• Leidet ein Paar an Unfruchtbarkeit, wird oftmals der männliche Faktor als Ursache außen vorgelassen. Und doch ist er in mehr als der Hälfte der Fälle verantwortlich für die Probleme der Fertilität

• Die Abteilung für Andrologie der Klinik CREA hat eine neue Methode zur Analyse der spermatischen DNA-Fragmentierung entwickelt, Dank der es möglich ist, Auffälligkeiten in der Integrität des genetischen Materials der Spermien zu identifizieren.

Bei mindestens der Hälfte aller Paare, die an Unfruchtbarkeit leiden, liegt die Ursache in männlicher Seite. Trotz dieser Erkenntnis werden bei Schwangerschaftsmisserfolgen der Großteil an Untersuchungen bei der Frau durchgeführt. Die Behandlung des Mannes beschränkt sich oftmals auf eine routinemäßige Samenanalyse, deren Ergebnis dann die Behandlungsart der assistierten Reproduktion bestimmt, ohne dateinäher auf die Ursachen für die verminderte Spermaqualität einzugehen.

In diesem Zusammenhang fanden Fachleute der Abteilung für Andrologie der Klinik CREA, Ärztezentrum für assistierte Reproduktion in Valencia, eine neue Methode heraus, mit der man die Existenz von Veränderungen in der Integrität der spermatischen DNA analysiert. Hierbei handelt es sich um Brüche, die sich auf beide Stränge des Moleküls auswirken, auf der sich die genetische Information, welche vom Spermium zur Eizelle transportiert werden soll, befindet.

Diese Schäden können die Ursache für wiederholte Aborts oder Implantationsfehlschläge nach einer Behandlung der assistierten Reproduktion bilden. Ein erhöhtes Vorhandensein von Brüchen im Doppelstrang der spermatischen DNA, steht in direkter Verbindung mit einer verringerten Befruchtungsrate, worunter auch die Methode der intrazytoplasmatischen Spermieninjektion (ICSI) fällt. Auch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Stillstand der Embryonenentwicklung eintritt, beschreibt es Herr Dr. Ruíz Zorro, Co-Direktor in CREA und Direktor der Abteilung für Andrologie in CREA.

"Wir wissen heute, dass bestimmte Pathologien existieren, welche diese Brüche in der spermatischen DNA hervorrufen. Je mehr Beschädigungen vorliegen, umso geringer ist die Integrität des genetischen Materials, und folglich die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Schwangerschaft, gewährleistet. Betreffen die Brüche beide DNA-Stränge, beherbergt dies zusätzlich ein genetisches Risiko für die Nachkommenschaft.

Es ist ausschlagend, die Ursache der Fragmentierung zur ermitteln und die Art der Brüche zu analysieren, um eine genaue Prognose bei Paaren mit Unfruchtbarkeit männlichen Ursprungs zu verbessern."

Brüche der DNA ist ein Ereignis natürlicher Herkunft. Sie werden von den Zellen des menschlichen Körpers delektiert und wenn möglich, repariert, oder im gegenteiligen Fall vernichtet. Dieser Vorgang ist Teil des physiologischen Prozesses der Zellrenovierung und Kontrolle jener Zellen, die Veränderungen aufweisen.

Die DNA ist ein Molekül, welches die genetische Information trägt. Sie besteht aus zwei identischen Strängen. Fragmentiert eine der beiden Stränge, so wird der Schaden von der Zelle erkannt und durch Kopieren der Information des identischen Strangs repariert. Sind beide DNA-Stränge vom Schaden betroffen, kann der Reparaturprozess komplizierter verlaufen. Die Zelle hat in den häufigsten Fällen jedoch die Möglichkeit, die Information des anderen Chromosomenpaares zu kopieren, da in allen Zellen die Chromosomen ebenfalls doppelt vorhanden sind.

Bei den Eizellen und Spermien ist dies jedoch nicht der Fall, erklärt Herr Dr. Ruíz Jorro. Sie besitzen lediglich eine Kopie von jedem Chromosom. Kommt es demnach zu Brüchen im Doppelstrang, ist das Erstellen einer fehlerhaften Kopie besonders dann wahrscheinlich, wenn sich beide Enden der defekten DNA vereinen, dabei ein Teil der genetischen Information verloren geht und Mutationen entstehen lässt.

Die Integrität der Zell-DNA, die Reparatur der entstandenen Brüche und deren Auswirkungen, sind wachsende Bestandteile der Forschung, insbesondere deren Verbindung zur Entstehung von Krebs. Die Ursache vieler Tumore liegt in der fehlenden Identifikation der Schäden, welche Ursprung einer fehlerhaften Vernichtung der Zelle sein können und somit in ein unkontrolliertes Zellwachstum übergehen kann. Betrifft die Fragmentierung beide DNA-Stränge gibt es mehr Zellen mit Mutationen. Diese wiederum führen dazu, dass der Krebs heterogen ist und eine schlechtere Prognose zur Folge hat. Diesem Sachverhalt zu Grunde liegt die Wichtigkeit zur Erforschung und Differenzierung der Brüche im Einzel- oder Doppelstrang der DNA im ontologischen Bereich.

Die Spermien verfügen nicht nur über eine Kopie jeden Chromosoms, sondern ihre gesamte DNA befindet sich in einem weit kleineren Raum im Vergleich zu anderen Zellen. Es ermöglicht ihnen, die gesamte genetische Information bis hin zur Eizelle zu transportieren.

Der Größenverlust führt dazu, dass ein Teil wichtiger Mechanismen zur DNA-Reparatur bei vorhandenen Schäden verloren geht. Die Spermien sind außer Stande die Brüche zu korrigieren. Sie werden von ihnen jedoch identifiziert und nach Eintreten in die Eizelle von dieser erkannt und repariert.

Je nachdem wieviel DNA bei einem Bruch verloren geht und deren Reparatur durch Vereinigung der beschädigten Enden, kann der Embryo Träger genetischer Veränderungen werden. Darunter fallen Veränderungen wie die Deletion (Teilverlust der DNA-Information), Mutationen (Modifikationen in der DNA-Anordnung) oder Aneuploidien (Vorhandensein anormaler Chromosomenzahl), erklärt Herr Dr. Juíz Jorro.

Die Fragmentierung der spermatischen DNA kann anhand zahlreicher Methoden bestimmt werden. Nichtsdestotrotz ist der Großteil von ihnen kostspielig und braucht ein hoch ausgebildetes und spezialisiertes Personal. "Aus diesem Grund beginnen wir in CREA mit der Erforschung und Entwicklung einer einfachen, zuverlässigen und reproduzierbaren Methode", stellt Herr Dr. Juíz Jorro dar.

Das in CREA entwickelte Verfahren basiert auf der Markierung der Spermien-Histonen, eine Komponente der DNA, welche sich bei einem  Doppel-Bruch in diesem Bereich der DNA verändert. Es handelt sich um ein Markierungssystem, welches häufig in anderen Zellen des Organismus verwendet wird. "Das Durchführen dieses Verfahrens bei Spermien stellt jedoch durch deren außerordentlich komprimierte DNA (hunderte Male mehr komprimiert als andere somatische Zellen) eine weit größere Schwierigkeit dar. Letztendlich fanden wir einen Weg heraus, der unserem Team viel Zeit und Kraft abverlangte", argumentiert der Doktor.

Die neue Analysemethode wurde von den Fachleuten CREA´s im Kongress der Gemeinde für die Studie der Biologie in der Reproduktion (ASEBIR) Ende vergangenen Jahres der wissenschaftlichen Gemeinde präsentiert. Sie wird ebenso in den folgenden Tagen während des 32. Nationalen Kongress der Spanischen Gesellschaft für Fertilität (SEF, 16. bis 18. Mai) dargestellt. Die Methode erlaubt eine Verbesserung in der Aufdeckung von Problemen der Fruchtbarkeit männlicher Herkunft und die Möglichkeit eine effizientere und sichere Behandlung zu erhalten.

"Mit Hilfe der Studie in unserem Labor haben wir nicht nur geschafft eine einfache Methode zur Bestimmung von Defekten im Spermium mit Brüchen im Doppelstrang zu entwickeln, sondern auch den möglichen Zusammenhang zu vorhandenen Aneuploidien und den Erfolgen der Behandlungen der Reproduktion herzustellen. Darunter finden wir Konzepte wie die der Auslösung der Eizellaktivierung, Befruchtungsrate, Teilungsrate, Rate zur Bildung der Blastozysten, Rate von euploiden Embryonen, Implantationsrate, klinische Schwangerschaftsrate, Abortrate, Geburtenrate und Anomalienrate bei Neugeborenen", fasst Herr Dr. Ruíz Jorro zusammen.