Die Plazenta versorgt das heranwachsende Baby mit Sauerstoff und Nährstoffen, aber ihre frühen Interaktionen mit der Gebärmutter der Mutter bleiben ein Rätsel. Durch die Arbeit mit im Labor gezüchteten Versionen der sich entwickelnden Plazenta haben die FMI-Forscher Licht in einige der Mechanismen gebracht, die den frühesten Stadien der Schwangerschaft zugrunde liegen, die für eine erfolgreiche Schwangerschaft entscheidend sind. Wenn man versteht, wie sich die Plazenta entwickelt und mit der inneren Gebärmutterschleimhaut interagiert, kann man künftige Behandlungen für Krankheiten wie Präeklampsie entwickeln - eine gefährliche Schwangerschaftskomplikation, die sowohl die Gesundheit der Mutter als auch die ihres Babys gefährden kann.
In den ersten Wochen der Schwangerschaft heftet sich die Plazenta - ein vorübergehendes Organ, das den Fötus mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt und Abfallstoffe ausscheidet - an die Gebärmutterwand der Mutter. Fehlerhafte Wechselwirkungen zwischen Plazenta und Gebärmutter können zu schweren Schwangerschaftskomplikationen wie Präeklampsie führen, die sich in hohem Blutdruck und Eiweiß im Urin äußert. Wird diese Erkrankung nicht behandelt, kann sie für Mutter und Kind tödlich sein.
Trotz der Schlüsselrolle der Plazenta sind die Mechanismen, die ihrer Entwicklung zugrunde liegen, nach wie vor unbekannt. "In der Vergangenheit war die Erforschung der menschlichen Plazenta eine Herausforderung, weil es an geeigneten Modellsystemen fehlte", sagt Elisa Magistrati, Postdoktorandin im Labor von Margherita Turco , deren neueste Arbeit zeigt, dass es zwei braucht, wenn es um Plazenta- und mütterliche Zellen geht.
Um die frühen Stadien der Plazentaentwicklung zu untersuchen, züchteten Turco und ihr Team "Mini-Plazentas" im Labor. Diese Organe in einer Schale, die so genannten Trophoblastenorganoide, ahmen die wichtigsten Merkmale der menschlichen Plazenta nach.
Turcos Mitarbeiter an der Universität Cambridge hatten zuvor gezeigt, dass Immunzellen, so genannte natürliche Killerzellen der Gebärmutter, die nur im Mutterleib vorkommen, spezifische Immunmoleküle produzieren, die das Verhalten der Plazentazellen beeinflussen können. In der neuen Arbeit fügte das Team von Turco - in Zusammenarbeit mit Ashley Moffett von der Universität Cambridge und Roser Vento-Tormo vom Wellcome Sanger Institute - diese Immunmoleküle zu Trophoblasten-Organoiden hinzu und stellte fest, dass sie die Entwicklung von Plazentazellen fördern und so zur erfolgreichen Einbettung der Plazenta in die Gebärmutterschleimhaut beitragen.
Das von den natürlichen Killerzellen der Gebärmutter erzeugte Immunsignal scheint auch die Expression von Genen in den Plazentazellen zu beeinflussen, von denen einige mit Präeklampsie in Verbindung gebracht wurden.
"Die wichtigste Entdeckung ist, dass es eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Plazentazellen des Embryos und den mütterlichen Zellen gibt, die in diesem Fall Immunzellen sind", sagt Turco. "Das ist ein faszinierender Prozess: Es handelt sich um zwei verschiedene Gewebe von zwei genetisch unterschiedlichen Individuen, und doch arbeiten sie zusammen."
Mit Hilfe von "Mini-Plazenta" können Forscher nun möglicherweise untersuchen, wie Präeklampsie und andere schwere Schwangerschaftskomplikationen entstehen, sagt Magistrati. "Es ist wirklich erfreulich, dass wir endlich einige physiologische Fragen beantworten können, die zuvor nicht erforscht werden konnten."
Originalveröffentlichung:
Qian Li*^, Andrew Sharkey*, Megan Sheridan*, Elisa Magistrati*, Anna Arutyunyan, Oisin Huhn, Carmen Sancho-Serra, Holly Anderson, Naomi McGovern, Laura Esposito, Ridma Fernando, Lucy Gardner, Roser Vento-Tormo^, Margherita Yayoi Turco^, und Ashley Moffett^ Natürliche Killerzellen des menschlichen Uterus regulieren die Differenzierung des extravillösen Trophoblasten in der Frühschwangerschaft Cell Stem Cell (2024) Advance online publication
*Co-Erstautoren
^Mitverantwortlicher Autor
