Forschungsschwerpunkt

Frühe Blastozyste (Keimblase): Nach der ersten Zelldifferenzierung besteht der Embryo aus zwei Zelltypen. Während das Trophektoderm später die Plazenta bildet, bilden die inneren Zellen die Gewebe des Embryos. In den Fluoreszenzbildern wurden die unterschiedlichen Zelltypen der Blastozyste mit Markern sichtbar gemacht: Zellen des Trophektoderms (grün, CDY2 Marker), Zellen des frühen Endoderms (blau, SOX17 Marker) und Zellen des Epiblasten (rot, NANOG Marker).

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.