Durchbruch bei der Unfruchtbarkeit, da Wissenschaftler erfolgreich lebensfähige Spermien aus Affenstammzellen herstellen

Spermien wurden aus Affenstammzellen hergestellt und verwendet, um ein Makaken-Ei zu befruchten, ein wissenschaftlicher Durchbruch, der zu Behandlungen von Unfruchtbarkeit beim Menschen führen könnte.

Die Forscher nahmen einige Stammzellen, wandelten sie in primitive Spermien um und zeigten, dass diese in der Lage waren, eine Eizelle eines Rhesusaffen zu befruchten.

Die Affen teilen ähnliche Fortpflanzungsmechanismen wie Menschen, was sie zu einem “idealen und notwendigen Modell für die Erforschung stammzellbasierter Therapien für männliche Unfruchtbarkeit” macht, sagten Experten der University of Georgia (UGA).

Es kommt fünf Jahre, nachdem Wissenschaftler in einem weiteren bahnbrechenden Schritt Spermien in einem Labor herstellen und damit gesunde Mäusebabys zeugen konnten.

Es besteht die Hoffnung, dass die Forschung eines Tages den Weg ebnen könnte, um Männern mit Defekten zu helfen, die dazu führen, dass sie keine Spermien produzieren können, sowie solchen, deren Fruchtbarkeit durch Krebsbehandlungen oder Infektionen wie Mumps geschädigt wurde.

Die Spermienproduktion in den Hoden, die bei den meisten Säugetieren mehr als einen Monat dauert, ist einer der längsten und kompliziertesten Prozesse im Körper.

Die UGA-geführte Studie ist die erste, die zeigt, dass funktionelle Samenzellen in einer Schale mit embryonalen Stammzellen von Primaten hergestellt werden können.

Diese Zellen können sich in jede andere Art von Gewebe verwandeln, werden aber mit Hilfe von Chemikalien, Hormonen und Hodengewebe zu unreifen Samenzellen gemacht.

Sie müssen auch eine sorgfältige Neuanordnung ihrer DNA während eines Prozesses durchlaufen, der Meiose genannt wird, bei dem die Samenzellen die Hälfte ihrer Chromosomen verlieren, damit eine befruchtete Eizelle eine normale Menge hat.

“Dies ist ein wichtiger Durchbruch bei der Herstellung von stammzellbasierten Therapien zur Behandlung der männlichen Unfruchtbarkeit in Fällen, in denen die Männer keine lebensfähigen Samenzellen produzieren”, sagte der leitende Forscher Charles Easley, außerordentlicher Professor am College of Public Health der UGA.

Die Forscher nutzten embryonale Stammzellen von Rhesusaffen, um unreife Spermien, sogenannte runde Spermatiden, zu erzeugen, die keinen Kopf und keinen Schwanz zum Schwimmen haben, weil sie sich in einem früheren Stadium ihrer Entwicklung befinden.

Diese Spermatiden wurden gezeigt ein Rhesusaffen-Ei befruchten zu können.

Obwohl Wissenschaftler bisher mit Stammzellen von Mäusen spermienähnliche Zellen herstellen konnten, unterscheidet sich die Spermienproduktion von Nagetieren deutlich von der des Menschen.

Bis jetzt, so die Forscher, sei nicht klar gewesen, dass die Technologie jemals funktionieren könnte, um männlicher Unfruchtbarkeit zu helfen.

„Dies ist der erste Schritt, der zeigt, dass diese Technologie potenziell übersetzbar ist. Wir verwenden eine Spezies, die für uns relevanter ist, und wir haben Erfolg bei der Herstellung gesunder Embryonen“, sagte Easley.

Die Forscher nutzten embryonale Stammzellen von Rhesusaffen, um unreife Spermien, sogenannte runde Spermatiden, zu erzeugen, die keinen Kopf und keinen Schwanz zum Schwimmen haben, weil sie sich in einem früheren Stadium ihrer Entwicklung befinden. Es wurde gezeigt, dass diese Spermatiden in der Lage sind, ein Rhesus-Makaken-Ei zu befruchten (im Bild)

Diesen Herbst planen die Forscher, diese Embryonen im nächsten Schritt in einen Ersatz-Rhesusaffen einzupflanzen, um zu untersuchen, ob sie ein gesundes Baby zur Welt bringen können.

Wenn dieser Schritt erfolgreich ist, wird das Team den gleichen Prozess mit spermatidenähnlichen Zellen durchführen, die aus Hautzellen von Makaken stammen.

Das liegt daran, dass eine weitere Herausforderung, die das Feld bewältigen muss, darin besteht, dass kein menschlicher Erwachsener embryonale Stammzellen besitzt.

Wissenschaftler glauben, dass die zuverlässige Umwandlung von Hautzellen in einen Stammzellzustand die Lösung ist.

Sarah Norcross, Direktorin der Wohltätigkeitsorganisation für Fruchtbarkeit und Genomik PET, sagte: „Dies ist ein wichtiger Schritt, um festzustellen, ob im Labor hergestellte Spermien eines Tages für die menschliche Fortpflanzung verwendet werden könnten.

„Wir werden genau beobachten, wie die Forscher diese Arbeit an Makaken durchführen. Zuerst sehen wir, ob mit dieser Art von Spermien befruchtete Eier zu einer Schwangerschaft führen können, und dann, ob eine Schwangerschaft mit Spermien aus Hautzellen erreicht werden kann.

“Selbst wenn all diese Dinge bei Makaken erreicht werden, wird es noch viele Jahre und noch viel mehr Forschung dauern, bis solche Techniken für den Einsatz bei der menschlichen Behandlung geeignet sind.”

Die neuesten Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Fertility and Sterility Science veröffentlicht.

WIE BEWEGEN SPERMEN?

Spermien sind lebenswichtig für die menschliche Fortpflanzung und die Beweglichkeit der männlichen Zellen ist entscheidend.

Um den Spermien bei der Bewegung zu helfen, haben sie einen „Schwanz“ entwickelt, der als Flagellum bezeichnet wird.

Die Schwänze der Spermien spielen eine entscheidende Rolle für ihre Fähigkeit zu schwimmen und folglich ein Ei zu befruchten.

Spermien sind lebenswichtig für die menschliche Fortpflanzung und die Beweglichkeit der männlichen Zellen ist entscheidend. Die Schwänze der Spermien spielen eine entscheidende Rolle für ihre Fähigkeit zu schwimmen und folglich ein Ei zu befruchten

Spermaschwänze bestehen aus rund 1.000 Bausteinen, darunter auch als Tubuline bezeichnete Strukturen, die lange Röhren bilden.

An diesen Röhren sind bewegliche Moleküle befestigt, die als Motorproteine ​​bezeichnet werden.

Diese ziehen und biegen die Spermaschwänze, sodass sie schwimmen können.

Die Bewegung des Schwanzes wird von Mitochondrien angetrieben, dem Kraftwerk einer Zelle, die Energie produziert.