Medizinforschung Forscher züchten Plazenta im Labor

Was passiert zum Start einer Schwangerschaft - und wie kommt es zu einer Fehlgeburt? Mit einer neuen Mini-Plazenta wollen Forscher das besser untersuchen. Das Modell ist so realistisch, dass sogar Schwangerschaftstests ansprechen.

Plazenta-Miniatur unter dem Mikroskop
Centre for Trophoblast Research / DPA

Plazenta-Miniatur unter dem Mikroskop


Die ersten Wochen sind die kritischste Phase einer Schwangerschaft. Die meisten Fehlgeburten ereignen sich bis zur 12. Woche - danach nimmt das Risiko erheblich ab. Was aber genau eine Schwangerschaft fehlschlagen lässt, ist oftmals unklar. Es ist möglich, dass der Embryo aus genetischen Gründen nicht entwicklungsfähig ist. Oftmals kommt es auch zu Problemen bei der Einnistung in die Gebärmutter oder der Ausbildung der Plazenta, auch Mutterkuchen genannt.

Mit einer Mini-Plazenta aus dem Labor wollen Wissenschaftler nun Vorgänge, die zu Fehlgeburten führen besser erforschen.

Die dreidimensionalen Plazenta-Miniaturen seien in ihrem Aufbau und ihrer Funktion mit dem natürlichen Vorbild vergleichbar, schreiben die Forscher im Fachmagazin "Nature". Sie bildeten etwa schwangerschaftstypische Hormone und Wachstumsfaktoren. Das zeige sich unter anderem darin, dass ein gewöhnlicher Schwangerschaftstest bei Kontakt mit der Zellkultur mit "positiv" reagiert.

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Die Plazenta besteht aus embryonalem und mütterlichem Gewebe. Sie sei "absolut essenziell für die Versorgung des Babys, während es im Mutterleib heranwächst", so Margherita Turco von der University of Cambridge. "Aber unser Wissen über dieses wichtige Organ ist sehr begrenzt, weil gute experimentelle Modelle fehlen."

Als Ausgangsmaterial für die Plazenta-Miniaturen nutzten die Wissenschaftler Zellgewebe, das bei Schwangerschaftsabbrüchen in der 6. bis 12. Woche angefallen war. Sie betteten das Zellgemisch in ein Gelbett ein und gaben ein spezielles Nährmedium hinzu. Daraufhin entwickelten sich dreidimensionale Strukturen, welche die Forscher als Trophoblast-Organoide bezeichnen.

Der Trophoblast ist die äußere Zellschicht des Blastozysten, also des wenige Tage alten Embryos. Die Zellen sorgen für die Einnistung in die Gebärmutter und bilden später sogenannte Zotten aus, die dann den embryonalen Anteil der Plazenta bilden.

Die Organoide erwiesen sich als genetisch stabil und lange lebensfähig; drei zufällig ausgewählte Exemplare seien auch nach einem Jahr noch funktional, schreiben die Forscher. Sie organisierten sich zudem zu Zotten-ähnlichen Strukturen und bildeten typische Hormone, Wachstumsfaktoren und andere Moleküle. Darin ähnelten sie Plazentas, wie sie natürlicherweise im ersten Schwangerschaftsdrittel entstehen.

Auch die neuen Modelle haben ihre Grenzen

Die Modelle sollen nun dabei helfen, die Vorgänge zu Beginn einer Schwangerschaft besser verstehen zu lernen und herauszufinden, warum manche Schwangerschaften fehlschlagen. Es sei auch möglich zu untersuchen, warum die Plazenta normalerweise das Eindringen von Erregern bremst, aber in einigen Fällen dabei versagt, etwa beim Zika-Virus. Auch die Sicherheit von Medikamenten könne mit den Mini-Plazentas erforscht werden.

Im vergangenen Jahr habe das Forscherteam bereits die Gebärmutterschleimhaut in einem Zellkulturmodell nachgebildet, heißt es in einer Mitteilung der University of Cambridge zu der aktuellen Studie. "Jetzt, wo wir Organoid-Modelle von beiden Seiten der Verbindungsstelle haben - von dem mütterlichen und dem Plazenta-Gewebe - können wir anfangen zu erforschen, wie diese beiden Seiten miteinander reden", erläutert Studienleiterin Ashley Moffet.

Ein sehr ähnliches Plazenta-Modell haben österreichische Wissenschaftler um Martin Knöfler von der Medizinischen Universität Wien im August dieses Jahres vorgestellt. Mit den Modellen ließen sich die Funktion und Entstehung der unterschiedlichen Zelltypen sowie bestimmte Schwangerschaftserkrankungen erforschen. "Die Organoide werden tiefe Einblicke in diese Prozesse liefern", sagte Knöfler.

Dass die Mini-Modelle einen festen Platz in der Plazentaforschung bekommen, sagt auch Berthold Huppertz, ebenfalls von der Medizinischen Universität Graz. Allerdings hätten die Einsatzmöglichkeiten auch ihre Grenzen: "Auch wenn diese Organoide sehr komplexe Systeme sind, so sind sie doch noch weit von der Morphologie einer Plazenta entfernt."

Anja Garms, dpa/chs

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