Forscher haben einen Diagnosetest entwickelt, um funktionsfähige Spermien bei unfruchtbaren Männern zu identifizieren, insbesondere bei solchen mit nichtobstruktiver Azoospermie (NOA), was möglicherweise die Behandlung männlicher Unfruchtbarkeit und die assistierte Reproduktionstechnologie revolutionieren könnte. Die Studie identifiziert zwei Proteine, AKAP4 und ASPX, in intakten Spermien und legt nahe, dass die Arbeit in Zukunft sogar zu nicht-hormonellen Verhütungsmitteln für den Mann führen könnte.
Wissenschaftler identifizieren neue Protein-Biomarker zur Visualisierung gut entwickelter Spermien, um den potenziellen Erfolg einer chirurgischen Spermienentnahme zu beurteilen.
In einer kürzlich durchgeführten Studie entwickelten Wissenschaftler einen Diagnosetest zur Identifizierung funktionsfähiger Spermien bei unfruchtbaren Männern, der möglicherweise den Ansatz zur Behandlung männlicher Unfruchtbarkeit und Techniken der assistierten Reproduktion revolutionieren könnte.
„Männliche Unfruchtbarkeit ist ein anerkanntes Problem und verdient wissenschaftliche und klinische Aufmerksamkeit“, sagte Andrei Drabovich, Assistenzprofessor für Labormedizin und Pathologie an der University of Alberta und korrespondierender Autor des Buches Molekulare und zelluläre Proteomik Studie.
Jedes sechste Paar, das schwanger werden möchte, leidet unter Unfruchtbarkeit. Tatsächlich sind etwa 10 % der Männer in den Vereinigten Staaten unfruchtbar. Die häufigste Ursache schwerer männlicher Unfruchtbarkeit ist eine als nichtobstruktive Azoospermie bekannte Erkrankung, die dazu führt, dass aufgrund einer schlechten Spermien- bzw. Spermatozoenentwicklung keine Spermien im Ejakulat vorhanden sind.
Während sich die Technologie der assistierten Reproduktion in den letzten 50 Jahren exponentiell verbessert hat, kann die Gewinnung von Spermien bei Männern mit NOA laut Drabovich bis zu 10 Stunden im Operationssaal dauern und weist unterschiedliche Erfolgsaussichten auf.
Immunfluoreszenzmikroskopie von Spermien und Hodengeweben; AKAP4 (grün), ASPX (rot) und Zellkerne (blau). Bildnachweis: Andrei Drabovich
„Manchmal können Chirurgen während einer Operation, die viele Stunden dauert, nur wenige intakte Spermien entnehmen“, sagte Drabovich.
Aus diesem Grund machte er sich daran, eine nichtinvasive Methode zur Diagnose von NOA zu entwickeln und herauszufinden, ob diese Männer intakte Spermien enthalten, die eine Eizelle befruchten könnten.
„Tests, die das Vorhandensein oder Fehlen intakter Spermien im Sperma zeigen, können einen guten Hinweis auf die Gesamtzahl der Spermien im Patienten geben“, sagte Drabovich. „Wenn im Ejakulat intakte Spermien vorhanden sind, ist das für den Urologen und den Chirurgen grünes Licht für die Durchführung der Operation. Allerdings ist es eine extreme Herausforderung, in einem Trümmerfeld intakte Spermien zu finden.“
Drabovich führte Massenspektrometrie an Samen von Männern mit normaler Fruchtbarkeit sowie von unfruchtbaren Männern mit durch Biopsie bestätigter obstruktiver Azoospermie oder NOA durch.
Nach der Analyse identifizierte sein Team zwei Proteine, AKAP4 und ASPX, die in intakten Spermien von Männern mit NOA vorkommen. Sie zeigten mithilfe einer Methode namens bildgebende Durchflusszytometrie, dass sich ASPX im Kopf des Spermas befindet, während AKAPA4 im Schwanz gefunden wird. Bei der bildgebenden Durchflusszytometrie nimmt eine Maschine Bilder einzelner Zellen auf. Nach der Analyse dieser Proben helfen Computeralgorithmen den Forschern, Millionen von Bildern von Zelltrümmern und unterentwickelten Spermien zu durchsuchen, um einige intakte Spermien zu identifizieren.
Da die Rolle von AKAP4 und ASPX noch nicht vollständig geklärt ist, plant Drabovich zu untersuchen, wie sie zur Spermienfunktion beitragen.
Er sagte auch, dass seine Arbeit in Zukunft zu Medikamenten zur Empfängnisverhütung für Männer führen könnte.
„Wir wollen sehen, ob wir die Geschichte umdrehen und versuchen können, an Verhütungsmitteln für Männer zu arbeiten“, sagte Drabovich. „Wenn wir die Funktion des Proteins kennen, können wir es möglicherweise hemmen, um ein nichthormonales Verhütungsmittel für den Mann zu entwickeln, das derzeit eine sehr begehrte Art von Medikament ist.“
Referenz: „Keimzellspezifische Proteine AKAP4 und ASPX erleichtern die Identifizierung seltener Spermatozoen bei nicht-obstruktiver Azoospermie“ von Junyan Zhang, Mirzo Kanoatov, Keith Jarvi, Andree Gauthier-Fisher, Sergey I. Moskovtsev, Clifford Librach und Andrei P. Drabovich , 21. April 2023, Molekulare und zelluläre Proteomik.
DOI: 10.1016/j.mcpro.2023.100556