Nachrichten | DNA aus Hautzellen in Eizellen umwandeln: Eine neue Grenze der menschlichen Fortpflanzung
Erstmals beim Menschen haben Forschende die DNA aus der Hautzelle einer erwachsenen Frau in eine menschliche Eizelle umprogrammiert und eine Befruchtung sowie eine frühe Embryonalentwicklung in vitro erreicht. Dieser Durchbruch eröffnet theoretisch gleichgeschlechtlichen Paaren oder Frauen mit Unfruchtbarkeit die Möglichkeit, ein Kind zu bekommen, das genetisch mit beiden Elternteilen verwandt ist, ist jedoch noch weit von einer klinischen Anwendung entfernt.
Das Team von Shoukhrat Mitalipov an der Oregon Health & Science University führte die Studie durch. Beim Klonen können Tiere entstehen, indem der Zellkern einer Körperzelle in eine Eizelle eingesetzt wird; dabei entsteht jedoch eine genetische Kopie und kein Nachkomme, der zwei Genome vereint. Familien, die Erbgut von beiden Elternteilen weitergeben möchten, benötigen weiterhin ein Modell aus Spermium und Eizelle.
Eizellen und Spermien sind haploid und tragen einen Chromosomensatz, während Hautzellen und andere Körperzellen zwei Chromosomensätze tragen. Die Umwandlung einer Körperzelle in eine befruchtungsfähige Eizelle erfordert eine präzise Reduktion von 46 Chromosomen auf 23 sowie die Rekombination und Auswahl von Genen wie bei der natürlichen Entwicklung.
Das Team versuchte, diesen Prozess im Labor nachzubilden. Es entfernte in einem entscheidenden Stadium der Chromosomenteilung die Zellkerne aus Hunderten gespendeter Eizellen und setzte Zellkerne aus den Hautfibroblasten einer gesunden Frau ein. Mikroskopische Aufnahmen zeigten, dass sich die Chromosomen wie in natürlichen Eizellen an der Spindel ausrichteten.
Anschließend injizierten die Forschenden einige der veränderten Eizellen mit Spermien gesunder Spender, ähnlich bestimmten Techniken des mitochondrialen Ersatzes, die zur Vermeidung genetischer Erkrankungen eingesetzt werden.
Bei der natürlichen Befruchtung löst das Spermium Kalziumsignale aus, die die endgültige Auswahl der Chromosomen und die Ausstoßung überschüssiger DNA anstoßen. Zunächst richteten sich die Chromosomen der Hautzelle aus, trennten sich jedoch nicht. Das Team setzte elektrische Impulse ein, um den Kontakt mit einem Spermium nachzuahmen und rasch Kalzium in die Zelle gelangen zu lassen, und kombinierte dies mit einem Medikament, das die Eizelle aus ihrem arretierten Zustand löste.
Nach wiederholten Experimenten halbierten einige Eizellen erfolgreich ihren Chromosomensatz. Etwa 9% der befruchteten Embryonen erreichten 5–6 Tage nach der Befruchtung das Blastozystenstadium, in dem Embryonen aus einer IVF typischerweise übertragen werden. Kein Embryo wurde übertragen oder länger als 6 Tage kultiviert.
Die überlebenden Chromosomenkombinationen wiesen erhebliche Risiken für Defekte auf. Mitinori Saitou von der Universität Kyoto sagte, die Methode sei noch weit von einer klinischen Anwendung entfernt. Katsuhiko Hayashi von der Universität Osaka bezeichnete sie als technisch komplex und sorgfältig, aber ineffizient und mit hohen Risiken verbunden. Zugleich beschrieb er sie als bedeutenden Durchbruch bei der Halbierung des menschlichen Genoms, der neue Technologien der Fortpflanzungsmedizin ermöglichen könnte.
Mitalipov stimmte zu, dass Chromosomenanomalien weiterhin ein großes Problem darstellen. „Wir können sagen, dass wir die Hälfte des Weges geschafft haben, aber noch weit vom Ziel entfernt sind.“
Die Forschung wirft außerdem ethische, rechtliche und gesellschaftliche Fragen zur genetischen Verwandtschaft, zu Familienstrukturen und zu den Grenzen der Fortpflanzung auf.
Nachrichten | Von der DNA von Hautzellen zu Eizellen: Eine neue Grenze der menschlichen Reproduktion
Nachrichten | DNA aus Hautzellen in Eizellen umwandeln: Eine neue Grenze der menschlichen Fortpflanzung
Erstmals beim Menschen haben Forschende die DNA aus der Hautzelle einer erwachsenen Frau in eine menschliche Eizelle umprogrammiert und eine Befruchtung sowie eine frühe Embryonalentwicklung in vitro erreicht. Dieser Durchbruch eröffnet theoretisch gleichgeschlechtlichen Paaren oder Frauen mit Unfruchtbarkeit die Möglichkeit, ein Kind zu bekommen, das genetisch mit beiden Elternteilen verwandt ist, ist jedoch noch weit von einer klinischen Anwendung entfernt.
Das Team von Shoukhrat Mitalipov an der Oregon Health & Science University führte die Studie durch. Beim Klonen können Tiere entstehen, indem der Zellkern einer Körperzelle in eine Eizelle eingesetzt wird; dabei entsteht jedoch eine genetische Kopie und kein Nachkomme, der zwei Genome vereint. Familien, die Erbgut von beiden Elternteilen weitergeben möchten, benötigen weiterhin ein Modell aus Spermium und Eizelle.
Eizellen und Spermien sind haploid und tragen einen Chromosomensatz, während Hautzellen und andere Körperzellen zwei Chromosomensätze tragen. Die Umwandlung einer Körperzelle in eine befruchtungsfähige Eizelle erfordert eine präzise Reduktion von 46 Chromosomen auf 23 sowie die Rekombination und Auswahl von Genen wie bei der natürlichen Entwicklung.
Das Team versuchte, diesen Prozess im Labor nachzubilden. Es entfernte in einem entscheidenden Stadium der Chromosomenteilung die Zellkerne aus Hunderten gespendeter Eizellen und setzte Zellkerne aus den Hautfibroblasten einer gesunden Frau ein. Mikroskopische Aufnahmen zeigten, dass sich die Chromosomen wie in natürlichen Eizellen an der Spindel ausrichteten.
Anschließend injizierten die Forschenden einige der veränderten Eizellen mit Spermien gesunder Spender, ähnlich bestimmten Techniken des mitochondrialen Ersatzes, die zur Vermeidung genetischer Erkrankungen eingesetzt werden.
Bei der natürlichen Befruchtung löst das Spermium Kalziumsignale aus, die die endgültige Auswahl der Chromosomen und die Ausstoßung überschüssiger DNA anstoßen. Zunächst richteten sich die Chromosomen der Hautzelle aus, trennten sich jedoch nicht. Das Team setzte elektrische Impulse ein, um den Kontakt mit einem Spermium nachzuahmen und rasch Kalzium in die Zelle gelangen zu lassen, und kombinierte dies mit einem Medikament, das die Eizelle aus ihrem arretierten Zustand löste.
Nach wiederholten Experimenten halbierten einige Eizellen erfolgreich ihren Chromosomensatz. Etwa 9% der befruchteten Embryonen erreichten 5–6 Tage nach der Befruchtung das Blastozystenstadium, in dem Embryonen aus einer IVF typischerweise übertragen werden. Kein Embryo wurde übertragen oder länger als 6 Tage kultiviert.
Die überlebenden Chromosomenkombinationen wiesen erhebliche Risiken für Defekte auf. Mitinori Saitou von der Universität Kyoto sagte, die Methode sei noch weit von einer klinischen Anwendung entfernt. Katsuhiko Hayashi von der Universität Osaka bezeichnete sie als technisch komplex und sorgfältig, aber ineffizient und mit hohen Risiken verbunden. Zugleich beschrieb er sie als bedeutenden Durchbruch bei der Halbierung des menschlichen Genoms, der neue Technologien der Fortpflanzungsmedizin ermöglichen könnte.
Mitalipov stimmte zu, dass Chromosomenanomalien weiterhin ein großes Problem darstellen. „Wir können sagen, dass wir die Hälfte des Weges geschafft haben, aber noch weit vom Ziel entfernt sind.“
Die Forschung wirft außerdem ethische, rechtliche und gesellschaftliche Fragen zur genetischen Verwandtschaft, zu Familienstrukturen und zu den Grenzen der Fortpflanzung auf.
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