Wie Linienanteile die frühe menschliche Entwicklung steuern?

Die ersten Wochen nach der Befruchtung zählen zu den wichtigsten, aber auch am wenigsten verstandenen Phasen des menschlichen Lebens. In dieser Zeit beginnt sich der Embryo zu organisieren: Es entstehen erste Zelltypen, aus denen sich später der Körper und die Plazenta entwickeln. Diese Zelltypen müssen im richtigen Verhältnis zueinander entstehen und eng zusammenarbeiten, damit sich der Embryo richtig entwickelt in Größe, Form und Struktur. Wenn in dieser frühen Phase etwas schiefläuft, kann eine gesunde Schwangerschaft verhindert werden. Tatsächlich entwickeln sich die meisten menschlichen Embryonen in dieser Zeit nicht weiter. Das Problem: Die Erforschung dieser allerersten Entwicklungsschritte beim Menschen ist sehr schwierig, da der Zugang zu frühen Embryonen stark eingeschränkt ist. Um dieses Hindernis zu überwinden, nutzen wir sogenannte Blastoide das sind im Labor aus Stammzellen erzeugte Modelle, die die ersten Tage der menschlichen Embryonalentwicklung nachahmen. Diese wurden von unserem Team entwickelt und bieten eine ethisch vertretbare und leistungsfähige Möglichkeit, frühe Entwicklungsprozesse beim Menschen zu untersuchen. In diesem Projekt wollen wir herausfinden, wie das Gleichgewicht zwischen den verschiedenen Zelltypen im Embryo reguliert wird. Dafür kombinieren wir mehrere hochmoderne Methoden: Mit Einzelzell-Transkriptomik untersuchen wir, welche Gene in einzelnen Zellen aktiv sind. Die Phosphoproteomik hilft uns zu verstehen, wie Zellen miteinander kommunizieren. Und mithilfe von Metabolomik analysieren wir den Stoffwechselzustand der Zellen also wie sie Energie produzieren und verarbeiten. Durch diese systematische Herangehensweise wollen wir die Mechanismen aufdecken, mit denen sich das Gleichgewicht der Zelltypen einstellt ein Prozess, der entscheidend für eine gesunde Entwicklung ist. Unsere Erkenntnisse könnten helfen zu erklären, warum viele Embryonen sich nicht richtig weiterentwickeln oder nicht in die Gebärmutter einnisten. Langfristig könnten sie auch zur Verbesserung von Fruchtbarkeitsbehandlungen beitragen.