Interaktion maternal-fötaler Zellen der Frühschwangerschaft

In den ersten Tagen der menschlichen Entwicklung spezialisieren sich Zellen der befruchteten Eizelle, der Blastozyste, um einerseits den Embryo und andererseits die Plazenta zu bilden. Im Verlauf der Plazentaentwicklung entsteht ein stark verzweigtes, Baum-ähnliches Organ, das an der mütterlichen Gebärmutter (Uterus) anhaftet und die Verbindung zwischen der Mutter und dem Fötus darstellt. Epitheliale Zellen der Plazenta, sogenannte Trophoblasten, produzieren Hormone und bewerkstelligen den Transport von Nährstoffen, Blutgasen und Abfallprodukten zwischen der Mutter und dem heranwachsenden Baby. Weiters kommuniziert eine spezialisierte Unterform der Trophoblasten, der extravillöse Trophoblast (EVT), mit mütterlichen Uteruszellen um das mütterliche System an die Schwangerschaft anzupassen. Tatsächlich besteht ein Zusammenhang zwischen einer fehlerhaften Bildung und Funktion der EVTs und Komplikationen während der Schwangerschaft wie z.B. Präeklampsie, Hyper-invasive Erkrankungen und wiederkehrende Schwangerschaftsverluste. Während der frühen Plazentaentwicklung werden EVTs and den Enden der Plazentaverzweigungen gebildet. Diese differenzieren und wandern in die mütterliche Gebärmutter-Schleimhaut (Dezidua) ein. Zu ihren Hauptfunktionen zählen hier die Kommunikation mit maternalen Stroma- und Immunzellen sowie die Infiltration von Arteriolen, Venolen und uterinen Drüsen. Während der Frühschwangerschaft, noch bevor der mütterliche Blutfluss zur Plazenta etabliert ist, werden der Fötus und die Plazenta durch Sekrete aus diesen Drüsen, der sogenannten uterinen Milch, miternährt. Es wird angenommen, dass die Infiltration dieser Drüsen durch EVTs die Zurverfügungstellung dieser uterinen Milch erleichtert. Veränderung mütterlicher Zellen in der Dezidua durch EVTs ist gut beschrieben. Allerdings gibt es noch wenig Daten über die Effekte mütterlicher Zellen auf die Ausreifung von EVTs. Untersuchungen der Steuerungsmechanismen für die Differenzierung von EVTs war lange Zeit erschwert durch unzureichende Zellkultursysteme. 2018 haben wir ein 3-dimensionales (3D) Trophoblast Organoid Modell (Miniaturplazenta, TB-ORG) entwickelt, mit dem man in vitro die Bildung und Differenzierung von EVTs studieren kann. Wir haben allerdings rasch signifikante Unterschiede der in-vitro Organoid- EVTs im Vergleich zu in vivo EVTs festgestellt. Daraus kann man schließen, dass mütterliche Zellen einen Einfluss auf die komplette Differenzierung der EVTs haben. In unserem ersten Ansatz werden wir die Effekte aufgrund der Interaktion zwischen dezidualen Stromazellen und EVTs in diesem Organoidsystem untersuchen. In unserem zweiten Ziel werden wir ein weiteres Organoid Modell für uterine Drüsen verwenden, um Formen der Kommunikation und Infiltration von EVTs zu studieren. Mit dieser Studie wollen wir einen Einblick in die Abhängigkeit der EVT-Ausreifung von mütterlichen Uteruszellen geben.