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Bestes Sperma für den Job
Einige Ansätze zur In-vitro-Fertilisation bestehen darin, Sperma und Ei in einem Reagenzglas zu mischen und der Natur ihren Lauf zu lassen. Aber in etwa der Hälfte aller Unfruchtbarkeitsfälle kann ein Problem mit den Spermien des Mannes eine direktere Methode erfordern. In diesen Fällen wird manchmal ein anderes Verfahren, die sogenannte intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI), verwendet, bei der eine einzelne Samenzelle direkt in eine Eizelle injiziert wird. Bei dieser einmaligen Gelegenheit ist es wichtig, eine Samenzelle mit dem besten Erfolgspotenzial auszuwählen. Ein Team der University of Edinburgh, Schottland, hat jetzt eine neue Technik angekündigt, um sicherzustellen, dass die besten Spermien gewinnen: Ihre DNA vorher auf potenzielle Schäden analysieren und diejenigen auswählen, die strukturell gesund sind.
Streulicht: Alistair Elfick demonstriert eine Technologie namens Raman-Spektroskopie, die mit Laserlicht chemische Veränderungen identifiziert – in diesem Fall Spermien mit der besten DNA findet.
Es ist eine neue Entwicklung, die sehr vielversprechend sein könnte, sagt Alan Penzias , ein reproduktiver Endokrinologe an der Boston IVF und der Harvard Medical School, der nicht an der Forschung beteiligt war. Penzias erklärt, dass die aktuellen Standards für die Auswahl einer einzelnen Samenzelle für ein ICSI-Verfahren normalerweise davon abhängen, wie gut das Sperma schwimmt; Wenn keines der Spermien schwimmen kann, kann ein chemischer Test die intakten und lebendigen Spermien finden. Es war wirklich ziemlich grob, sagt er.
Alistair Elfick , leitender Wissenschaftler des Edinburgh-Teams, erklärt, dass Sie durch die Wahl eines einzelnen Spermiums, anstatt zuzulassen, dass viele Spermien zur Eizelle schwimmen und um einen Platz in der Eizelle konkurrieren, sehr viel über die Qualität dieser Spermien entscheiden. Es gibt also eindeutig eine Motivation für ein strengeres Auswahlverfahren. Mit dieser neuen Technik können die Forscher verschiedene Spermien einstufen und das mit der intaktesten DNA auswählen. Der Endpunkt, auf den wir uns zubewegen, ist eine DNA-Qualität, sagt Elfick. Er fügt jedoch hinzu, dass der Ansatz ein allgemeines Maß für die Gesundheit der Spermien ist; es ist nicht empfindlich genug, um Eigenschaften auszuwählen.
Die von Elfick und seinen Kollegen entwickelte Methode basiert auf der Raman-Spektroskopie, einer Technik, die misst, wie Moleküle Photonen von einem Laserlichtstrahl streuen und so die Schwingungseigenschaften der Moleküle aufdecken. Um eine einzelne Samenzelle mit der Raman-Spektroskopie zu untersuchen, stecken die Forscher sie zunächst mit einer optischen Pinzette fest – einem fokussierten Laserstrahl, der ein kleines Objekt wie eine lebende Zelle einfangen kann. Die von jedem Molekül erzeugte einzigartige Streuung erzeugt einen Fingerabdruck des Inhalts einer Probe, der es den Wissenschaftlern ermöglicht, ihre chemische Zusammensetzung zu analysieren. In dieser Anwendung untersuchen die Forscher mit der Raman-Spektroskopie die Struktur der DNA einer Samenzelle und stellen fest, ob diese DNA gebrochen oder intakt ist. Elfick erklärt, dass sich beim Bruch der DNA an den Enden der Brüche eine chemische Gruppe bildet, die mit Raman-Spektroskopie nachgewiesen werden kann.
DNA-Schäden wurden mit Fällen von männlicher Unfruchtbarkeit und einem Verlust der Schwimmfähigkeit der Spermien in Verbindung gebracht. Obwohl der Zusammenhang zwischen DNA-Brüchen und Unfruchtbarkeit mehr Forschung erfordert, sagt Elfick, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass es den Spermien umso besser geht, je besser die DNA ist.
Vorläufige Tests deuten darauf hin, dass die Technik die Zellen nicht schädigt, obwohl Elfick sagt, dass strengere Tests durchgeführt werden müssen, um die Technik in den klinischen Einsatz zu bringen. Sein Team hofft, diese und andere Anwendungen der Raman-Spektroskopie kommerzialisieren zu können, einschließlich der Analyse von Brustkrebszellen auf bestimmte Proteine, um die Chemotherapie auf einzelne Patientinnen zuzuschneiden.
Michael Morris , ein Chemiker an der University of Michigan, der Raman-Spektroskopie verwendet, um Knochen zu analysieren, sagt, dass viele Forscher an klinischen Anwendungen für die Technik arbeiten. Auf der Ebene einzelner Zellen verwenden die Wissenschaftler die Raman-Spektroskopie, um normale Zellen von Krebszellen zu unterscheiden und um bestimmte Bakterienstämme zu identifizieren, die beispielsweise in Krankenhäusern behandlungsresistente Infektionen verursachen. Die Raman-Spektroskopie verspricht auch eine Möglichkeit, Krankheiten direkt am Patienten zu untersuchen. Forscher wie Michael Feld vom MIT untersuchen die Möglichkeit, es in Verbindung mit minimal-invasiven Sonden zu verwenden, um im Gewebe von Patienten nach Krebs oder anderen Krankheitsprozessen zu suchen. Denny Sakkas, Wissenschaftler an der Yale University und Molekulare Biometrie , hat eine ähnliche Technologie namens Spektrophotometrie entwickelt, um die Lebensfähigkeit von Embryonen zu bewerten, und arbeitet daran, sie auf die Analyse menschlicher Eizellen auszuweiten. Morris vermutet, dass sich viele neue Anwendungen ergeben werden, da die Technologie eine große Leistungsfähigkeit besitzt, um chemische Veränderungen in kleinen Proben zu erkennen.