Ein japanisches Forscherteam hat unreife menschliche Spermien aus Stammzellen gezüchtet, indem sie diese in der Niere einer lebenden Maus heranreifen ließen. Das Verfahren ist ein Schritt hin zur Herstellung funktionsfähiger menschlicher Spermien vollständig im Labor, was Forscher lange Zeit nicht erreicht hatten.
Die Arbeit wurde von Forschern der Universität Kyoto geleitet und im Fachjournal Nature veröffentlicht. Sie begannen mit humanen induzierten pluripotenten Stammzellen, also adulten Zellen, die in einen embryonalähnlichen Zustand zurückversetzt wurden. Diese Zellen wurden dann dazu gebracht, frühe Spermienvorläuferzellen zu werden. In einer Kulturschale konnten sich die Zellen jedoch nicht weiterentwickeln. Also verpflanzte das Team sie in die Nieren lebender Mäuse, wo die Zellen über mehrere Wochen hinweg weiterreiften.
Spermienvorläufer reiften in einem lebenden Tier heran
Die Mausniere bot eine biologische Umgebung, die das Labor nicht nachbilden konnte. Im Inneren des Tiers bildeten die menschlichen Zellen Strukturen, die den Samenkanälchen ähneln, den winzigen Röhren in menschlichen Hoden, in denen normalerweise Spermien heranreifen. Nach mehreren Wochen hatten sich die Zellen zu einem Stadium entwickelt, das als runde Spermatiden bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um unreife Spermienzellen, denen noch ein Schwanz und die Fähigkeit zu schwimmen fehlen. Die Forscher bestätigten anhand genetischer Marker, dass es sich um menschliche Zellen handelte.
Warum lokale Forscher und Patienten aufmerksam wurden
In Japan, wo die Geburtenrate zu den niedrigsten der Welt gehört und Fruchtbarkeitsbehandlungen weit verbreitet sind, hat diese Forschung besonderes Gewicht. Viele Paare kämpfen mit Unfruchtbarkeit, die durch einen Mangel an Spermienproduktion verursacht wird, einem Zustand, der als nichtobstruktive Azoospermie bezeichnet wird. Aktuelle Behandlungen bieten diesen Patienten nur wenige Optionen. Der Ansatz des Kyoto-Teams könnte eines Tages eine Möglichkeit bieten, Spermien aus den eigenen Haut- oder Blutzellen eines Mannes zu gewinnen und so die Notwendigkeit von Spendersamen vollständig zu umgehen.
Der lange Weg zu einer brauchbaren Behandlung
Die in diesem Experiment produzierten Zellen sind noch keine funktionsfähigen Spermien. Runde Spermatiden können von sich aus keine Eizelle befruchten. In Tierstudien gelang es Forschern manchmal, den Prozess abzuschließen, indem sie diese unreifen Zellen direkt in eine Eizelle injizierten, aber diese Technik hat sich beim Menschen weder als sicher noch als wirksam erwiesen. Das japanische Team betonte, dass noch viele Hürden bestehen, darunter die Sicherstellung, dass das genetische Material richtig verpackt ist und dass die resultierenden Embryonen sich normal entwickeln würden.
Dieser Fortschritt bedeutet nicht, dass Laborgezüchtete Spermien für den klinischen Einsatz bereit sind. Aber er zeigt, dass die Entwicklung menschlicher Spermien mit einem lebenden Tier als temporärem Inkubator weiter vorangetrieben werden kann als zuvor. Die Arbeit öffnet eine schmale Tür zum Verständnis der grundlegenden Biologie der menschlichen Fortpflanzung und möglicherweise zu neuen Behandlungen für einige Formen männlicher Unfruchtbarkeit.
