Eine neue Karte der “maternal-fetalen Schnittstelle” enthüllt einen neuen Zelltyp sowie die Zelltypen, die am ehesten bei Erkrankungen wie Präeklampsie betroffen sind.
Wissenschaftler haben eine neue Zellkarte der Plazenta und des Uterus erstellt. (Bildnachweis: mikroman6 via Getty Images)Abonnieren Sie unseren Newsletter
Wissenschaftler haben einen detaillierten “Atlas” der Plazenta und des Uterus enthüllt, der zeigt, wie diese einzigartigen Gewebe während der Schwangerschaft wachsen und sich entwickeln, um einen sich entwickelnden Fötus zu beherbergen.
Bei der Erstellung dieser neuen Karte enthüllten die Wissenschaftler eine Unterart von Zellen, die noch nie zuvor beschrieben worden war und einzigartig für die Schwangerschaft zu sein scheint.
“Das war ein aufregender Moment während der Studie”, sagte der leitende Autor der Studie, Jingjing Li, außerordentlicher Professor für Neurologie an der UCSF, der Humangenomik erforscht, über die Entdeckung der Zellen. “Wir fragten herum – niemand weiß, was sie sind.”
Diese neu beschriebenen Zellen scheinen an der Verbindung der Plazenta mit der mütterlichen Blutversorgung beteiligt zu sein, und sie tragen Rezeptoren, die auf Cannabinoide reagieren. Cannabinoide umfassen körpereigene Chemikalien sowie die Cannabisverbindungen THC und CBD. Daher vermuten die Forscher, dass diese Zellen dazu beitragen könnten, zu erklären, warum Cannabiskonsum in der Schwangerschaft mit gesundheitlichen Folgen wie verringerter Durchblutung der Plazenta, schlechter Sauerstoffversorgung des Fötus und einem erhöhten Risiko für Frühgeburten, niedriges Geburtsgewicht und Aufnahme auf der Neugeborenenintensivstation verbunden ist.
Es ist unwahrscheinlich, dass die Empfindlichkeit dieser Zellen gegenüber Cannabinoiden die Risiken des Cannabiskonsums in der Schwangerschaft vollständig erklärt, sagte Li gegenüber Live Science; andere potenzielle Schuldige wurden in der medizinischen Literatur beschrieben. Dennoch sind diese neu entdeckten Zellen ein Faktor, der weitere Untersuchungen verdient, sagte er.
Eine entscheidende “Geschwindigkeitsbegrenzung”
Vor der neuen Studie, die am 8. April in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, hatten andere Forschungsgruppen die Plazenta und den Uterus mit ähnlichen Techniken kartiert. Diese früheren Studien umfassten jedoch nur ausgewählte Kapitel der Schwangerschaft.
“Der größte Unterschied ist, dass wir den gesamten Zeitverlauf” von der frühen Schwangerschaft bis zur Geburt betrachten, sagte Li. Der neue Atlas umfasst Daten aus Geweben, die zwischen der 5. und 39. Schwangerschaftswoche entnommen und in Gewebebanken an der UCSF und der Stanford University gelagert wurden.
Li’s Labor analysiert Gewebe sehr detailliert, auf der Ebene einzelner Zellen, wobei die Plazentaentwicklung ein Hauptforschungsschwerpunkt des Teams ist. Ihr neuer Atlas enthält Momentaufnahmen davon, welche Gene aktiv waren und welche Proteine in den analysierten Zellen in einem bestimmten Stadium der Schwangerschaft vorhanden waren. Er untersucht auch die “Chromatinzugänglichkeit”, die widerspiegelt, wie DNA-Moleküle in der Zelle verpackt sind und welche Gene zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiviert werden können.
Insgesamt analysierte das Team etwa 1,2 Millionen Plazenta- und Uterus-Zellen, darunter 200.000 isolierte Zellen und 1 Million Zellen, die an ihren ursprünglichen Stellen im Gewebe eingebettet waren.
Die Arbeit deckte interessante Zusammenhänge zwischen der Genaktivität einer Zelle und ihrem Verhalten auf.
Zum Beispiel dringen zu Beginn der Schwangerschaft bestimmte fetale Zellen in den Uterus und seine Hauptarterien ein und helfen, die Durchblutung der Plazenta zu etablieren. Mithilfe von maschinellem Lernen prognostizierten die Forscher, wie tief eine Zelle in den Uterus eindringen würde, basierend auf ihrer Genaktivität. Wenn diese Invasion fehlschlägt – zum Beispiel, wenn Zellen nicht tief genug eindringen oder zu tief eindringen –, kann dies zu Komplikationen wie Präeklampsie oder Plazenta accreta beitragen.
Dieses Bild kennzeichnet den neu entdeckten Zelltyp, bekannt als Deziduale Stromazelle 4 (DSC4), mit gelben Pfeilen. (Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von Jingjing Li und Cheng Wang, UCSF)
Es stellt sich heraus, dass der neue Zelltyp, der von den Forschern identifiziert wurde, die Invasion reguliert. Durch die Aussendung spezifischer Signale wirkt der Zelltyp als “Geschwindigkeitsbegrenzung”, um zu verhindern, dass der Prozess zu schnell abläuft, sagte Li.
“Es ist an der Frontlinie der maternal-fetalen Schnittstelle”, sagte Weng gegenüber Live Science. Verschiedene von diesen Zellen getragene Proteine unterstützen diese Idee, dass sie das Verhalten anderer Zellen an dieser entscheidenden Schnittstelle regulieren, sagte er.
Mit ihrer abgeschlossenen Karte kombinierten die Forscher ihre Ergebnisse mit Daten aus riesigen genetischen Studien zu Präeklampsie, Frühgeburt und Schwangerschaftsverlust. Diese veröffentlichten Studien hatten Zusammenhänge zwischen bestimmten Genvarianten und dem Risiko dieser Komplikationen aufgedeckt. Das Team konnte dann die spezifischen Zellen in der Plazenta und im Uterus identifizieren, die diese Gene aktiv nutzen und daher am anfälligsten für die Bedingungen sind.
“Die Frage ist: ‘In welchem Zelltyp werden sich diese Hochrisikovarianten auswirken?'” sagte Li. “Das wird uns helfen zu wissen, welche Zellen diesen Komplikationen zugrunde liegen” und möglicherweise zukünftig Behandlungen zu entwickeln, die auf diese Zellen abzielen.
Obwohl die Studie eine Fülle von Daten zusammenführt, betonte Li, dass noch mehr Arbeit zu tun ist. Die Studie konzentrierte sich auf gesunde Schwangerschaften, daher bleibt die Frage, wie sich Schwangerschaften, die von verschiedenen Erkrankungen betroffen sind, von diesem Grundwert unterscheiden. Das Team arbeitet nun mit klinischen Partnern zusammen, um diese Vergleiche anzustellen. Insgesamt streben sie danach, die Gesamtzahl der analysierten Zellen zu erhöhen, um sicherzustellen, dass sie die volle Vielfalt der Zellen im schwangeren Uterus erfassen.
“Wenn wir mehr Zellen und mehr Proben einbeziehen, könnten viele neue, aufregende Entdeckungen gemacht werden”, sagte Li. “Das ist also wirklich ein Ausgangspunkt.”