„BEMERKENSWERT INEFFIZIENT“ – FORSCHER ANALYSIEREN VEREINIGUNG VON SAMEN UND EIZELLE

Wenn sich Eizelle und Spermium treffen, erhält der Keim des neuen Lebewesens 46 neu gemischte Chromosomen – 23 vom Vater, 23 von der Mutter. Nach der Befruchtung bewegen sich die sogenannten Vorkerne zunächst langsam aufeinander zu, bis sie sich berühren. Dann löst sich die Hülle der Vorkerne auf und die elterlichen Chromosomen vereinigen sich, theoretisch also ganz einfach.

Doch die überwiegende Zahl menschlicher Embryonen erhält eine falsche Zahl an Chromosomen – und ist damit nicht lebensfähig. Damit ist eine fehlerhafte Chromosomenverteilung ein Hauptgrund für Fehlgeburten und Unfruchtbarkeit. Dass zehn bis zwanzig Prozent der Embryonen bereits eine falsche Anzahl mitbringt, war der Forschung bereits bekannt – „aber warum tritt das Problem bei noch viel mehr Embryonen auf?“ fragt Melina Schuh, Direktorin am forschenden Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie. „Die Zeit direkt nach der Vereinigung von Spermium und Eizelle – das sogenannte Zygoten-Stadium – scheint eine extrem kritische Phase für die Entwicklung eines Embryos zu sein. Wir wollten herausfinden, warum das so ist.“

Per Mikroskopie-Videos machten sich die Wissenschaftler auf die Suche. Dazu verwendeten sie als Wirtsorganismus Rinder-Embryonen, da deren frühe Entwicklung der menschlichen stark ähnelt. Dazu wurden Eizellen von Schlachthof-Tieren verwendet, sodass für das Versuchsmodell nicht eigens Tiere geopfert werden mussten. Die Rinder-Eizellen wurden im Reagenzglas befruchtet und mit der Lebend-Zell-Mikroskopie wurde verfolgt, wie sich das elterliche Erbgut vereint. Wie man herausfand, versammelten sich die elterlichen Chromosomen an der Grenzfläche der beiden Vorkerne. Bei manchen Zygoten beobachteten die Forscher allerdings, dass einzelne Chromosomen aus der Reihe tanzten. In der Folge gingen diese bei der Vereinigung verloren, sodass die entstehenden Kerne zu wenige Chromosomen besaßen. Diese Zygoten zeigten sehr bald Entwicklungsdefekte.

Doch wie kommt es, dass sich die Chromosomen an der Vorkern-Oberfläche oft nicht korrekt versammeln? „Bestandteile des Zellskeletts und der Kernhülle orchestrieren, wohin sich die Chromosomen innerhalb der Vorkerne bewegen. Interessanterweise sind das dieselben Elemente, die auch dafür sorgen, dass sich die beiden Vorkerne aufeinander zu bewegen. Wir haben es also mit zwei eng verknüpften Vorgängen zu tun, die lebenswichtig sind, aber häufig fehlerhaft ablaufen. Dass sich ein Embryo gesund entwickelt, hängt damit von einem bemerkenswert ineffizienten Prozess ab.“

Gerade für künstliche Befruchtungen sind die Forschungsergebnisse interessant und relevant: Denn Zygoten, bei denen sich diese Bestandteile der Vorkerne allesamt an der Grenzfläche sammeln, haben bessere Entwicklungschancen und können bevorzugt für eine Kinderwunschbehandlung verwendet werden.

Quelle: Informationsdienst Wissenschaft