Die Plazenta spielt eine wesentliche Rolle in der Schwangerschaft und der embryonalen Entwicklung, da sie eine Schnittstelle für den Austausch von Nährstoffen, Gasen und Stoffwechselprodukten zwischen der Mutter und dem Embryo darstellt. Diese Verbindung wird während der Entwicklung der Plazenta im ersten Trimester durch die Proliferation und Differenzierung von multipotenten Trophoblastenvorläuferzellen, den sogenannten Cytotrophoblasten (CTBs), hergestellt. Aus den CTBs entstehen zwei Hauptuntertypen, extravillöse Trophoblasten und Synzytiotrophoblasten. Störungen in diesen Differenzierungswegen können zu verschiedenen Plazenta-Pathologien führen. Die zugrundeliegende Transkriptionsregulation der Trophoblastendifferenzierung beim Menschen ist nur unzureichend erforscht, was zum Teil daran liegt, dass es keine genauen und zuverlässigen Modellsysteme gibt. Daher war die kürzliche Herstellung von humanen Trophoblastenstammzellen (hTSCs), die das Differenzierungspotenzial ihrer in vivo-Gegenstücke getreu rekapitulieren, ein Durchbruch in diesem Bereich. Hier untersuche ich die Rolle des E74-like ETS-Transkriptionsfaktors 5 (ELF5) bei der Regulierung der Selbsterneuerung und des Commitments von hTSCs. Da Elf5 in der Maus als Hauptregulator des Trophoblastenschicksals wirkt und die humane ELF5-Expression auf die CTBs beschränkt ist, stelle ich die Hypothese auf, dass spezifische Expression dieses Faktors für die richtige Differenzierung erforderlich ist. Ich untersuche dies durch die Herstellung von Knockdown- und Überexpressions-Zelllinien und analysiere sie mittels Mikroskopie, qPCR und Immunfluoreszenz. Überraschenderweise zeigen die Ergebnisse, dass hTSC durch gestörte ELF5-Expression nicht signifikant beeinträchtigt werden, was darauf hindeutet, dass ELF5 beim Menschen eine andere Funktion hat, als bei Mäusen. Alternativ schlage ich die These auf, dass die ELF5-Expression mit dem Entwicklungsstadium der Plazenta zusammenhängen könnte und dass hTSCs einen späteren Zeitpunkt repräsentieren, an Welchem diese verringert ist. Um dies weiter zu untersuchen, entwickle ich eine ELF5-V5 getaggte Zelllinie für funktionelle Analysen und eine ELF5-EYFP-Reporterzelllinie für eine direkte Messung der ELF5-Expression. Insgesamt bieten die hier beschriebenen Experimente zusätzliche molekulare Einblicke in die menschliche Plazentation und unterstreichen den Bedarf an einem optimierten Modellsystem für die Untersuchung von Plazentaerkrankungen.

The placenta plays an essential role in pregnancy and embryonic development by providing a site of exchange for nutrients, gases and metabolites between the mother and the embryo. This interface is established during the development of the placenta in the first trimester, which is mediated by the proliferation and differentiation of multipotent trophoblast progenitor cells called cytotrophoblasts (CTBs). CTBs give rise to two main subtypes, extravillous trophoblasts and syncytiotrophoblasts, and failures in these differentiation pathways can lead to various placental pathologies. The underlying transcriptional regulation of trophoblast differentiation in humans remains poorly understood, in part due to a lack of accurate and reliable model systems. Therefore, the recent establishment of human trophoblast stem cells (hTSCs) that faithfully recapitulate the differentiation potential of their in vivo counterparts was a breakthrough in the field. Here, I explore the role of the transcription factor E74-like ETS transcription factor 5 (ELF5) in regulating the self-renewal and commitment of hTSCs. Since murine Elf5 acts as a master regulator of trophoblast fate, and human ELF5 expression is restricted to CTBs, I hypothesize that precise levels of this factor are required for proper differentiation. I investigate this by generating knock-down and overexpression cell lines, and analysing them by microscopy, qPCR and immunofluorescence. Surprisingly, the results show that hTSC are not significantly impaired by disrupted ELF5 levels, suggesting that ELF5 has a different function in humans than in mice. Alternatively, I propose that ELF5 levels could relate to the developmental stage of the placenta, and that hTSCs correspond to a later timepoint at which its expression is decreased. To open further investigations into this, I generate a ELF5-V5 tagged cell line for functional analysis, and a ELF5-EYFP reporter cell line for a direct readout of ELF5 expression. Overall, the experiments described here provide additional molecular insights into human placentation and highlight the need for a more optimized model system when investigating placental disorders.