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Sperma in einer Schüssel gezüchtet
In einem bedeutenden Schritt zur Bekämpfung der männlichen Unfruchtbarkeit haben Forscher der Yokohama City University Mäusesperma in einer Schale gezüchtet und die Spermien verwendet, um Welpen zu produzieren, die im Erwachsenenalter selbst fruchtbar waren.
Retter-Sperma: Wissenschaftler in Japan haben funktionelle Mäusesperma (hier grün dargestellt) in einer Schale gezüchtet, indem sie die chemische Umgebung der Hoden nachahmten. Das Sperma ist in der Lage, fruchtbare Nachkommen zu produzieren.
Die Forscher begannen mit kleinen Gewebefragmenten, die Spermienstammzellen enthielten, genannt Spermagonie, die aus den Hoden von Babymäusen entnommen wurden. Dann züchteten sie diese Zellen zu funktionsfähigen Spermien, indem sie verschiedene Chemikalien verwendeten, um die natürliche Umgebung der Hoden zu simulieren. Die Ergebnisse der Studie, veröffentlicht in der dieswöchigen Ausgabe von Natur , kann schließlich unfruchtbaren Männern und Jungen zugute kommen, die sich einer Chemotherapie unterziehen.
Wenn Krebspatienten sich einer Behandlung unterziehen, werden sie fast immer unfruchtbar, sagt Martin Dym , Professor für Biochemie an der Georgetown University. Dym war nicht an der Studie beteiligt. Bei Männern können Sie vor der Behandlung eine Samenprobe einfrieren, bei [vorpubertären] Jungen ist dies jedoch nicht möglich. Aber sie haben Hodenzellen, und wenn Sie diese in Kultur entwickeln könnten, könnten sie später für die In-vitro-Fertilisation verwendet werden.
Dym fügt hinzu, dass die Technik auch verwendet werden könnte, um Zellen in den Hoden von unfruchtbaren Männern umzuleiten, um funktionsfähige Spermien zu produzieren. Diese Männer haben keine normalen Spermien, aber sie haben normale spermagoniale Stammzellen, sagt Dym.
Takehiko Ogawa, ein Professor für Urologie, und seine Kollegen in Japan nahmen kleine Biopsien von Hodengewebe von Babymäusen, die spermagoniale Stammzellen enthielten, aber keine reifen Spermien (Die Mäuse waren zu jung, um Spermien zu produzieren.) Um die natürliche Umgebung der Hoden zu simulieren , Ogawa suspendierte die Fragmente auf einem halbfesten Träger und badete sie teilweise in Flüssigkeit.
Die Flüssigkeit enthielt einen Chemikaliencocktail namens Knockout Serum Replacement (KSR), eine Formulierung, die widersprüchlicherweise in Kulturen embryonaler Stammzellen verwendet wird, um sie in ihrem undifferenzierten Zustand zu halten. Hier fand Ogawa heraus, dass KSR den gegenteiligen Effekt hatte und die Spermien dazu anregte, sich in reife Spermien zu differenzieren.
Wir haben noch nicht die Schlüsselfaktoren in KSR identifiziert, die unserem System wirklich geholfen haben, sagt Ogawa. Meine nächste Herausforderung besteht darin, diese Faktoren zu identifizieren und ein noch besseres Kulturmedium herzustellen, die Spermienqualität zu verbessern und sie auf andere Tiere anwendbar zu machen.
Während die Spermienzahlen in vitro relativ niedrig waren, waren die produzierten Spermien funktionsfähig. Die Gruppe besamte erwachsene Mäuse mit den kultivierten Spermien und stellte fest, dass sie Welpen zeugen konnten, die sich wiederum auf natürliche Weise paaren konnten. Die abschließende Bewertung der Spermienfunktionalität bestand darin, Nachkommen zu zeugen und die Gesundheit der Nachkommen zu sehen, sagt Ogawa. Ich behalte noch die Nachkommen, sie sind ungefähr 14 Monate alt und sehen sehr normal aus, vergleichbar mit anderen Mäusen.
In den letzten Jahren haben eine Handvoll Forschungsgruppen verschiedene Techniken verwendet, um Spermien aus embryonalen Stammzellen zu züchten, wobei Wachstumsfaktoren hinzugefügt wurden, um die Differenzierung der Stammzellen zu fördern. Während einige Bemühungen erfolgreich Spermien produzieren konnten, waren die Forscher nicht in der Lage, diese Ergebnisse zu reproduzieren, und es wurde nicht gezeigt, dass keine fruchtbaren Welpen hervorbringt. Ogawa sagt, dass das neue System ziemlich einfach ist, und er hofft, dass andere Forscher versuchen werden, es zu replizieren.
Die vollständigen gesundheitlichen Folgen bei Tieren, die aus In-vitro-Spermien gewonnen wurden, bleiben abzuwarten. Steve Krawetz , Professor für Geburtshilfe und Gynäkologie an der Wayne State University, sagt, während sich Zellen zu Spermien differenzieren, treten große Veränderungen in ihrer DNA auf, die Zellen anfällig für Umweltfaktoren machen. Abhängig von der Umgebung können Faktoren die DNA einer Zelle beeinflussen und Defekte verursachen, die an zukünftige Generationen weitergegeben werden könnten.
Wir kennen weder die langfristigen Folgen noch die transgenerationalen Auswirkungen, sagt Krawetz. Aber als Modellsystem ist das fantastisch. Es gibt uns die Möglichkeit, Dinge in einer In-vitro-Umgebung zu betrachten und Zellen auf viel einfachere Weise gezielt zu verändern und zu sezieren. Es ist ein großer Schritt nach vorne.