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Neugier auf die uns umgebende Welt ist seit langem ein Symptom der menschlichen Natur, ob wir nun nach außen zu den Sternen oder in die Tiefen der Ozeane schauen oder nach innen, um zu entdecken, was uns zu dem macht, was wir sind. Eines der Dinge, die mich zur Wissenschaft hingezogen haben, ist ihr Fokus auf Fragen über unsere Welt und das Entwerfen von Tests, um Dinge, die wir nicht kennen, praktisch zu untersuchen.

Im Jahr 2007 hatte ich gerade mein Bachelor-Studium begonnen und einen breit angelegten Life-Sciences-Kurs ausgewählt um herauszufinden, welcher Bereich meine Neugier am meisten wecken würde. Etwa zur gleichen Zeit deckten neue Studien an Menschen und Mäusen auf, dass das Zellschicksal (auf eine endgültige Zellidentität beschränkt zu sein) flexibler war, als wir uns vorstellen konnten. Spezialisierte Zellen wie Hautzellen, die ansonsten auf ihre Identität festgeschrieben sind, konnten manchmal dazu überredet werden, sich zu pluripotenten Stammzellen zurück zu entwickeln, ein Prozess, der als Reprogrammierung bezeichnet wird. Pluripotente Stammzellen teilen Eigenschaften mit Zellen, die im frühen menschlichen Embryo gefunden werden und später alle Gewebe im Körper bilden, was sie ziemlich einzigartig macht. Stammzelllinien aus diesen embryonalen Zellen waren kurz zuvor (wissenschaftlich gesehen) im Jahr 1998 aus menschlichen Embryonen isoliert worden, und die relative Jugend des Feldes reizte mich wirklich – ich habe seitdem praktisch für alle meine Forschungen mit diesen Zellen gearbeitet.

Ein wichtiges Reprogrammierungsereignis ist auch für unser aller Leben verantwortlich – zwei hochspezialisierte Zelltypen, Eier und Spermien (zusammen Gameten genannt) kommen während der Befruchtung zusammen und das befruchtete Ei gewinnt das Potenzial zurück, ein völlig neues Individuum zu bilden. Das befruchtete Ei teilt sich rasend schnell, um mehr Zellen zu erzeugen, wobei jeder Zelltyp in seinem Schicksal während der Entwicklung zunehmend eingeschränkt wird. Sehr früh – ca. 3 Wochen nach der Befruchtung – werden die Zellen, die dazu bestimmt sind, die Gameten zu bilden, beiseitegelegt. Diese Zellen, die als Urkeimzellen bezeichnet werden, und ihre Nachkommen sind dafür verantwortlich, Eigenschaften von Generation zu Generation weiterzugeben. 

Ich untersuche Keimzellen, um die Ursachen menschlicher Unfruchtbarkeit zu verstehen und potentielle Therapien und zukünftige Behandlungen zu identifizieren.

Aktuelle Unfruchtbarkeitsbehandlungen wie In-vitro-Fertilisation (IVF) hängen davon ab, dass Individuen ihre eigenen oder von Spendern erhaltene Gameten verwenden können. Aber was, wenn die Unfruchtbarkeit durch die Unfähigkeit verursacht wird, überhaupt erst Gameten zu produzieren? 

Eine zukünftige Therapie könnte zunächst die Herstellung von Patientengameten beinhalten. In meinem Labor können wir pluripotente Stammzellen dazu bringen, zu Urkeimzellen zu werden, indem wir die Signale, die sie empfangen, so anpassen, dass sie die während der Entwicklung anwesenden Signale nachahmen. Patientenhautzellen könnten durch eine Biopsie gesammelt und dann zu pluripotenten Stammzellen umprogrammiert werden. Diese könnten dann Keimzellen und schließlich funktionelle Gameten erzeugen, die für IVF verwendet werden könnten, um befruchtete Embryonen zu bilden. 

Eine entscheidende Wissenslücke besteht jedoch darin, die Signale zu identifizieren, die für die Reifung von Keimzellen benötigt werden. 

Meine Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung der Eierstöcke, worüber besonders wenig bekannt ist.

Dies liegt daran, dass Eizellen während der frühen weiblichen Entwicklung gebildet werden und im Gegensatz zu Spermien, die während des männlichen Fortpflanzungslebens ständig produziert und aufgefüllt werden, einen begrenzten Vorrat haben. Die dafür benötigten Signale zu untersuchen ist schwierig und auf eine begrenzte Versorgung mit gespendetem Gewebe von sehr frühen Stadien angewiesen. Ich versuche, eine Referenzkarte der Eierstockzellidentität zu erstellen, indem ich sowohl die Keimzellen studiere, damit wir wissen, welche Eigenschaften wir anvisieren müssen, wenn wir unsere eigenen herstellen, als auch die anderen Zellen im Eierstock, die das Unterstützungsnetzwerk darstellen, welches eventuell die Signale liefert, die die Keimzellen brauchen, um zu reifen. 

Sobald wir diese Referenz haben, können wir versuchen, diesen Prozess im Labor nachzuahmen. Unsere Forschung ist erst am Anfang, aber egal wie klein, jedes Experiment und jedes Ergebnis bedeutet, dass ich auf etwas schaue, das vielleicht noch niemand zuvor gesehen hat, was ein ziemlich gutes Ergebnis meiner Neugier ist.

Illustration von Jennifer Colquhoun, dem Illustrated Lab.

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