Synthetisches Modell soll zeigen, wie sich Embryonen einnisten

Das Bild zeigt einen frühen Mausembryo im 64-Zellstadium. Die Zellmembranen sind rot markiert, die Zellkerne blau.
© Ivan Bedzhov

Projekttitel: A biomimetic platform mimicking the implantation niche of mouse embryos
Projektleitung: Ivan Bedzhov, Britta Trappmann
Projektlaufzeit: 11/2017 - 12/2018
Projektkennziffer: FF-2017-04

Bisher ist wenig darüber bekannt, wie genau sich Embryonen in der Gebärmutterwand einnisten. Dabei entscheidet die Implantation von Embryonen häufig über den Erfolg oder Misserfolg einer Schwangerschaft. Bei 49 Prozent aller Fehlgeburten schaffen es Embryonen nicht, sich erfolgreich in der Gebärmutterwand festzusetzen. Biomedizin-Ingenieurin Dr. Britta Trappmann und Biologe Dr. Ivan Bedzhov wollen in ihrem Forschungsprojekt ein synthetisches Modell entwickeln, mit dem sie erstmals den gesamten dynamischen Prozess des Einnistens beobachten und dadurch besser analysieren können.

Aktuell lässt sich das Einnisten von Embryonen nur begrenzt erforschen. Denn der Prozess geschieht verborgen im Innersten der Gebärmutter. Wissenschaftler können ihn also nicht live beobachten und analysieren. Es existiert auch kein Gewebemodell mit einer vergleichbaren Zellumgebung und der Möglichkeit, die Parameter je nach Experiment zu beeinflussen.

Genau an diesem Punkt setzt das Flexible-Funds-Projekt an: Ivan Bedzhov liefert die Grundlage des biologischen Teils. Er untersucht bei Mäusen die Mechanismen, die vor und nach der Implantation eines Embryos ablaufen. Seine Forschungsgruppe hat bereits ein Kulturmedium entwickelt, in dem Maus-Embryonen auf Plastikplatten wachsen können. Allerdings gelingt es mit dem festen, undurchlässigen Plastik nicht, die Implantation des Embryos nachzubilden und zu analysieren.

An diesem Punkt kommt Britta Trappmann mit ihrer Forschungsgruppe ins Spiel. Ihr Labor entwickelt künstliche, dreidimensionale extrazelluläre Matrizen. Mit diesen synthetischen Gewebemodellen auf Basis eines speziellen Hydrogels lässt sich untersuchen, wie Zellen mit dem Gewebe um sie herum interagieren. Das Besondere an ihrem Modell: Durch die verwendeten Materialien können Forscher viele Parameter einzeln beeinflussen. So kann das Hydrogel etwa genau so weich sein wie das Gewebe der Gebärmutterschleimhaut.

Gemeinsam wollen die Wissenschaftler nun ein synthetisches Gewebemodell entwickeln, das die Dynamik des Einnistens in der Gebärmutter nachahmt. Auf diese Weise können Forscher verfolgen, wie sich ein Embryo in der Gebärmutterwand festsetzt, und wie die Zellen des Embryos mit den Gefäßen der Mutter interagieren. Mit ihrem neuen Modell werden die Wissenschaftler erstmals in Zeitraffer-Mikroskopie-Aufnahmen den gesamten Prozess beobachten können. Auf diese Weise lässt sich besser als bisher analysieren, wie Embryo und Mutter zusammenfinden.