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Gesundheit+Medizin

Plazenta als Müllhalde für Gendefekte

Plazenta
Die Plazenta nährt den Embryo, reichert aber auch Mutationen an. (Bild: magicmine/ iStock)

Die Plazenta entsteht ebenso wie der Embryo aus der befruchteten Eizelle, weist aber im Gegensatz zu dem entstehenden Kind oft eine Vielzahl an Genmutationen auf. Das zeigen neue genetische Analysen. Demnach unterscheidet sich die Struktur der Plazenta von jedem anderen gesunden menschlichen Organ und ähnelt in vieler Hinsicht eher der von Tumoren. Weitere Studien könnten zeigen, inwieweit Mutationen in der Plazenta Einfluss auf Komplikationen in der Schwangerschaft haben können.

Kurz nachdem sich die befruchtete Eizelle in der Gebärmutterschleimhaut eingenistet hat, beginnt sie sich zu teilen. Die Zellen vermehren und differenzieren sich. Ein Teil der Zellen bildet den Embryo, aus einem anderen Teil entsteht die Placenta, die in das mütterliche Gewebe einwächst und den Embryo mit Nährstoffen versorgt, Abfallprodukte entsorgt und Hormone reguliert. Die Plazentazellen verhalten sich dabei ähnlich wie ein Tumor: Sie dringen in fremdes Gewebe ein, vermehren sich rasant und sorgen dafür, dass neue Blutgefäße gebildet werden.

Plazenta toleriert genetische Abweichungen

Ein Team um Tim Coorens vom Wellcome Sanger Institute in Hinxton hat nun nachgewiesen, dass die Placenta auch in genetischer Hinsicht viele Eigenschaften mit Tumoren teilt. „Die Raten und Muster von genetischen Mutationen in der Plazenta sind im Vergleich zu anderen gesunden menschlichen Geweben unglaublich hoch“, berichtet Co-Autor Stephen Charnock-Jones von der University of Cambridge. Würden solche genetischen Abweichungen beim Embryo auftreten, wäre das Kind in vielen Fällen nicht lebensfähig. In der Plazenta hingegen scheinen diese Anomalien eher die Regel als die Ausnahme zu sein.

Coorens und Kollegen untersuchten verschiedene Gewebeproben aus 42 Plazentas, wobei sie die Proben an unterschiedlichen Stellen des Organs entnahmen. 86 Proben stammten aus Biopsien, 106 aus Mikrodissektionen, bei denen einzelne Zellen entnommen werden. Für jede dieser Proben sequenzierten sie das komplette Genom. „Bemerkenswert ist, dass 41 von 86 Biopsie-Proben mindestens eine Veränderung in der Anzahl der Genkopien enthielten“, berichten die Forscher. Derartige Veränderungen wären in anderen Geweben sehr problematisch. Die Plazenta schien sie dagegen ohne gesundheitliche Auswirkungen zu tolerieren. „Soweit wir anhand unserer beschränkten Stichprobe erkennen können, hing die Mutationslast in der Placenta nicht damit zusammen, ob die Schwangerschaft problemlos oder kompliziert verlief.“

Trisomie 10 nur in der Plazenta

In einer Plazenta stellten die Forscher unter anderem eine Trisomie des Chromosoms zehn fest. Statt wie normal jeweils eine Kopie vom Vater und eine von der Mutter zu haben, enthielten die untersuchten Plazentazellen zwei mütterliche und eine väterliche Kopie dieses Chromosoms. „Dieser Fehler muss bereits in der befruchteten Eizelle vorhanden gewesen sein“, sagt Co-Autor Gordon Smith von der University of Cambridge. Embryonen mit einem solchen Gendefekt sterben in der Regel im Mutterleib. Doch im untersuchten Fall war das Kind nicht betroffen. Während der ersten Teilungen der Eizelle waren offenbar einzelne Zellen entstanden, die den tödlichen Defekt nicht trugen. „Die Zellpopulationen, aus denen sich das Kind entwickelte, hatten die korrekte Anzahl von Kopien des Chromosoms zehn“, berichtet Smith. „Es war faszinierend zu beobachten, wie ein so schwerwiegender genetischer Fehler wie ein chromosomaler Kopienzahlfehler vom Baby ausgebügelt wurde, aber nicht von der Plazenta.“

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Obwohl Plazenta und Embryo also aus der gleichen befruchteten Eizelle entstehen, können sie sich genetisch relevant unterscheiden. Selbst innerhalb der Plazenta stellten die Forscher große Unterschiede fest: Jede Gewebeprobe besaß eine einzigartige genetische Signatur, wobei die Zellen offenbar jeweils durch massive Vermehrung aus einer einzigen Vorgängerzelle entstanden sind. Dieser Mechanismus wird als klonale Expansion bezeichnet und ist auch von Krebszellen bekannt. „Das deutet darauf hin, dass die Plazenta ein Flickenteppich aus mosaikartigen, unabhängigen genetischen Einheiten ist“, so die Autoren. Unter anderem identifizierten die Forscher mehrere Mutationen, die auch bei Krebserkrankungen im Kindesalter vorkommen.

„Die Plazenta ist so etwas wie der ‚Wilde Westen‘ des menschlichen Genoms und unterscheidet sich in ihrer Struktur völlig von jedem anderen gesunden menschlichen Gewebe“, fasst Coorens Kollege Sam Behjati zusammen. „Sie hilft uns, uns vor Fehlern in unserem genetischen Code zu schützen, aber ebenso bleibt eine hohe Krankheitslast mit der Plazenta verbunden.“ Zukünftige Studien mit größeren Stichproben könnten zeigen, inwieweit genetische Defekte in der Plazenta Auswirkungen auf den Verlauf der Schwangerschaft haben und wie sie die Gesundheit von Mutter und Kind beeinflussen.

Quelle: Tim Coorens (Wellcome Sanger Institute, Hinxton, UK) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-021-03345-1

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