Form des Embryos bei Säugetieren nicht in Eizelle festgelegt

Studie beobachtet Entwicklung von der Eizelle zum Zweizellenstadium

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie haben in Versuchen an Mäusen nachgewiesen, das die spätere Form des Embryos in Eizellen von Säugetieren noch nicht festgelegt ist. Mit Ausnahme der Säugetiere sind bei den meisten Tieren die Körperachsen, wie Vorder- und Rückseite, Kopf und Schwanz, rechts und links, bereits in der Eizelle vorbestimmt. Neuere Untersuchungen hatten allerdings ergeben, dass gewisse morphologische Eigenschaften der Säugetier-Eizelle die zukünftige embryonale Achse beeinflussen könnten. Im Rahmen der aktuellen Untersuchung am Max-Planck-Institut in Freiburg wurde mit Hilfe von Zeitrafferaufnahmen beobachtet, dass sich die Ebene der ersten Zellteilung unabhängig von morphologischen Strukturen in der Eizelle entwickelt.

Vielmehr ist die zufällige Topologie der beiden Vorkerne der Ei- und Samenzelle entscheidend. Demnach besitzen Säugetiereizellen keine Marker, die die Form des späteren Embryos beeinflussen. Diese Erkenntnis gewinnt angesichts von über einer Mio. Babys, die bis heute durch künstliche Befruchtung gezeugt wurden, an Bedeutung. Für ihre Untersuchungen hatten die Forscher eine spezielle Aufnahmetechnik (Time-Lapse-Imaging) verwendet, mit der die Entwicklung der Eizelle dynamisch verfolgt werden kann. So wurde nachgewiesen, dass die Eizelle der Maus keine prädeterminierte Polarität besitzt.

Die Studie verfolgte die Entwicklung zahlreicher Mäuse-Embryonen von der Eizelle bis zum Zweizellen-Stadium quasi im Zeitraffer. Bei etwa der Hälfte der Embryonen passiert die erste Furchung getrennt von der A-V-Achse der Eizelle und der zweite Polkörper nähert sich vor und nach der Teilung der Teilungsfurche an. Der zweite Polköper markiert wahrscheinlich keinen stationären „Nordpol“ (A-Pol) und so muss auch die These einer vordeterminierten A-V-Achse in der Eizelle von Säugetieren zurückgewiesen werden. Nach der Befruchtung entstanden zwei Vorkerne mit jeweils den männlichen und weiblichen Chromosomen in der Peripherie der Eizelle. In den folgenden 20 Stunden trafen sich die Vorkerne im Zentrum der Eizelle, aber ohne zu fusionieren. Anschließend teilen sich die Kerne (Mitose), und zwar so, dass die erste Furchungsebene mit der Ebene, welche die beiden gegenüberliegenden Kerne trennt, zusammentrifft. Dabei werden die elterlichen Chromosomensätze ins Zentrum der Zelle gebracht, bevor sie diese gleichmäßig in zwei Tochterzellen teilt. Dabei beobachteten die Forscher, dass die erste Furchungsebene nicht in der frühen Interphase beginnt, sondern durch die neu gebildete Topologie der beiden Vorkerne festgelegt wird. Die Frage, wann und wie sich die Polarität im Säugetier-Embryo entwickelt, blieb jedoch offen. Daran wollen die Forscher als nächstes arbeiten.