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News: Neu programmierte Spermien

In den Köpfen einiger Wissenschaftler haben die Produktionsfabriken der Zukunft vier Beine und stehen auf der Weide: Schafe und Ziegen sollen Medikamente synthetisieren, und Schweine werden 'menschlicher', um jederzeit als Organspender verfügbar zu sein. Das größte technische Problem, an dem solche Träume bislang scheitern, ist die geringe Erfolgsrate bei der genetischen Manipulation der Tiere. Doch hier könnte eine modifizierte Form der künstlichen Befruchtung helfen. Zumindest im Versuch mit Mäusen konnten deutlich leichter transgene Tiere produziert werden als mit herkömmlichen Methoden.
Auf welcher Tierauktion werden schon Preise bis zu 500 000 DM für ein einziges Rind gezahlt? So hoch liegen etwa die Kosten für eine transgene Kuh heutzutage noch. Der Grund dafür ist die geringe Erfolgsrate bei der Injektion von DNA in befruchtete Eizellen: In weniger als drei Prozent der Fälle hat der Embryo die gewünschte neue Eigenschaft. Um die Quote zu steigern, wandte sich ein Forscherteam um Anthony Perry von der Hawaii School of Medicine in Honolulu der intracytoplasmatischen Spermainjektion (ICSI) zu, einem Verfahren der künstlichen Befruchtung beim Menschen. In Science vom 14. Mai 1999 beschreiben die Wissenschaftler, mit welchen Modifikationen sie tatsächlich erfolgreicher transgene Mäuse produziert haben (vollständiger Artikel).

In einem ersten Schritt entfernten sie die Schwänze von den Spermien. Anschließend wurden die Samen eingefroren oder mit Lösungsmitteln behandelt, um ihre Zellmembran aufzubrechen. Die Forscher vesetzten die Spermien mit DNA, die das Gen für ein grün fluoreszierendes Protein trug, und injizierten die Mischung in Mäuseeizellen. Bis zu 87 Prozent der daraus hervorgehenden Embryos trugen ein aktives Gen für das Protein, wie leicht am grünen Fluoreszieren unter UV-Licht zu erkennen war. Bei einer Kontrollgruppe, deren Spermien nicht durch Gefrieren oder Lösungsmittel vorbehandelt waren, zeigten nur 26 Prozent die neue Eigenschaft.

Der hohe anfängliche Prozentsatz ging im Laufe der Embryonalentwicklung jedoch zurück. Anscheinend störte das Fluoreszenzprotein den Ablauf und verursachte verstärkt spontane Aborte. Schließlich waren nur rund zwanzig Prozent der Jungmäuse Träger des Gens. Ein Wert, der nach Perrys Angaben immer noch doppelt so hoch ist wie bei dem üblichen Weg der DNA-Mikroinjektion. Ob die Methode auch bei anderen Tierarten angewandt werden kann, bleibt abzuwarten.

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