe Differenzierung embryonaler Zellen bleibt aber bis zu einem späteren Stadium reversibel. Bisher glaubte man, dass die ersten aus der befruchteten Eizelle hervorgehenden Zellen hinsichtlich ihrer späteren Differenzierung nicht unterscheidbar sind.
Das Team um Magdalena Zernicka-Goetz markierte die beiden aus einer befruchteten Mäuseeizelle nach der ersten Teilung entstandenen Zellen mit verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen. Dadurch konnten die Forscher das Schicksal der Nachkommen beider Zellen im weiteren Verlauf der Embryonalentwicklung verfolgen.
Das Ergebnis war unerwartet: Aus einer der Zellen entwickelte sich der gesamte Körper des Embryos, aus der anderen bildete sich nur Nährgewebe, unter anderem Teile der Plazenta. Das heißt, dass bereits im Zweizellstadium die weitere Entwicklung der Embryonalzellen festgelegt wird.
Bisher hatte man den frühen Embryo als eine Masse gleichartiger Zellen betrachtet, die sich erst später in verschiedene Richtungen differenzieren. Für diese Ansicht sprach, dass der Ausfall einer Zelle durch andere Embryonalzellen vollständig kompensiert werden kann. Nach den jetzt vorliegenden Ergebnissen sind die Zellen des frühen Embryos zwar totipotent, das heißt befähigt, sich in jeden Zelltyp umzuwandeln, aber trotzdem nicht gleich. Zernicka-Goetz erklärt dieses scheinbare Paradoxon damit, dass trotz frühzeitiger Programmierung die Zellen im Notfall, also bei einer Schädigung des Embryos, “ihre Entwicklung noch mal von vorn beginnen können”. Worin der biologische Vorteil für die frühe Spezialisierung liegen könnte, ist noch ungeklärt.
Aus differenzierten Zellen totipotente Zellen zu erzeugen und deren Entwicklung zu steuern ist ein Ziel der Stammzellforschung. Welche molekularen Signale dazu nötig sind, wollen Forscher durch Untersuchungen der frühen Embryonalentwicklung herausfinden.
Joachim Czichos
