Embryonale Vesikel prognostizieren den Erfolg einer künstlichen Befruchtung
Mit präimplantationsgenetischen Tests(öffnet in neuem Fenster) (PGT) können pränatal im frühen Embryonalstadium genetische Defekte wie Aneuploidie (fehlerhafte Chromosomenzahl) ausgeschlossen werden. Obwohl es mit präimplantationsgenetischen Tests möglich ist, genetisch intakte Embryonen auszuwählen und damit den Implantationserfolg zu erhöhen, müssen die Embryonen per Biopsie entnommen werden, einer invasiven Methode, welche die Embryonenqualität beeinträchtigen kann. So sind dringend sicherere, nicht-invasive Präimplantationstests bei Embryonen gefragt, um die Erfolgschancen einer IVF-Behandlung(öffnet in neuem Fenster) zu erhöhen.
Extrazelluläre embryonale Vesikel als Biomarker
Um Lösungen zu finden, forschte das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen (MSCA) unterstützte Projekt CERVINO an nicht-invasiven Biomarkern auf Basis extrazellulärer Vesikel(öffnet in neuem Fenster) (EV). Extrazelluläre Vesikel werden von den meisten Körperzellen sekretiert, sind mit verschiedensten bioaktiven Substanzen bestückt und dienen so der Kommunikation zwischen Zellen. Neueren Untersuchungen zufolge sind sie an physiologischen Funktionen, aber auch Krankheiten wie Krebs, Neurodegeneration und Infektionen beteiligt. Wie Projektleiterin Paola Viganò erklärt, „ist das wissenschaftliche Interesse an extrazellulären Vesikeln groß, da sie für die Kommunikation zwischen Embryo und Endometrium zuständig sind und daher mit Unfruchtbarkeit in Zusammenhang stehen könnten.“ Frühere Forschungen von CERVINO hatten gezeigt, dass IVF-Embryonen extrazelluläre Vesikel sekretieren, die auf Zellen in der Gebärmutterschleimhaut übertragen werden und so deren Verhalten verändern können. Zudem zeigte eine Versuchsreihe an Tiermodellen, dass die Anzahl der sekretierten EV proportional zur Wahrscheinlichkeit einer Einnistung des Embryos ist. Ein Vergleich der Beladung extrazellulärer Vesikel zeigte, dass bei aneuploiden Embryonen vier RNA-Fragmente in größerer Zahl vorhanden sind als bei gesunden Embryonen. Zudem überexprimierten Gebärmutterzellen, die extrazelluläre Vesikel von aneuploiden Embryonen aufnehmen, ein spezifisches Molekül, das die Implantation verhindert. „Dabei könnte es sich um einen Abstoßungsmechanismus handeln, bei dem die extrazellulären Vesikel aneuploider Embryonen ein entsprechendes Signal an die Gebärmutter senden, sodass keine Einnistung stattfindet“, betont die MSCA-Stipendiatin Sofia Makieva.
CERVINO ebnet den Weg für nicht-invasive PGT
Von Unfruchtbarkeit sind in Europa etwa 10 % aller Paare betroffen, und die meisten entscheiden sich für eine In-vitro-Behandlung. Die Hälfte aller Fälle von Implantationsversagen geht auf aneuploide Embryonen zurück, alle anderen auf ungeklärte Ursachen. So müssen vor allem die biologischen Mechanismen geklärt werden, die eine erfolgreiche Einnistung des Embryos in die Gebärmutterschleimhaut beeinflussen, um Paare bei wiederholtem Misserfolg besser behandeln zu können. CERVINO zufolge ist offenbar die Beladung extrazellulärer Vesikel für die Interaktion zwischen Embryo und Endometrium maßgeblich. So könnte eine Ursache für Implantationsversagen darin liegen, dass ein aneuploider Embryo selbst die Abstoßungsreaktion im Mutterleib initiiert, sobald seine EV-Signale an den Zellen des Endometriums ankommen und dort bestimmte Moleküle hochregulieren. Der Unterschied, den CERVINO bei der RNA-Beladung von extrazellulären Vesikeln aus aneuploiden und genetisch intakten Embryonen enthüllte, könnte Ausgangspunkt für einen neuen nicht-invasiven PGT sein. Derzeit steigt die Zahl durchgeführter präimplantationsgenetischer Tests. Da invasive Biopsien aber die Embryonenqualität schädigen können, muss die langfristige Sicherheit beim Menschen noch im Detail geprüft werden. Zudem sind PGT in vielen IVF-Zentren integraler Bestandteil zur Bestätigung der genetischen Integrität des Embryos, was wiederum für viele Paare ein hoher Kostenfaktor ist. Eine nicht-invasive Embryonenanalyse auf Basis embryonaler extrazellulärer Vesikel würde diese Kosten senken und auch die Erfolgschancen einer künstlichen Befruchtung erhöhen.
