Experimentelle Embryologie
Assistierte Reproduktion (ART) spielt in der heutigen Zeit eine immer größere Rolle. Die schwierigste Aufgabe der Kinderwunschzentren ist dabei die Selektion des besten Spermiums für die beste Eizelle. Um die Bewertungsmöglichkeiten immer weiter zu verbessern, haben wir neue Techniken etabliert und in Studien überprüft. Die Durchführung der in vitro Fertilisation (IVF) oder der intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) ist nur eine Aufgabe des IVF-Labors. Viel wichtiger scheint die Schaffung einer optimalen in vitro Umgebung für die Embryonen zu sein. Hierbei spielen die humanen ART Kulturmedien eine wichtige Rolle, da sie die Entwicklung von der befruchteten Eizelle bis zum gesunden Embryo unterstützten müssen. Um nun den Einfluss der Medien auf die Präimplantations-Embryonen zu untersuchen, haben wir für unsere Studien ein Maus-ART-Model etabliert.
ICSI Methode
Forschungsschwerpunkte
Ein unerfüllter Kinderwunsch betrifft ca. 15% der Paare in den Industrienationen, ist aber auch weltweit von großer Bedeutung. Sub- oder Infertilität spielen bei beiden Geschlechtern eine Rolle. Bei der Frau ist es häufig der immer spätere Kinderwunsch, der ursächlich für die Abnahme der natürlichen Schwangerschaftsrate verantwortlich ist. Das steigende Alter reduziert ebenfalls die Erfolgsaussichten von assistierten Methoden zur Behandlung von Sub- oder Infertilität. Seit Beginn der Aufzeichnungen des deutschen IVF-Registers (1997) wurden in Deutschland 319.119 Kinder mit Hilfe von assistierten Reproduktionsmethoden geboren [1]. Seit mehr als vier Jahrzehnten können Eizellen, Spermien und Embryonen außerhalb ihrer natürlichen Umgebung, in einer Petrischale, befruchtet und entwickelt werden. Diese künstliche Umwelt sollte der natürlichen Umgebung so ähnlich wie möglich sein. Um die Qualität der Embryokulturmedien und die Erfolgsaussichten weiter zu verbessern, wurden natürlich vorkommende Wachstumsfaktoren, wie z.B. der Granulozytenmakrophagenkolonie-stimulierender Faktor (GM-CSF), zu attraktiven Kandidaten für eine Supplementierung. GM-CSF ist ein Zytokin, dass die mütterlich-fetale Schnittstelle beeinflusst und die Plazentaentwicklung bei Maus und Mensch unterstützt. Es wird in Epithelzellen des Endometriums unter Regulierung von Östrogenen exprimiert. Eine klinische Studie zeigte, dass GM-CSF im Embryokulturmedium zu einem erhöhten Überleben von Embryonen bis Woche 12 führte [2]. Vor allem bei Frauen mit früheren Fehlgeburten verbesserte die GM-CSF-Supplementierung im Kulturmedien die Implantationsraten. Tier- und Zellkulturstudien an Trophektodermzellen unterstützten die Aussage über eine Wirkung auf Zellexpansion und die Pluripotenzwege nach einer Exposition mit GM-CSF [3].
Literatur:
[1] Deutsches IVF-Register 2019 (D·I·R); Journal für Reproduktionsmedizin und Endokrinologie
[2] Ziebe S, Loft A, Povlsen BB, Erb K, Agerholm I, Aasted M, Gabrielsen A, Hnida C, Zobel DP, Munding B, Bendz SH, Robertson SA. A randomized clinical trial to evaluate the effect of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) in embryo culture medium for in vitro fertilization. Fertil Steril. 2013 May;99(6):1600-9. doi: 10.1016/j.fertnstert.2012.12.043.
[3] Sjöblom C, Wikland M, Robertson SA. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) acts independently of the beta common subunit of the GM-CSF receptor to prevent inner cell mass apoptosis in human embryos. Biol Reprod. 2002 Dec;67(6):1817-23. doi: 10.1095/biolreprod.101.001503.
Studie 1 – Der Effekt von GM-CSF auf die frühe Embryonalentwicklung der Maus
Forscher und Kliniker versuchen durch eine optimale Unterstützung des Embryos vor der Implantation die Schwangerschaftsrate, sowie die Geburtenrate zu erhöhen. Es ist aber nicht nur wichtig den Embryo optimal zu unterstützen, sondern ebenso wichtig dem Embryo keinen Schaden zuzufügen. Dies gilt auch für die verwendeten Kulturmedien, die keinen Einfluss auf den normalen Ablauf der frühen Embryo-Entwicklung haben sollten. Ziel unserer Untersuchungen ist es, den Einfluss von GM-CSF, supplementiert in einem menschlichen ART-Medium oder in einem mausoptimierten Medium, auf die Zellzahl und die Zelllinien im frühen Präimplantation-Embryo der Maus zu analysieren.
Studie 2 - Der Effekt von GM-CSF auf die Plazentaentwicklung der Maus
Die Plazenta der Maus.
Die ausgereifte Plazenta setzt sich aus drei Hauptschichten zusammen: Labyrinth, Spongiotrphoblast und mütterliche Dezidua. Eine Schicht von Trophoblastenzellen bildet die Verbindung zwischen fetalen und mütterlichen Plazentaanteilen.
In einer Plazenta-Färbung können die unterschiedlichen Schichten farblich und durch Färbeintensität unterschieden werden.In unserer Untersuchung nahmen wir an, dass unterschiedliche Konzentrationen von GM-CSF einen Einfluss auf die Entwicklung des Trophectoderms und die Entwicklung der Plazenta haben könnten. Das Ziel dieser Studie ist die morphologische Untersuchung von Plazenten von Mausfeten, nachdem die Embryonen in Medien mit dem Wachstumsfaktor GM-CSF kultiviert wurden.
Kooperationen
Michele Boiani, Max-Planck-Institut für Molekulare Biomedizin, Münster Webseite
Séverine le Gac, MESA+, Enschede Website Séverine le Gac Webseite MESA+
Anika Witten, Abteilung Genetische Epidemiologie am Institut für Humangenetik, Münster Webseite
Georg Fuellen, Institut für Biostatistik und Informatik in Medizin und Altersforschung, Rostock Webseite
