Zwischen Forschung und Ethik: Menschliche Embryonen aus dem Labor

Mit Hilfe von Stammzellen gelingt es Wissenschaftlern zunehmend, die frühesten Stadien menschlicher Entwicklung im Labor nachzubilden. Diese sogenannten Embryonenmodelle oder "Blastoide" ahmen die frühen Entwicklungsstadien nach, die normalerweise in den ersten Wochen nach der Befruchtung ablaufen – eine Phase, die im menschlichen Körper kaum beobachtbar ist. Die Fortschritte eröffnen faszinierende Einblicke in die Entstehung des Lebens. Die Forschung an menschlichen Embryonen stößt allerdings seit jeher an biologische, technische und ethische Grenzen. Ein aktueller Artikel im Fachjournal 'Nature' von Smriti Mallapaty (2024) fasst den derzeitigen Stand der Forschung zusammen und zeigt, wie stark sich dieses Forschungsfeld verändert [1]. 

Mini-Embryonen im Labor

Im Labor gezüchtete Blastoide bestehen aus menschlichen Stammzellen, die sich selbst zu kleinen Zellkugeln organisieren – ähnlich einer Blastozyste, dem Entwicklungsstadium etwa fünf bis sieben Tage nach der Befruchtung. Diese Modelle zeigen viele Merkmale echter Embryonen. Sie enthalten beispielsweise Zelltypen, aus denen später Embryo, Plazenta und Dottersack hervorgehen würden. Dennoch sind sie nicht vollständig. Manche Zelltypen fehlen, andere sind fehlplatziert. Das macht sie zwar zu wertvollen Forschungsobjekten, aber nicht zu lebensfähigen Organismen.

Weltweit konkurrieren zahlreiche Forschungsteams darum, die realistischsten Modelle zu erzeugen. Ziel ist es, die frühen Entwicklungsprozesse besser zu verstehen – etwa, warum so viele Embryonen kurz nach der Befruchtung absterben oder wie sich Komplikationen in der Frühschwangerschaft vermeiden lassen. Auch Anwendungen in der künstlichen Befruchtung oder beim Testen von Medikamenten erscheinen möglich.

Zwischen Erkenntnisgewinn und moralischer Grenze

Mit zunehmender Komplexität der Modelle wächst jedoch die ethische Brisanz. Wenn künstlich erzeugte Zellstrukturen erste Herzschläge zeigen oder sich wie ein Embryo einnisten können, stellt sich die Frage: Ab wann ist ein Embryomodell mehr als nur ein Zellhaufen?

Manche Länder, etwa Australien, behandeln Blastoide rechtlich wie echte Embryonen und schränken die Forschung stark ein. Andere, wie Spanien oder das Vereinigte Königreich, definieren sie anders, weil sie nicht aus einer Befruchtung hervorgehen. Auch die Internationale Gesellschaft für Stammzellforschung (ISSCR) bemüht sich, neue Richtlinien zu formulieren, um den Umgang mit diesen Modellen zu regeln – etwa durch ein striktes Verbot, Embryonenmodelle in eine Gebärmutter einzupflanzen.

Nutzen und Risiken

Trotz offener Fragen sind die potenziellen Anwendungen enorm. Embryonenmodelle ermöglichen es, die Selbstorganisation von Zellen zu studieren, die Entstehung von Organanlagen zu beobachten oder sogar Blutstammzellen zu gewinnen, die in der Medizin einsetzbar wären. Einige Teams modifizieren ihre Modelle gezielt so, dass sie sich nicht zu einem vollständigen Organismus entwickeln können, um ethische Grenzen zu respektieren und gleichzeitig wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen.

Doch es bleibt ein Drahtseilakt: Je realistischer die Modelle werden, desto stärker verschwimmt die Grenze zwischen Experiment und Leben. Manche Forscher warnen davor, "zu perfekte" Embryonenmodelle zu schaffen, die den Status echter Embryonen infrage stellen könnten.

Fazit

Die Arbeit mit menschlichen Embryonenmodellen ist ein Meilenstein der modernen Biomedizin – und ein Prüfstein für unsere ethischen Maßstäbe. Sie verspricht, das Verständnis der frühesten Entwicklungsprozesse grundlegend zu erweitern und neue Wege für die Reproduktionsmedizin zu eröffnen. Gleichzeitig zwingt sie Wissenschaft, Politik und Gesellschaft dazu, neu zu definieren, was menschliches Leben ist und wo Forschung daran aufhören sollte.

Quellen

[1] Mallapaty, S. (2024): Human embryo models are getting more realistic — raising ethical questions. Nature 633, 268-271. https://doi.org/10.1038/d41586-024-02915-3

Pubertätsblocker und die Entwicklung von Hodengewebe

Im März dieses Jahres erschien ein wissenschaftliches Preprint von Murugesh et al. (2024) erschienen, das untersucht, wie sich GnRH-Analoga (euphemistisch "Pubertätsblocker" genannt) auf das Hodengewebe von Jugendlichen auswirken, die wegen einer Geschlechtsdysphorie behandelt wurden [1]. Da es sich um eine noch nicht peer-reviewte Veröffentlichung handelt, müssen die Ergebnisse mit der gebotenen Vorsicht betrachtet werden. Die darin enthaltenen Ergebnisse und Schlussfolgerungen sind als vorläufig zu betrachten und könnten sich im weiteren Veröffentlichungsprozess noch ändern. Dennoch sind die Daten relevant genug, um darüber zu sprechen. Gerade weil "Pubertätsblocker" seit Jahren als "vollständig reversibel" gelten, lohnt ein genauer Blick darauf, was das Paper wirklich zeigt.

Histologische Befunde und moderne Einzelzell-Analysen

Der Ausgangspunkt der Arbeit ist die Analyse von Hodengewebe, das im Rahmen von Fertilitätserhaltungs-Behandlungen entnommen wurde. Anhand von klassischer Histologie (mikroskopischer Gewebeuntersuchung), digitaler Bildanalyse und vor allem Einzelzell-RNA-Sequenzierung versuchte das Forscherteam zu verstehen, wie sich längerfristige Einnahme von GnRH-Analoga auf die Reifung der Keimzellen auswirkt.

Die klassischen Gewebeaufnahmen zeigten, dass viele der Jugendlichen, die Pubertätsblocker erhielten, deutliche Abweichungen in der Struktur der Hodenkanälchen aufwiesen. Manche Tubuli wirken stark zurückgebildet, andere entsprechen eher einem präpubertären Zustand. Zwar zeigte auch ein Teil der Kontrollproben eine gewisse Variabilität, aber das Muster bei den "blockierten" Jugendlichen war auffällig und häufiger.

Spannend wird es bei den Einzelzell-Daten: Hier lässt sich nachverfolgen, welche Zelltypen in welcher Häufigkeit vorkommen und wie reif sie auf molekularer Ebene wirken. Bei einem jugendlichen Patienten, der über mehrere Jahre mit GnRH-Analoga behandelt wurde, zeigten die Spermien einen ausgeprägten Entwicklungsstillstand, vergleichbar mit einem präpubertären Jungen. Die molekularen Profile sprechen dafür, dass der Reifungsprozess über längere Zeit nicht voranschritt.

Ein weiterer Aspekt des Preprints betrifft die Frage, warum die untersuchten Jugendlichen ausschließlich testikuläres Gewebe zur Fertilitätserhaltung und keine Spermienproben zur Verfügung gestellt hatten. Zwar wurde allen transidenten Jungen zunächst die Standardoption angeboten, Spermien durch Ejakulation zu gewinnen – eine Methode, die medizinisch bevorzugt wird, weil sie nicht invasiv ist und direkt verwendbare Keimzellen liefert. Doch laut den Autoren entschieden sich alle Jugendlichen dagegen, entweder weil sie aus psychischen Gründen nicht in der Lage waren, eine Ejakulation herbeizuführen, oder weil sie durch ihren vorpubertären Entwicklungsstand physiologisch gar nicht ejakulieren konnten. Für viele männliche Jugendliche mit Geschlechtsdysphorie ist eine Auseinandersetzung mit ihren männlichen Genitalien und Ejakulation zudem hochgradig dysphorieauslösend. Da damit die übliche, weniger invasive Form der Spermiengewinnung entfiel, blieb als einzige Option die operative Entnahme von Hodengewebe. Diese Biopsien bildeten schließlich die Grundlage der histologischen und molekularen Analysen des Papers – ein Umstand, der nicht nur die Auswahl der Proben erklärt, sondern auch aufzeigt, wie eng klinische, psychologische und entwicklungsbiologische Faktoren in diesem Forschungsfeld miteinander verwoben sind.

Was bedeuten diese Befunde?

Die Daten zeigen klare strukturelle und molekulare Veränderungen, die bei längerfristiger Einnahme von GnRH-Analoga auftreten können. Die Autoren formulieren daraus eine begründete Sorge, dass ein vollständiges Nachholen der Hodenentwicklung nach jahrelanger Blockade nicht garantiert ist. Das ist ein wichtiger Punkt, denn häufig wird die Behandlung als "einfach rückgängig machbar" dargestellt.

Die Veröffentlichung beweist allerdings nicht, dass die Veränderungen tatsächlich unumkehrbar sind. Dafür bräuchte man langfristige Studien, die dieselben Jugendlichen nach Absetzen der GnRH-Analoga begleiten. Solche Daten existieren bislang nicht. Das Paper liefert demnach Hinweise auf Risiken, aber keine endgültigen Antworten.

Methodische Grenzen der Analyse

Gerade weil es um ein sensibles Thema geht, muss man die methodischen Schwächen offen ansprechen. Eine der wichtigsten Einschränkungen betrifft die Stichprobengröße. Besonders die Einzelzell-Analyse der juvenilen "Pubertätsblocker"-Proben stützt sich maßgeblich auf einen einzigen jugendlichen Patienten. Das ist für eine molekulare Studie nicht ungewöhnlich, da die Technik aufwendig ist. Aber es begrenzt die Aussagekraft erheblich.

Hinzu kommt, dass die Proben aus einer Fertilitätsbiobank stammen. Das bedeutet, dass die Jugendlichen, die sich dort vorstellen, nicht repräsentativ für alle sind, die Pubertätsblocker erhalten. Manche hatten zusätzliche Hormonbehandlungen, einige kamen aus komplexen klinischen Zusammenhängen. Außerdem handelt es sich um eine Querschnittsstudie (gewissermaßen einen Schnappschuss), keine Längsschnittuntersuchung.

Auch wenn die eingesetzten Methoden technisch sauber sind, lässt sich aus diesen Daten nicht ableiten, ob und wie vollständig die beobachteten Veränderungen später wieder aufgeholt werden könnten. Die Forschung ist also wichtig, aber nicht abschließend, worauf die Autoren sogar selbst an mehreren Stellen hinweisen: "It should be noted, however, that the low number of data points represents a major limitation for generalizability."

Die Ergebnisse von Murugesh et al. (2024) widersprechen zwar der verbreiteten Vorstellung einer völlig reversiblen Wirkung von GnRH-Analoga. Gleichzeitig zeigen sie aber nicht, dass Jugendliche nach der Behandlung zwangsläufig ihre Fertilität verlieren oder irreparable Schäden erleiden. Sie zeigen vielmehr, dass die Frage komplexer ist als lange angenommen und dass reproduktive Risiken bisher möglicherweise unterschätzt wurden. Diese Erkenntnisse sollte daher als Anlass verstanden werden, die medizinische Praxis zu überprüfen und Forschungslücken zu schließen.

Fazit

Das Preprint von Murugesh et al. (2024) ist ein Meilenstein, weil es erstmals mit modernen molekularen Methoden untersucht, wie sich sogenannte "Pubertätsblocker" auf die Entwicklung des männlichen Keimzellgewebes auswirken können. Die Befunde sprechen dafür, dass eine jahrelange Blockade zu deutlichen Abweichungen in Struktur und Funktion führen kann und dass die Wiederherstellung der normalen Entwicklung kein Selbstläufer ist. Gleichzeitig sind die Daten aufgrund kleiner Fallzahlen, selektiver Proben und fehlender Langzeitbeobachtung nicht ausreichend, um verlässliche Aussagen über dauerhafte Unfruchtbarkeit oder Irreversibilität zu treffen.

Wir müssen also weiter forschen, Risiken transparenter kommunizieren und die Versorgung junger Menschen so gestalten, dass informierte Entscheidungen möglich bleiben.

Quellen

[1] Varshini Murugesh, Megan Ritting, Salem Salem, Syed Mohammed Musheer Aalam, Joaquin Garcia, Asma J Chattha, Yulian Zhao, David JHF Knapp, Guruprasad Kalthur, Candace F Granberg, Nagarajan Kannan, bioRxiv 2024.03.23.586441; doi: https://doi.org/10.1101/2024.03.23.586441