Wissenschaftler entwickeln Spermientrennungsmethode für die Geschlechtsauswahl

Die in der Fachzeitschrift PLOS Biology veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigen, dass eine einfache, reversible chemische Behandlung das Verhältnis von männlichen und weiblichen Nachkommen von 50:50 drastisch verändern kann, so dass eine Geschlechtsauswahl möglich wird. Die Studie wurde an Mäusen durchgeführt, dürfte aber auch auf andere Säugetiere übertragbar sein.

Die meisten Zellen von männlichen Säugetieren enthalten sowohl ein X- als auch ein Y-Chromosom. Während der Entwicklung der Spermien werden die X- und Y-Chromosomen jedoch auf verschiedene Zellen aufgeteilt, so dass eine Spermazelle entweder das eine oder das andere trägt. Spermien, die ein X-Chromosom tragen, bringen Töchter hervor, und solche, die ein Y-Chromosom tragen, entwickeln sich zu Söhnen.

Die Forscher waren in der Lage, zwischen den beiden Arten von Spermien aufgrund der unterschiedlichen Genexpression zu unterscheiden. Das Y-Chromosom trägt nur wenige Gene, während das X-Chromosom viele trägt. Sie fanden heraus, 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 in dem Experiment verwendet wurden.

Die Forscher behandelten Mäusespermien mit einer Chemikalie, die sich an die Rezeptoren bindet und die Bewegung der Spermien verlangsamt, ohne ihre Befruchtungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Der Vorgang wurde vollständig rückgängig gemacht, indem die Chemikalie entfernt wurde.

Die In-vitro-Fertilisation (IVF ) mit den schnellsten Schwimmern (den Spermien mit Y-Chromosom) führte zu Mäusewürfen, die zu 90 % männlich waren. Bei Verwendung der langsameren Schwimmer (Spermien mit dem X-Chromosom) waren 81 % der Würfe weiblich.

Laut Dr. James Turner, Leiter des Labors für Biologie der Geschlechtschromosomen am Francis Crick Institute, wurden bisher keine spezifischen Marker für X- oder Y-Spermien gefunden.

"Die Entdeckung eines Proteins, das nur X-Spermien kennzeichnet, ist wirklich überraschend, so dass die oberste Priorität darin bestehen wird, diesen Befund zu reproduzieren und zu verstehen, warum dieses Protein die Ausnahme von der Regel darstellt".

Im Vergleich zu anderen Verfahren der Geschlechtsselektion ist diese Methode viel billiger, einfacher und weniger riskant. Sie könnte den Prozess der Geschlechtsauswahl für IVF oder künstliche Befruchtung erheblich vereinfachen. Die Geschlechtsselektion beim Menschen ist im Vereinigten Königreich illegal.

Der Mitautor der Forschungsarbeit an der Universität Hiroshima, Japan, Masayuki Shimada, räumte ein, dass die Geschlechtsselektion beim Menschen trotz ihrer Nützlichkeit in der Landwirtschaft immer noch ein viel diskutiertes und umstrittenes Thema ist. "Die unterschiedliche Expression von Rezeptorgenen durch die beiden Geschlechtschromosomen bietet die Grundlage für eine neuartige und potenziell sehr nützliche Methode zur Trennung von X- und Y-Spermien, und es ist uns bereits gelungen, mit dieser Methode bei Rindern und Schweinen selektiv männliche oder weibliche Spermien zu erzeugen", erklärte er. "Dennoch ist die Anwendung dieser Methode in der menschlichen Reproduktionstechnologie derzeit noch spekulativ und wirft erhebliche ethische Fragen auf, die vom Nutzen dieser neuen Technik unberührt bleiben."

"Diese Arbeit ist sehr interessant, weil sie die inhärenten physiologischen Unterschiede zwischen X- und Y-Chromosomen tragenden Spermien im Labor hervorhebt", sagte Professor Allan Pacey, Professor für Andrologie an der Universität Sheffield.

"Bislang wurden die Experimente jedoch nur mit Spermien von Labormäusen durchgeführt, und wir wissen nicht, ob dieser Effekt auch bei Spermien anderer Tiere zu beobachten ist, etwa bei Rindern (bei denen die Produktion von mehr weiblichen Tieren für die Milchviehherden wichtig ist) oder bei Menschen, bei denen sich potenzielle Eltern ein Kind eines bestimmten Geschlechts wünschen (obwohl dies im Vereinigten Königreich derzeit nicht erlaubt ist). Die Daten deuten jedoch darauf hin, dass Spermien weitaus komplexere Zellen sind, als uns bisher bewusst war, und dass wir noch viel mehr über sie lernen müssen."

Diese Studie wurde veröffentlicht in PLOS Biologie.