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Entwicklung eines in vitro Implantationsmodells

MIVI (Murines In Vitro-Implantations)-Modell

Ziel des Projektes „MIVI Modell“ ist es, synthetische Embryonen, sogenannte Embryoide, zu etablieren, die ein physiologisches und funktionelles in vitro-Modell der Säugetierembryogenese darstellen.

Dies beinhaltet die Formation von Zellaggregaten aus drei verschiedenen Zellpopulationen, die im Blastozysten-Stadium unterschieden werden: 1) dem Epiblast - aus dem später der Fetus entsteht; 2) dem Trophektoderm – aus dem sich später die Plazenta entwickelt sowie 3) dem primitiven Endoderm – aus dem der Dottersack entsteht. Da wichtige Schritte der embryonalen Entwicklung auch während der Einnistung in die Gebärmutterschleimhaut (Endometrium)  stattfinden, wird parallel ein geeignetes Modell für das Endometrium entwickelt. Die Embryoide sollen mit Hilfe molekularbiologischer und bildgebender Methoden, wie z.B. Lebendzellmikroskopie oder Zweiphotonen Fluoreszenzmikroskopie charakterisiert werden.

Mit Hilfe des MIVI Modells schädliche Substanzen identifizieren

So sollen mit Hilfe des MIVI Modells schädliche Substanzen identifiziert werden, diedie Embryonalentwicklung oder gar eine erfolgreiche Implantation stören. Die Embryoide könnten  als Pre-screening Tool genutzt werden, um chemische Stoffe auf embryotoxische Eigenschaften zu prüfen. Hierdurch kann ein Teil der Studien im Tier vermieden bzw. die  Anzahl an benötigten Tierversuchen deutlich reduziert werden. Des Weiteren soll das Modell für die entwicklungsbiologische Grundlagenforschung verwendet werden, d. h. zur Identifizierung und Untersuchung von Mechanismen der Zellkommunikation und spezifischer Signalwege. Ein Großteil dieser Fragestellungen wurde bislang mit Tierversuchen untersucht. Neben der hier zu erwartenden Reduktion der Tierversuchszahlen eröffnet das Modell zusätzlich Einblicke in Prozesse der Implantation, die bislang in vivo unzugänglich sind.

Zusätzlich kann das Modell als eine Erweiterung des am BfR entwickelten Embryonalen Stammzell-Tests (EST) genutzt werden, um chemische Stoffe auf embryotoxische Eigenschaften zu prüfen. Beide Aspekte streben eine deutliche Reduktion der Tierversuchszahl an.

Grafik zum in vitro Implantationsmodell

In Vitro-Embryoid nach drei Tagen in Kultur mit den drei verschiedenen Zellpopulationen:
Embryonale Stammzellen (orange, Marker: Oct 3/4) sowie extraembryonale Trophoblaststammzellen (grün, GFP-gelabelte Zellen) und XEN-Zellen (rot, Marker: GATA 4)

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