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Freitag, 21.07.2017
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Forscher ersetzen Mitochondrien einer menschlichen Eizelle

Eingriff in die Keimbahn soll Weitergabe erblicher Krankheiten verhindern

Zum ersten Mal haben Forscher das komplette mitochondriale Erbgut einer menschlichen Eizelle ausgetauscht. Sie verpflanzten dafür den Zellkern einer Eizelle in die entkernte Hülle einer anderen. Mit diesem Verfahren lassen sich krankmachende, außerhalb des Zellkerns in den Mitochondrien gespeicherte Gene durch gesunde ersetzen. Dadurch könne man verhindern, dass erbliche Krankheiten von der Mutter an ihre Nachkommen weitergegeben werden, berichtet das US-amerikanische Forscherteam im Fachmagazin "Nature".
Injektion eines Zellkerns in eine Eizelle

Injektion eines Zellkerns in eine Eizelle

Im Experiment war es den Wissenschaftlern gelungen, einige der genetisch veränderten Eizellen zu befruchten und gesunde Frühstadien menschlicher Embryonen aus ihnen zu züchten. Diese besaßen die Chromosomen ihrer leiblichen Eltern, aber die Mitochondrien-Gene der fremden Eizellhülle. Dass diese Form der Gentherapie beim Menschen grundsätzlich möglich sei, habe man damit erstmals demonstriert, sagen die Forscher.

"Wir durften die menschlichen Embryonen nicht weiter als bis zum frühen Mehrzellstadium entwickeln lassen, aber das Ergebnis zeigt, dass dieses Verfahren ein gangbarer Weg wäre, um die Übertragung mitochondrialer Krankheiten zu verhindern", sagt Studienleiter Shoukhrat Mitalipov von der Oregon Health & Science University in Portland. Wie die Forscher berichten, wurden Rhesusaffen, die sie im Jahr 2009 durch diesen Zellkern-Transfer erzeugten, gesund geboren und haben sich seither normal entwickelt. Weil genetische Veränderungen der Eizelle nicht nur das Erbgut eines Einzelnen verändern, sondern auch das aller seiner Nachkommen, sind solche Eingriffe in die Keimbahn des Menschen in Deutschland und vielen anderen Ländern bisher verboten. Als Keimbahn werden die Organe und Zellen bezeichnet, die der Fortpflanzung dienen und deren Erbgut an die nächste Generation weitergegeben wird.

Diese Grafik zeigt die Schritte, mit denen die Forscher einer Eizelle zu neuer, gesunder Mitochondrien-DNA verhelfen

Diese Grafik zeigt die Schritte, mit denen die Forscher einer Eizelle zu neuer, gesunder Mitochondrien-DNA verhelfen

Krankmachende Mutationen im Zell-Kraftwerk


Der größte Teil unseres Erbguts liegt im Zellkern und wird von den Eltern an ihre Kinder weitergeben. Ein sehr viel kleinerer Teil liegt in den Kraftwerken der Zelle, den Mitochondrien. Da Spermien nur ihren Zellkern bei der Befruchtung übertragen, stammen die Mitochondrien jedes Menschen aus dem Zellplasma der mütterlichen Eizelle. Ähnlich wie in der Kern-DNA können auch in der Mitochondrien-DNA Defekte und krankhafte Veränderungen auftreten. Durch solche mitochondrialen Mutationen könne ein Kind mit schwerwiegenden Erkrankungen geboren werden, darunter Taubheit, Diabetes Typ 1, Herzkrankheiten und neurologische Störungen, erklärt Mitalipov.


Schätzungsweise eines von 5.000 bis 10.000 Kindern werde mit einer mitochondrialen Erbkrankheit geboren, allein in den USA seien es bis zu 4.000 Kinder jährlich. Eine Heilung gebe es für diese Krankheiten bisher nicht, schreiben die Forscher. Sie hätten daher nach einer Therapie gesucht, die von vornherein verhindere, dass die krankmachenden Mutationen an die Nachkommen weitergegeben werden.

Für ihre Studie nutzten die Wissenschaftler 106 Eizellen von freiwilligen Spenderinnen. Bei 65 davon entnahmen sie den Zellkern und übertrugen ihn in die entkernte Hülle einer jeweils anderen Eizelle. Die Hülle enthielt neben dem Zellplasma auch die Mitochondrien. Die auf diese Weise neu kombinierten Eizellen befruchteten die Forscher mit jeweils einem Spermium. 13 Zellen entwickelten sich erfolgreich zum Mehrzellstadium weiter, ohne dass die Verpflanzung bleibende Schäden an Zellkernen oder Mitochondrien hinterließ, wie Mitalipov und seine Kollegen berichten. In allen Fällen hätten die entstandenen Embryonen wie gewünscht nur die mitochondriale DNA der Spender-Eihülle enthalten. (doi:10.1038/11647)
(Nature, 25.10.2012 - NPO)
 
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