Vom Wunsch- zum Traumkind – Woran arbeitet die Fertilitätsforschung?

Fertilitätsforschung

Bei der Fertilitätsforschung stehen drei grundlegende Forschungsfragen im Mittelpunkt: Wie kommt Unfruchtbarkeit zustande? Welche Methoden gibt es, um Unfruchtbarkeit zu verhindern? Und wie kann auf die Fruchtbarkeit und das zukünftig entstehende Leben Einfluss genommen werden? Der Forschungsbedarf ist dabei riesig und es ist noch ein langer Weg, um alle Fragen zu beantworten. Wir stellen beispielhaft verschiedene Forschungsansätze vor.

Unfruchtbarkeit: Was sind die Ursachen?

Unfruchtbarkeit ist ein Thema, um das sich viele Mythen ranken. Bis heute ist die Frage, was zu Unfruchtbarkeit bei Männern oder Frauen führt, nicht abschließend geklärt – zu zahlreich sind die möglichen Gründe, die einem Kinderwunsch entgegenstehen können. Als Hauptgründe gelten organische oder hormonelle Ursachen. Auch Erb- oder Geschlechtskrankheiten, die etwa zu einem Defekt der Eizelle führen, können zu einer Unfruchtbarkeit führen.

Im Fokus der Forschung stehen aber auch alltägliche Umstände: So können Stress im Beruf oder in der Familie können die Bereitschaft des Körpers verhindern, ein Kind zu empfangen. Psychische Belastungen, fehlende Ruhe oder Unausgeglichenheit sorgen dafür, dass sich der Körper auf eine Schwangerschaft nicht konzentrieren kann – infolgedessen fährt der Körper nach Ansicht von Frauenärzten von alleine die Fertilität vorübergehend herunter. Frauen mit Kinderwunsch sollten daher im Alltag einen Gang zurückschalten und sich nicht von ihren Mitmenschen im Freundes- und Bekanntenkreis unter Druck setzen lassen.

Bei ungewollt kinderlosen Paaren ist jedoch nur in jedem dritten Fall die Unfruchtbarkeit der Frau die Ursache für den unerfüllten Kinderwunsch. Etwa ebenso häufig ist eine Unfruchtbarkeit des Mannes das Problem, ferner kann die Kombination von verschiedenen Faktoren bei beiden Geschlechtern zu Komplikationen führen. Bei jedem fünften kinderlosen Paar gibt es keine Erklärung für die Unfruchtbarkeit – dies unterstreicht den großen Forschungsbedarf, der bei diesem Thema besteht: viele Ursachen sind noch nicht als solche erkannt.

Künstliche Spermien zur Bekämpfung von Unfruchtbarkeit beim Mann

In Langzeitstudien, welche die Veränderung der Samenflüssigkeit bei Männern untersuchen, ist herausgekommen, dass die Anzahl der Spermien in der Samenflüssigkeit etwa um die Hälfte zurückgegangen ist. Über mögliche Gründe für diese Entwicklung können Forscher bislang jedoch nur mutmaßen: Im Verdacht, die Spermienproduktion zu hemmen, stehen vor allem Umwelteinflüsse und das Zusammenspiel bestimmter alltäglicher Verhaltensmuster wie Sitzheizungen im Auto, zu kalte oder zu warme Windeln in der frühen Kindheit, zu enge Unterwäsche, Medikamente oder Übergewicht. Grund zur Panik besteht aber nicht: Das männliche Ejakulat enthält noch immer durchschnittlich etwa 47 Millionen Spermien pro Milliliter.

Erst ab 15 Millionen Spermien pro Milliliter spricht die Weltgesundheitsorganisation (WHO) von einer Unfruchtbarkeit. Forscher aus allen Teilen der Welt versuchen jedoch, diesem Prozess schon jetzt langfristig entgegenzuwirken. Pionierarbeit hat in diesem Zusammenhang der chinesische Wissenschaftler Quan Zhou von der Nanjing Medical University geleistet. Sie haben es geschafft, mit künstlichen Spermien von Mäusen die Tiere zu befruchten. Mäusestammzellen sind jedoch deutlich weniger komplex als die von Menschen. Vor zwei Jahren ist es dem französischen Startup „Kallistem“ gelungen, auch künstliche, lebensfähige Spermien von Menschen zu erzeugen, mit denen eine In-Vitro-Fertilisation (IVF) möglich wäre. Die Erprobung am Menschen steht jedoch noch aus.

Genome-Editing: Neueste Methoden zur Veränderung von Erbgut

In den vergangenen Jahren hat die Wissenschaft zum Teil erhebliche Fortschritte in der künstlichen Veränderung von Erbgut erzielen können. Bei einer sogenannten Keimbahntherapie wird die Veränderung im Erbgut noch vor der Befruchtung vorgenommen. Die neuen Informationen sind somit im Erbgut fest gespeichert und werden somit bei der Reproduktion der Zellen weitervererbt.

Beim sogenannten Genome-Editing ist die Veränderung des Erbguts auch ohne einen Eingriff mit Chemikalien, wie etwa bei einer Mutation, möglich. Einer der modernsten Verfahren der Keimtherapie trägt den etwas sperrigen Namen „Crispr/cas9“. Mithilfe molekularer Verfahren wird dabei die DNA an einer bestimmten Stelle zerschnitten, um somit defekte Gene zu reparieren oder auszutauschen. Dieses Verfahren kann präzise gesteuert werden, sodass Genome, die für eine bestimmte Eigenschaft verantwortlich sind, gezielt angesteuert werden können. Bisher wird Genome-Editing vor allem bei Pflanzen angewendet, um etwa eine höhere Ernteausbeute zu erzielen oder Mäkel zu beseitigen.

Doch die Wissenschaftlerinnen Emmanuelle Charpentier vom Max Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin und Jennifer A. Doudna von der University of California fanden heraus, dass dieses Prinzip nicht nur bei Bakterien, sondern den Zellen aller Lebewesen funktioniert. Daher wird der Methode „Crispr/cas9“ das Potenzial zugesprochen, eines Tages das Heilmittel gegen schwere Krankheiten wie Krebs oder Aids zu sein; auch die Unfruchtbarkeit durch Erbkrankheiten und von Geburt an defekte Eizellen könnten somit verhindert werden.

Forschern an der Oregon Health und Science University in Portland ist es mittlerweile gelungen, einen erheblichen Gendefekt bereits in der befruchteten Eizelle zu reparieren. Bei etwa 70% ihrer Versuche führte die Methode zum Erfolg. Die Genreparation fand hierbei schon vor der ersten Zellteilung des Embryos statt.

Zukünftig Kinder aus dem Baukasten?

Doch Methodik kann nicht nur zum Verhindern schwerer Krankheiten eingesetzt werden, sondern auch, um das Genmaterial von Embryonen mit bestimmten körperlichen Eigenschaften wie Haut-, Augen-, Haarfarbe oder Körpergröße auszustatten. Dies führt zu einer breiten Diskussion ethischer Verantwortung und moralischer Prinzipien. Während Wissenschaftler die Vorteile der Grundlagenforschung hervorheben, verweisen unter anderem Kirchen auf ein gesellschaftliches Tabu beim Eingriff ins Leben. Aus ethischen Gründen ist die Forschung an Keimzellentherapien in Deutschland daher bislang verboten, das Embryonenschutzgesetz untersagt die Erzeugung und Vernichtung von Embryonen für die Wissenschaft. Bis das Verfahren der Keimbahntherapie jedoch die Labore von Wissenschaftler verlässt und in die Krankenhäuser der Welt Einzug hält, ist es noch ein weiter Weg.

Auf diesem muss nicht nur die Frage der Ethik geklärt, sondern auch die Methodik weiterentwickelt und verfeinert werden. In der Forschung scheint es jedoch ein Vorankommen zu geben: Die Nationale Akademie der Wissenschaft der USA hat sich Anfang des Jahres dafür ausgesprochen, dass die Erprobung der Keimbahntherapie unter strengen Voraussetzungen zulässig ist, nämlich dann, wenn sie den einzigen Weg zur Verhinderung von schweren Erbkrankheiten darstellt. Genetische Manipulationen wie etwa zur Verbesserung der Intelligenz bleiben dagegen ein Tabu.

Im Allgemeinen ist der Forschungsbedarf beim Thema noch Fertilität enorm. Den Wissenschaftlern stellen sich noch viele unbeantwortete Fragen und man darf gespannt sein, welche Forschungsergebnisse uns zur Bekämpfung von Unfruchtbarkeit oder beim Genome-Editing erwarten.