Studie stellt Unfruchtbarkeitstest in Frage
Spermienreifung scheint robuster gegenüber einer bestimmten genetischen Störung zu sein als gedacht


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Die Spermienreifung ist möglicherweise robuster gegenüber einem bestimmten genetischen Ungleichgewicht als bislang gedacht. Das zeigt eine neue Studie unter Federführung der Universität Bonn. Die Resultate gelten allerdings bislang nur für Mäuse. Sollte sie sich auch für den Menschen erhärten, würde das die Aussagekraft mancher Tests für die Spermienqualität von Männern in Frage stellen. Die Studie erscheint am 11. November 2016 in der Zeitschrift Scientific Reports der Nature Publishing Group.


Spermien enthalten in ihrem winzigen Kopf das gesamte Erbgut, das der Mann zur Befruchtung beiträgt. Zu diesem Zweck muss die DNA in eine besonders kompakte Transportform gebracht werden. In diesem Zustand nimmt sie nur ein Sechstel soviel Platz ein wie normalerweise. Das erleichtert dem Spermium einerseits seine beschwerliche Reise zur Eizelle. Gleichzeitig schützt die dichte Packung die Erbsubstanz.

Bei der Kompression der DNA übernehmen bestimmte Proteine eine Schlüsselrolle, die Protamine. Bei Menschen und Mäusen gibt es jeweils zwei Protamine. Bislang nahm man an, dass diese in einem bestimmten Mengenverhältnis gebildet werden müssen, damit gesunde Spermien entstehen können. „Unsere Studie zeigt jedoch, dass diese These zumindest bei Mäusen nicht zutrifft“, erklärt der Leiter der Studie Professor Dr. Hubert Schorle.

Schorle leitet die Abteilung für Entwicklungspathologie am Institut für Pathologie der Universität Bonn. Zusammen mit seinen Mitarbeitern und in Kooperation mit Kollegen am Caesar Institut in Bonn und an der Universität Gießen hat er die Rolle der Protamine bei der Spermienreifung genauer unter die Lupe genommen. Dazu bedienten sich die Wissenschaftler der CRISPR-Cas9-Genschere, einer Methode, die seit wenigen Jahren die Forschung im Bereich der Lebenswissenschaften revolutioniert. Mit ihr lassen sich gezielt und effizient Gene aus dem Erbgut herausschneiden und damit die Genfunktion zerstören.

Verpackungsgen gezielt zerstört

Die meisten Lebewesen verfügen über zwei Kopien jedes Gens. „Wir haben in unseren Experimenten Tiere erzeugt, bei denen gezielt eines der Protamin-2-Gene entfernt wurde“, erklärt Schorles Mitarbeiter Simon Schneider, der einen großen Teil der Arbeiten durchgeführt hat. „Obwohl die männlichen Versuchstiere nur noch eine Genkopie besaßen und als Folge deutlich weniger Protamin-2 produzierten, hatten sie normale Spermien und waren weiterhin fruchtbar.“

Sollte sich dieses Ergebnis auch beim Menschen bestätigen, müssten die Reproduktionsmediziner umdenken: In Fruchtbarkeits-Untersuchungen beim Mann kommen heute unter anderem Tests zum Einsatz, die die Menge von Protamin-1 und Protamin-2 messen. Wenn die beiden Verpackungs-Moleküle nicht in einem bestimmten Mengenverhältnis vorkommen, gilt das als Hinweis auf eine schlechte Spermienqualität. „Diese These muss nun wohl auf den Prüfstand“, betont Schneider.

Generell weiß man noch zu wenig darüber, wie die beiden Protamine bei der Verpackung zusammen spielen. „Unseren Ergebnissen zufolge müssen zwar beide Proteine vorhanden sein“, sagt Professor Schorle. „In welchem Mengenverhältnis die Protamine vorliegen, scheint aber in einem gewissen Rahmen egal zu sein.“

Publikation:
Simon Schneider, Melanie Balbach, Jan Jikeli, Daniela Fietz, Daniel Nettersheim, Sina Jostes, Rovenna Schmidt, Monika Kressin, Martin Bergmann, Dagmar Wachten, Klaus Steger & Hubert Schorle: Re-visiting the Protamine-2 locus: deletion, but not haploinsufficiency, renders male mice infertile; Scientific Reports; DOI: 10.1038/srep36764

Kontakt:
Prof. Dr. Hubert Schorle
Institut für Pathologie der Universität Bonn
Telefon: 0228/287-16342
E-Mail: schorle@uni-bonn.de

Bilder:
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Injektion der CRISPR-Cas9-Genschere in Eizellen der Maus
Das Monitorbild zeigt die Injektion der CRISPR-Cas9-Genschere in Eizellen der Maus. Simon Schneider und Professor Schorle diskutieren an der Injektionsanlage.
(C) Sina Jostes, Abteilung Entwicklungspathologie, Universität Bonn
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