Spektrum der Wissenschaft Spezial - Biologie Medizin Hirnforschung Nr3 2017

Urkeim-

zelle

Genom enthält

funktions-

fähiges Gen.

reife Eizelle

dem Patienten

entnommene

Spermatogonien

Getestete

Spermatogonien

kommen zurück

in den Patienten-

hoden.

therapeutische

DNA

Spermato -

gonie

(Stammzelle)

blockierte

Spermien-

reifung

Für die Spermien-

entwicklung

wichtiges Gen

funktioniert nicht.

primärer Spermatozyt

sekundäre Spermatozyten

Spermatiden reife Spermien

Spermatogonie

Läuft dieser Prozess

nicht ab, entstehen

keine Spermien.

Nach-

wuchs

CRISPR-

Werkzeug (gelb)

Angriff auf die Keimbahn

Chinesische Wissenschaftler haben bereits versucht, die Gene menschlicher
Emb ryonen zu Forschungszwecken zu verändern. Außerdem gehen sie der Frage
nach, wie man Gene in Keimzellen (Ei- oder Samenzellen) modifizieren kann – das
Resultat würde an die nächste Generation weitergegeben. Ein potenzieller Weg
verläuft über Stammzellen, die Samenzellen erzeugen; dies könnte zu Therapien für
männliche Unfruchtbarkeit (unten) sowie ver schiedene Einzelgenerkrankungen
führen. Im Jahr 2015 korrigierten chinesische Forscher beispielsweise mit einem
solchen Verfahren eine Mutation, die bei Mäusen grauen Star entstehen lässt.

Mit Genveränderung

Derzeit wird an Tieren ein Korrektur­

verfahren erprobt: Man entnimmt

defekte Spermatogonien aus un­

fruchtbaren Männchen und ersetzt

das funktionsunfähige Gen durch

die intakte Version. Die Methode

hat den Vorteil, dass man die ver­

änder ten Stammzellen sowohl auf

das richtig eingebaute Gen als

auch auf »Fehltreffer« hin testen

kann. Zellen, die den Sicherheits­

check bestehen, werden dem

Patienten wieder eingepflanzt und

machen ihn fruchtbar. Die gene­

tische Korrektur würde dann aller­

dings auch an die nächste Gene­

ration weitergegeben; die Keimbahn

wäre dauerhaft verändert.

Einbau therapeu-

tischer DNA, hier mit

Hilfe der CRISPR/

Cas9-Methode, bei

der das Enzym Cas9

die DNA an einer

präzise bestimmten

Stelle schneidet.

Ohne Genveränderung

Bei gesunden Männern produ­

zieren die Spermatogonien,

spezia lisierte Zellen in den Hoden,

jeden Tag Millionen von Samen­

zellen. In vielen Fällen männ­

licher Unfruchtbarkeit unterbricht

ein funktionsunfähiges Gen den

komplizieren Reifungsprozess

der Samenzellen. Männer mit

einer solchen nichtobstruktiven

Azoospermie produzieren keine

Samenzellen und können des­

halb auch keine Kinder zeugen.

Cas9

JEN CHRISTIANSEN / SCIENTIFIC AMERICAN SEPTEMBER 2016; BEARBEITUNG: SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT