Wissenschaftler entwickeln Spermientrennungsmethode zur Geschlechtsauswahl

Die Forschung, veröffentlicht in PLOS Biology, found that the simple, reversible chemical treatment could dramatically alter the 50:50 male and female offspring ratio so that sex selection would be possible. The study was carried out on mice but is likely widely applicable to other mammals too.

Die meisten Zellen männlicher Säugetiere enthalten sowohl ein X- als auch ein Y-Chromosom. Während der Spermatogenese werden die X- und Y-Chromosomen jedoch in verschiedene Zellen aufgeteilt, sodass eine Samenzelle entweder das eine oder das andere trägt. Samenzellen mit einem X-Chromosom erzeugen Töchter, während diejenigen mit einem Y-Chromosom Söhne entwickeln.

Wissenschaftler konnten die beiden Spermintypen anhand der Unterschiede in der Genexpression unterscheiden. Das Y-Chromosom trägt nur wenige Gene, während das X-Chromosom viele trägt. Sie stellten fest, dass fast 500 Gene nur in X-tragenden Spermien aktiv sind, darunter ein Paar von Rezeptoren namens Toll-like-Rezeptor 7 und 8 (TLR7/8), die im Experiment verwendet wurden.

Die Forscher behandelten Mäusespermien mit einer chemischen Substanz, die an die Rezeptoren bindet und die Beweglichkeit der Spermien verlangsamt, ohne ihre Fähigkeit zur Befruchtung zu beeinträchtigen. Das Verfahren wurde vollständig rückgängig gemacht, indem die chemische Substanz entfernt wurde.

Using In-vitro-Fertilisation (IVF) with the fastest swimmers (the Y chromosome sperm) resulted in mice litters which were 90% male. Using the slower swimmers (those carrying the X chromosome) resulted in litters which were 81% female.

Bisher wurden keine Marker gefunden, die spezifisch für X- oder Y-Spermien sind, so Dr. James Turner, Leiter des Labors für Geschlechtschromosomenbiologie am Francis Crick Institute.

"Die Entdeckung eines Proteins, das nur X-Sperm markiert, ist wirklich überraschend. Daher wird die oberste Priorität darin bestehen, diese Erkenntnis zu reproduzieren und zu verstehen, warum dieses Protein die Ausnahme von der Regel ist."

Im Vergleich zu anderen Verfahren der Geschlechtsauswahl ist diese Methode deutlich günstiger, einfacher und weniger riskant. Sie könnte den Prozess der Geschlechtsauswahl bei IVF oder künstlicher Befruchtung erheblich vereinfachen. Die Geschlechtsauswahl beim Menschen ist im Vereinigten Königreich illegal.

Mitautor der Forschung an der Hiroshima-Universität, Japan, erkannte Masayuki Shimada an, dass die Geschlechtsauswahl trotz ihrer Nützlichkeit in der Landwirtschaft nach wie vor ein viel diskutiertes und umstrittenes Thema beim Menschen ist. „Die differentielle Expression von Rezeptorgenen durch die beiden Geschlechtschromosomen bildet die Grundlage für eine neuartige und potenziell äußerst nützliche Methode zur Trennung von X- und Y-Spermien, und wir haben bereits Erfolg bei der selektiven Produktion von männlichem oder weiblichem Nachwuchs bei Rindern und Schweinen mit dieser Methode erzielt“, erklärte er. „Dennoch ist die Anwendung dieser Methode in der menschlichen Reproduktionstechnologie momentan spekulativ und wirft bedeutende ethische Fragen auf, die durch den Nutzen dieser neuen Technik nicht beeinflusst werden.

"„Dieses Papier ist sehr interessant, weil es die inhärenten physiologischen Unterschiede zwischen X- und Y-Chromosom tragenden Spermien im Labor hervorhebt“, sagte Professor Allan Pacey, Professor für Andrologie an der Universität Sheffield.

"Bis heute wurden die Experimente nur mit Spermien von Labormäusen durchgeführt, und wir wissen nicht, ob dieser Effekt auch bei Spermien anderer Tiere, wie Rindern (bei denen die Produktion von mehr weiblichen Tieren für Milchherden wichtig ist), oder beim Menschen, bei denen zukünftige Eltern möglicherweise ein Kind eines bestimmten Geschlechts wünschen (obwohl dies in Großbritannien derzeit illegal ist), beobachtet werden würde. Die Daten deuten jedoch darauf hin, dass Spermien weitaus komplexere Zellen sind, als wir bisher angenommen haben, und dass wir noch viel mehr über sie lernen müssen."

This study was published in PLOS Biology.