Gene, die Entscheidungen zum Zellschicksal im frühen Embryostadium beeinflussen
Nach der Befruchtung durch Spermien, machen die Oozyten von Säugetieren eine Reihe von Zell-Furchungsteilungen durch, die letztendlich zur Entwicklung der Blastozyste führen. Die Zeit bis zur Bildung der Blastozyste, als Entwicklungszeit vor der Nidation bekannt, zeichnet sich durch einen Anstieg der Zellzahl und die Entstehung von drei verschiedenen Zelllinien aus. Aus der erfolgreichen Entstehung dieser Linien gehen alle Zelltypen hervor, die für den wachsenden Fetus und das unterstützende nicht-embryonale Gewebe (z.B. die Plazenta) erforderlich sind. Dieser Bestimmungsprozess des Zellschicksals wird durch streng regulierte Muster der Genexpression bestimmt. Das EU-geförderte Projekt IDNOVCELFAT2011 (Identification and characterisation of novel cell-fate influencing genes in pre-implantation mouse development) konzentrierte sich auf die Regulation der Zell-Linienbildung während der Nidationsstadien in der Entwicklung des Maus-Embryos. Die Forscher wollten insbesondere neue Gene und Mechanismen identifizieren und charakterisieren, die die Entstehung der drei Blastozystenlinien beeinflussen. Forscher führten eine Bioinformatik-Analyse von bereits bestehenden Genexpressionsdaten in Mausembryonen vor der Einnistung durch, um möglicherweise neuartige Gene für Zellschicksal zu identifizieren. Diese Gene wurden dann im Zusammenhang mit der Entwicklung des Mausembryos vor Einnistung durch Silencing oder Überexpression experimentell dereguliert. Anschließend wurde die normale Bildung der Blastozysten-Zelllinien mit Kontrollen verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass das SOCS3 Gen eine Rolle bei der Regulierung der Zellteilungsrate spielt, da genetische Ablation zu Blastozysten mit mehreren Zellen führte. Das gleiche Gen trug auch zu den späteren Stadien der Oogenese durch Stabilisierung der Spindelfunktion bei. Darüber hinaus zeigten Untersuchungen, dass das Tead4-Gen die Differenzierung gegenüber dem primitiven Endoderm und Trophektoderm-Blastozysten-Abstammungslinien durch die Potenzierung linienspezifischer Gene beeinflussen kann. Die Beobachtungen brachten Tead4 zum Drehpunkt eines integrierten Mechanismus für die Bestimmung des Zellschicksals beim frühen Embryo. Darüber hinaus deckten die Wissenschaftler eine entscheidende Rolle für die Gene des P38MAPK-Typs während der Entwicklung vor Einnistung des Maus-Embryos. Mithilfe von spezifischen Inhibitoren fanden sie heraus, dass die Gen-Hemmung vom Zweizellenstadium zu einem embryonalen Arrest vor der Bildung der Blastozyste führte. Dies soll auf Stoffwechseldefekte einschließlich der Hemmung der Autophagie zurückzuführen sein. Insgesamt liefern die Ergebnisse des Projekts grundlegende Einblicke in die frühen molekularen Ereignisse, die das Zellschicksal beim Embryo vor Einnistung regieren. Diese Ergebnisse sind von großer Bedeutung für menschliche IVF-Behandlungen und Ableitung von therapeutischer Stammzelltypen.
Schlüsselbegriffe
Embryo, präimplantive Stufe, Blastozyste, SOCS3, Tead4, P38MAPK, IVF
