Der Erfolg der In-vitro-Fertilisation hängt von vielen Faktoren ab, einer davon ist die Lebensfähigkeit der Spermien. Eine neue Studie der University of Illinois Urbana-Champaign dokumentiert eine neue Methode zur Auswahl lebensfähiger Spermien und zur Verlängerung ihrer Lebensfähigkeit im Labor, wodurch eine Quelle der Variabilität während des Prozesses reduziert wird.
„Der Eileiter der Frau hat die Fähigkeit, die Lebensdauer der Spermien zu verlängern, die wir bisher in der IVF nicht nachbilden konnten. Im Jahr 2020 haben wir entdeckt, dass komplexe Zucker, so genannte Glykane, die Bestandteile des Eileiters sind, die Spermien binden, speichern und am Leben erhalten können“, sagte der leitende Studienautor David Miller, Professor in der Abteilung für Tierwissenschaften, Teil desCollege of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences in Illinois.
Millers Gruppe arbeitete mit Chemikern zusammen, um Hunderte von Eileiter-Glykanen auf ihre Fähigkeit zu testen, Schweinespermien zu binden, und entschied sich für ein so genanntes sulfatiertes Lewis-X-Trisaccharid (suLeX), das sie weiter testeten. Sie konzentrierten sich auf Schweinespermien nicht nur als Konzeptnachweis für künftige Studien am Menschen, sondern auch, weil die Tierhaltung ebenfalls auf IVF angewiesen ist. Bei der In-vitro-Fertilisation von Schweinen befruchten oft mehrere Spermien einzelne Eizellen, was zu unfruchtbaren Embryonen führt. Die Hoffnung bei der Verwendung von Glykanen war, dass sich weniger freischwimmende Spermien gleichzeitig den Eiern nähern und diese befruchten würden.
Die Forscher brachten suLeX auf dem Boden von Kulturschalen an und fügten dann Spermien hinzu. Die Spermien hatten 30 Minuten Zeit, um an den Verbindungen zu haften, bevor die Forscher mit der Zugabe von Eiern begannen und diese 0, 6, 12 oder 24 Stunden später einführten.
„Durch die Zugabe von Eiern zu späteren Zeitpunkten konnten wir das System testen, um festzustellen, ob suLeX die Langlebigkeit der Spermien erhöht. Im Wesentlichen haben wir festgestellt, dass wir die Befruchtungsraten über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten oder verlängern können, wodurch sich das Fenster für eine erfolgreiche IVF vergrößert“, so Miller.
Bei 0 Stunden war die IVF-Effizienz (befruchtete Zygoten im Vergleich zur Gesamtzahl der Eizellen) mit Spermien, die anfangs an suLeX gebunden waren, signifikant höher (53 %) als bei einer Kontrollgruppe ohne Eileiterverbindungen (36 %) und zwei alternativen „Kontroll“-Verbindungen (jeweils etwa 40 %).
Die Zeitverzögerungen verringerten die Befruchtungsraten für alle Gruppen, aber weniger für suLeX. In der Kontrollgruppe ohne Eileiterglykane lag die Befruchtungsrate nach 24 Stunden bei nur 1 %. Mit suLeX hingegen waren nach 24 Stunden 12 % der Eizellen befruchtet.
Die IVF-Anordnung mit suLeX-Tropfen ermöglichte es den Forschern auch, freischwimmende Spermien vor dem Einbringen der Eizellen wegzuwaschen.
„Da die Spermien sicher an die Glykanverbindung gebunden waren, konnten wir die Gesamtzahl der Spermien reduzieren, was zu weniger Fällen führte, in denen mehr als ein Spermium die Eizellen befruchtete“, so Miller.
Die grundlegende Studie könnte eines Tages den IVF-Erfolg sowohl bei Tieren als auch bei Menschen verbessern.
