Posted in: Genetik, Medizin 20. Juli 2012 12:39 Weiter lesen →

Was in Spermien steckt

Grafik zeigt Spermien mit eiförmigem Kopf und langem Schwanz, in Formation schwimmend über einem Netzwerk feiner Kanäle Wie die kostbare Fracht der Spermien zusammengestellt wird, hat eine amerikanische Forschergruppe erstmals im Detail ermittelt. Den Wissenschaftlern gelang es, das Genom von 91 einzelnen Samenzellen eines Mannes zu analysieren. Auf diese Weise konnten sie nachvollziehen, wie die vom Vater bzw. von der Mutter geerbte DNA in das Erbmaterial für die nächste Generation eingeht.

Grafik: Layla Lang, layla@laylalang.com

Die Resultate verdeutlichten die enorme genetische Vielfalt, die bei der Bildung der Samenzellen generiert werde, schreiben Stephen Quake von der kalifornischen Stanford University und seine Kollegen im Fachblatt „Cell“. Nach Ansicht der Biologen, Mediziner und Physiker könnte ihre Analysemethode auch genutzt werden, um die Ursachen von Kinderlosigkeit genauer zu bestimmen und um das Genom einzelner Krebszellen zu untersuchen.

Quake und Kollegen verwendeten tiefgefrorenes Sperma eines 40-jährigen Familienvaters, dessen Erbgut bereits vollständig sequenziert worden war. Mit einem von hauchdünnen Flüssigkeitskanälen durchzogenen Chip isolierten die Forscher einzelne Samenzellen, um sie dann aufzubrechen und die enthaltenen Erbgutstränge für eine gründliche Analyse zu vervielfältigen. Die diffizile Operation war in 91 Fällen erfolgreich.

Die Resultate bestätigten die Annahme, dass die je 23 mütterlichen bzw. väterlichen Chromosomen gleichberechtigt auf die Spermien aufgeteilt werden – entsprechend fast 9 Millionen verschiedenen Kombinationen. Während dieser Aufteilung können einander entsprechende Chromosomen zudem DNA-Abschnitte untereinander austauschen. Die Forscher konnten insgesamt 2.075 Fälle einer solchen Rekombination nachweisen, bei denen teils mehr als 1 Million Basenpaare große Abschnitte das Chromosom gewechselt hatten. Pro Chromosom hatten sich darüber hinaus rund 30 Punktmutationen, bei denen ein einzelner DNA-Baustein ausgetauscht wird, in das Erbgut eingeschlichen.

Bei der komplizierten Umverteilung der Chromosomen unterlaufen den Zellen im Hoden regelmäßig Fehler. Neben den 91 Spermien mit vollständigem Erbgut fanden die Forscher 8 weitere, denen einzelne oder mehrere Chromosomen fehlten. Der Anteil solcher aneuploider Spermien von rund 10 Prozent stimme mit den Ergebnissen früherer Studien überein, schreiben Quake und Kollegen. Zwar werde der Wert für weibliche Eizellen auf 20 bis 30 Prozent geschätzt, so die Forscher, „genomische Defekte auf der männlichen Seite tragen jedoch im bedeutenden Maß zum Fehlschlagen einer Empfängnis bei“.

Forschung: Jianbin Wang, Christina Fan, Barry Behr und Stephen R. Quake, Department of Bioengineering, Department of Obstetrics und Department of Applied Physics, Stanford University, Stanford

Veröffentlichung Cell, Vol. 150, 20. Juli 2012, pp 402–12, DOI 10.1016/j.cell.2012.06.030

WWW:
Quake Group, Stanford University
Spermatogenese
Meiose

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Samenergüsse steigern Spermienqualität

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