Die Forschung mit menschlichen Embryonen ist angespannt, so dass einige Forscher synthetische Embryonen aus Stammzellen herstellen.Kredit: Juan Gartner / Wissenschaft Fotobibliothek / Getty
Wissenschaftler können jetzt Zellklumpen erzeugen, die menschlichen Embryonen ähneln, was die Hoffnung weckt, dass sie die schwer fassbaren ersten Stadien der menschlichen Entwicklung untersuchen und gleichzeitig die ethischen Bedenken vermeiden können, die es schwierig machen, tatsächliche menschliche Embryonen zu untersuchen. Aber da diese Embryonenmodelle – in denen menschliche Stammzellen in embryoähnliche Strukturen umgewandelt werden, deren Wachstum fortgeschrittenere Stadien der Embryonalentwicklung widerspiegelt — immer beliebter werden, sagen US-Forscher, dass es immer schwieriger wird, Bundesmittel für solche Arbeiten zu erhalten.
Die US-amerikanischen National Institutes of Health haben und finanzieren Arbeiten an embryoähnlichen Strukturen. Ein Sprecher sagte Nature, dass die Agentur Zuschussanträge mit Modellen prüft, die „von Fall zu Fall als Organismus angesehen werden könnten“, und zitierte eine Bestimmung des Bundesgesetzes, die als Dickey-Wicker-Änderung bekannt ist, die die Regierung daran hindert, Forschung zu finanzieren, die menschliche Embryonen erzeugt oder zerstört.
Das Verbot aus dem Jahr 1996 wurde jedoch vor dem Aufkommen von Techniken eingeführt, die embryoähnliche Strukturen aus Stammzellen herstellen. Wissenschaftler, die an solchen Forschungen arbeiten, sagen, dass sie eine klarere Anleitung benötigen, was für Bundesmittel in Frage kommt.
„Die Schrift an der Wand ist, dass synthetische Embryonen mit dem NIH verboten sind. Der nächste Schritt in der Wissenschaft ist nicht erlaubt „, sagt Eric Siggia, ein Physiker, der Entwicklungssysteme an der Rockefeller University in New York City studiert.
Inmitten dieser wachsenden Kritik hat das Office of Science Policy der Agentur die US National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (NASEM) gebeten, einen eintägigen Workshop zu veranstalten, um die neuesten Entwicklungen in Experimenten mit embryoähnlichen Strukturen darzulegen. Auf Wunsch des NIH enthält das Treffen am 17. Januar in Washington DC keine Präsentationen zu Ethik oder Vorschriften.
Das NASEM-Treffen wird den Menschen helfen, „einige der Unbekannten, die mit diesem entstehenden Feld verbunden sind, besser zu verstehen“, schrieb Carrie Wolinetz, amtierende Stabschefin des NIH und stellvertretende Direktorin für Wissenschaftspolitik, in einem Blogbeitrag letztes Jahr.
„Kann die Forschung mit verschiedenen Modellen von Aspekten der menschlichen Embryonalentwicklung vom NIH unterstützt werden? Die Antwort ist ‚Es kommt darauf an‘ „, fügte sie hinzu.
Sticky wicket
Die Embryonenforschung in den Vereinigten Staaten ist seit langem angespannt. Die Dickey-Wicker-Änderung wurde seit 1996 jedes Jahr im jährlichen Ausgabengesetz erneuert, das die NIH finanziert. US-Forscher orientieren sich auch an einer international anerkannten ethischen Richtlinie namens 14-Tage-Regel, die die Embryonenforschung auf den Zeitraum von zwei Wochen nach der Befruchtung beschränkt.
Im vergangenen Juni stoppte die Regierung von Präsident Donald Trump die fetale Gewebeforschung durch Regierungswissenschaftler und führte eine Anforderung ein, dass alle Zuschussanträge, die solches Material betreffen, einer zusätzlichen ethischen Überprüfung unterzogen werden.
Keines dieser Gesetze und Richtlinien befasst sich speziell mit den immer komplexeren Zellsammlungen, von denen gezeigt wurde, dass sie die frühen Stadien der Entwicklung menschlicher Embryonen nachahmen und Prozesse beleuchten, die ansonsten schwer zu untersuchen sind. Entscheidend ist, dass embryoähnliche Strukturen nicht wie echte Embryonen aus Ei und Sperma gebildet werden. Wissenschaftler sagen, dass es unklar ist, ob oder wie bestehende Richtlinien auf die Forschung an den Strukturen angewendet werden.
Siggia und sein Rockefeller-Kollege Ali Brivanlou, ein Entwicklungsbiologe, legten dem NIH 2018 einen Fortschrittsbericht über ein Stipendium vor, um die Mechanismen zu untersuchen, mit denen sich Kolonien embryonaler Stammzellen organisieren. Siggia sagt, dass sie von Mitarbeitern des National Institute of General Medical Sciences der Agentur angewiesen wurden, Pläne zu streichen, in denen embryonale Zellen mit „extraembryonalen“ Zellen interagierten – Gewebe, das in die Plazenta und andere Strukturen hineinwächst, die einen Embryo nähren.
Siggia sagt, dass dies überraschend war, da dieser Zusatz der nächste Schritt im experimentellen Design sein würde. Aber die NIH sträubte sich, sagt er. „Die Mischung aus extraembryonalen und embryonalen Zellen könnte das bekommen, was jemand als Embryo auslegen würde — und sie wollten nicht in die Nähe kommen.“
„Wir mussten die Pläne für das nächste Jahr erneut einreichen und bestimmte Themen entfernen, und dann ging es weiter“, sagt Siggia über den Fortschrittsbericht. In jüngerer Zeit bekräftigten Mitarbeiter des Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development des NIH diese Botschaft, als sie mit Siggia über einen weiteren Zuschuss diskutierten.
Ein NIH-Sprecher sagte, die Agentur kommentiere keine ungedeckten Zuschussanträge.
Die Rockefeller-Gruppe ist nicht die einzige, die ihre Pläne anpasst, damit sie ihre Arbeit fortsetzen kann. Aryeh Warmflash, ein Stammzellbiologe an der Rice University in Houston, Texas, sagt, er beantrage keine Bundesmittel für Arbeiten, die embryoähnliche Strukturen verwenden, um die als Gastrulation bekannte Phase der Embryonalentwicklung zu untersuchen, ein Bereich, in dem er Pionierarbeit geleistet hat. „Es scheint mir die Mühe nicht wert zu sein“, sagt Warmflash. Stattdessen wendet er sich an private Geldgeber.
Unbekanntes Gebiet
Fu Jianping, ein Bioingenieur an der University of Michigan in Ann Arbor, sagt, dass er einen Zuschussantrag an die NIH eingereicht hat, um den Ursprung von Vorläuferzellen für Eizellen und Spermien mit Embryo-ähnlichen Modellen zu untersuchen. Die Agentur hat es im vergangenen Juni überprüft und bewertet. Ein Programmbeauftragter schickte Fu eine Liste von Fragen per E-Mail, darunter eine, in der gefragt wurde, ob seine Experimente auch extraembryonales Gewebe betreffen würden. Einige Monate später sagt Fu, er habe keine Finanzierung erhalten. „Die Unsicherheit der Finanzierungsagenturen wird definitiv ein Hindernis für weitere Fortschritte in diesem aufstrebenden Bereich sein“, sagt er.
Ein NIH-Sprecher teilte Nature mit, dass Wissenschaftler mit Fragen zu einem Zuschussantrag oder einer Auszeichnung den zuständigen NIH-Beamten kontaktieren könnten.
Trotz der Finanzierungsunsicherheit waren die Fortschritte bei der Untersuchung der Embryonalentwicklung schnell. Im Jahr 2016 war Siggia Mitglied einer von zwei Gruppen in Großbritannien und den USA, denen es gelang, menschliche Embryonen bis zu 13 Tage nach der Befruchtung in einer Schale zu züchten1,2. Damit übertrafen sie den bisherigen Rekord von neun Tagen aus dem Jahr 20033. Die Forscher schlugen vor, dass es technisch möglich sein könnte, über die 14-Tage-Regel hinauszugehen, was Ethiker dazu veranlasste, zu fragen, ob es an der Zeit sei, diese Grenze neu zu bewerten.
Im vergangenen September beschrieb Fu’s Gruppe einen neuen Weg, embryo-ähnliche Strukturen aus menschlichen Stammzellen zu züchten4. Im folgenden Monat berichteten zwei Teams in China, dass sie 20 Tage lang Affenembryonen in einer Schale gezüchtet haben5,6.
Einige Forscher erkennen an, dass sich das Feld einer neuen ethischen Grenze nähert. In einer Stellungnahme vom 16. Januar 7 in Stem Cell Reports, einer Zeitschrift der International Society for Stem Cell Research (ISSCR), stellen die Forscher fest, dass die rechtliche Definition eines Embryos von Land zu Land unterschiedlich ist und Raum für Verwirrung darüber lässt, wie Forschung mit synthetischen Embryonen interpretiert wird. Die Autoren forderten die ISSCR auf, Richtlinien für das ethische Verhalten dieser Branche klar zu definieren.
Am selben Tag gab die ISSCR eine Erklärung heraus, in der sie versprach, Anfang 2021 aktualisierte Richtlinien zu veröffentlichen, die sich mit der Komplexität dieses Bereichs befassen. Es enthielt auch eine Reihe von Empfehlungen für Forscher, die in der Zwischenzeit befolgt werden sollten, darunter die Aufforderung, Zellkulturen embryoähnlicher Strukturen, die länger als 14 Tage dauern, dem Aufsichtsausschuss ihrer Institution für Forschung mit Embryonen zu melden.
„Das NIH kämpft natürlich mit der Frage, wann ein Embryo kein Embryo ist“, sagt Janet Rossant, Entwicklungsbiologin am Hospital for Sick Children in Toronto, Kanada, die zu den Organisatoren des Workshops gehört und Mitautorin des Stücks Stem Cell Reports. „Ich würde auch absolut sagen, dass wir nicht in der Nähe einer Linie sind, die nicht überschritten werden sollte.“