Die Natur wurde überlistet: Chinesische Forscher erschufen erstmals lebensfähige Mäuse aus reinem Spermien-Erbgut – ein Durchbruch, der biologische Grundprinzipien auf den Kopf stellt.
Ein Forscherteam aus Shanghai hat die Grenzen der Fortpflanzungsbiologie verschoben: Erstmals gelang es Wissenschaftlern, lebensfähige Mäuse ausschließlich aus Spermien zu erzeugen – ein Vorgang, der nach bisherigem Verständnis als biologisch unmöglich galt. Diese Entwicklung wirft unweigerlich Fragen zur Zukunft der menschlichen Reproduktion auf.
Zum Verständnis dieses Durchbruchs ist ein Blick auf die Grundlagen der Säugetier-Genetik hilfreich: In jeder Körperzelle eines Säugetiers existiert ein Chromosomenpaar mit jeweils einem mütterlichen und einem väterlichen Chromosom. Wie das Wissenschaftsmagazin Scinexx erläutert, wird durch spezifische DNA-Kontrollmechanismen – das sogenannte „Imprinting“ (genetische Prägung) – festgelegt, welches dieser Chromosomen aktiv wird. Dieser natürliche Prozess verhindert normalerweise, dass Leben aus zwei gleichgeschlechtlichen Keimzellen entstehen kann.
Die Natur hat die elterlichen genetischen Komponenten so konzipiert, dass sie komplementär zusammenwirken müssen, um ein überlebensfähiges Lebewesen hervorzubringen. Ein Organismus mit ausschließlich weiblichen oder männlichen „Datensätzen“ wäre nach bisherigem Wissensstand nicht lebensfähig.
Mäuse teilen als Säugetiere mit Menschen die grundlegende Fortpflanzungsbiologie: Normalerweise entsteht neues Leben durch die Befruchtung einer Eizelle durch ein Spermium. Doch das Forschungsteam um Yanchang Wei vom Reproduktionsmedizinischen Zentrum der Shanghai Jiao Tong Universität hat dieses fundamentale Naturprinzip nun erfolgreich umgangen.
Genetische Modifikation
Die Wissenschaftler identifizierten sieben entscheidende Imprinting-Kontrollregionen (ICR) für die korrekte genetische Prägung bei Mäusen, wie Scinexx berichtet. Von diesen stammen üblicherweise zwei vom Vater und fünf von der Mutter. Um Leben aus zwei Spermien ohne Eizelle zu schaffen, mussten die Forscher die Spermien genetisch so modifizieren, dass sie alle sieben ICR – also auch die normalerweise weiblichen Komponenten – enthielten.
Der entscheidende Durchbruch gelang mithilfe der CRISPR/Cas9-Genschere, mit der das Forscherteam gezielt in die epigenetischen Muster der Spermien eingreifen konnte. Ohne diese gezielte Manipulation der mütterlichen Prägungen wären die Embryonen nicht überlebensfähig gewesen, da das Fehlen der mütterlichen Prägung zu schwerwiegenden Entwicklungsstörungen führt.
Laut der kürzlich in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichten Studie wurden diese modifizierten Spermien anschließend in entkernte Eizellen eingebracht, die kein eigenes genetisches Material mehr enthielten. In dieser Umgebung verschmolzen die Spermien miteinander und entwickelten sich bis zum Stadium der Blastozyste – einem frühen Embryonalstadium bei Säugetieren. Scinexx bezeichnet diesen Erfolg als wissenschaftliches „Novum“.
Wie das Wissenschaftsmagazin weiter ausführt, wurden 259 dieser Embryonen in 18 weibliche Trägermäuse implantiert. Sechzehn der Mäuse wurden tatsächlich trächtig, doch letztendlich kamen nur zwei vollständig entwickelte, lebensfähige Mäusejunge zur Welt. Dies entspricht einer Erfolgsrate von weniger als einem Prozent – ein deutlicher Hinweis auf die enormen biologischen Hürden bei solchen Eingriffen.
Ethische Fragen
Wäre eine ähnliche Entwicklung beim Menschen denkbar – könnten also Kinder ohne weibliches Erbgut entstehen? Aus rein wissenschaftlicher Perspektive könnte dies möglich sein, sofern das menschliche Imprinting-Muster dem der Mäuse entspricht, so die Einschätzung von Scinexx.
Allerdings stehen dem erhebliche Hürden entgegen: „Würde man solche Versuche mit menschlichen Embryonen durchführen, verstieße dies gegen Embryonenschutzgesetze und wäre zudem ethisch höchst fragwürdig.“ Die extrem niedrige Erfolgsrate und die hohen Risiken für Fehlbildungen oder Entwicklungsstörungen machen eine Anwendung am Menschen auf absehbare Zeit nicht vertretbar. Nach Ansicht von Experten schließen die geltenden Embryonenschutzgesetze in den meisten Ländern entsprechende Experimente ohnehin aus.
