Samstag, 04. Dezember 2021

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Das Prinzip Jungfernzeugung

Biologie. - Wasserflöhe tun es, Blattläuse, Bienen, einige Eidechsenarten, und sogar Truthennen: Wenn kein Männchen in der Nähe ist, pflanzen sich die Weibchen ohne deren Hilfe fort, durch die so genannte Jungfernzeugung. Das zeigt: Auch unbefruchtete Eizellen können zu Embryonen reifen. Hamburger Wissenschaftler haben auf diese Weise bereits transplantierbares Gewebe gewonnen.

Von Hellmuth Nordwig | 29.04.2008

Bei Säugetieren ist eine Jungfernzeugung nicht möglich. Und das, obwohl auch die Eizellen von Menschen immer wieder spontan beginnen, sich zu teilen, sagt Wolfram Zimmermann, Professor für Pharmakologie an der Universität Hamburg:

"Diese Eizellen sind dann aber nicht in der Lage, einen Embryo zu entwickeln, weil sie einen Defekt aufweisen, der es ihnen nicht ermöglicht, sich in die Gebärmutter einzunisten. "

Denn es fehlen bestimmte Oberflächenstrukturen, die normalerweise erst nach einer Befruchtung entstehen. Doch wenn die Forscher in die chemische Trickkiste greifen, können sie den Eizellen eine Befruchtung vorgaukeln.

"Bei der normalen Befruchtung berührt das Spermium die Eizelle. Diese Berührung führt dazu, dass es zu Änderungen der Kalziumkonzentrationen in der Zelle kommt. Das kann man chemisch nachspielen, indem man Strontiumchlorid auf eine Eizelle gibt oder Ethanol, Alkohol. Bei Tieren geht das auch alleine durch Anpieksen der Eizelle. Danach muss man dann verhindern, dass sich ein Teil der DNS ausschleust aus der Eizelle."

Das ist bei einer richtigen Befruchtung der Fall: Die Zelle wirft eine Hälfte des Erbguts der Mutter über Bord, damit Platz ist für das väterliche Erbgut. Mit einem weiteren Trick gelingt es aber, dass die Eizelle das vollständige Erbmaterial der Mutter bei sich behält. Wenn sich diese Zelle weiter teilt, entsteht ein Embryo durch Jungfernzeugung. Schon vor Jahren haben Wissenschaftler bei Mäusen und Affen aus solchen Embryonen Stammzellen isoliert. Doch eine Frage war noch offen: Würde es möglich sein, aus diesen quasi jungfräulichen Stammzellen Ersatzgewebe zu gewinnen? Das ist ja das Ziel der Stammzellforschung: Zum Beispiel Herzmuskelzellen bereitzustellen, die nach einem Infarkt transplantiert werden können. Wolfram Zimmermann hat untersucht, ob sich Mäuse-Stammzellen, die er nach einer Jungfernzeugung erhält, dafür eignen.

"Diese Zellen können dann in Kultur genommen werden und bilden zu etwa einem Prozent Herzmuskelzellen aus. Dieser Prozess ist noch sehr ineffektiv. Wir markieren die Zellen genetisch. Dadurch ist es möglich, diese Zellen, sobald sie zu einer Herzmuskelzelle werden, herauszufischen."

Andere Gruppen konnten weitere Zellarten aus Stammzellen gewinnen, die aus einer Jungfernzeugung hervorgegangen waren. Zum Beispiel Nervenzellen. An Ratten hat Wolfram Zimmermann schließlich demonstriert: Diese Stammzellen kann man so weit ausreifen lassen, dass aus ihnen ein transplantierbares Gewebe entsteht.

"Wir stellen Herzmuskelbeutel her aus Gussformen, in die füllen wir Herzmuskelzellen und Bindegewebe ein. Dann bilden sich spontan in diesen Gussformen schlagende Beutel. Die stülpen wir über das Herz und nähen die dann an der oberen Seite des Herzens fest."

Dadurch unterstützen die Ärzte den Herzmuskel der Ratten nach einem Infarkt – und langfristig streben sie das auch bei Menschen an. Denn auch menschliche embryonale Stammzellen könnten durch Jungfernzeugung gewonnen werden. Dieses Ergebnis hat - unfreiwillig - das gefälschte Klonexperiment aus Südkorea geliefert: Hwang Woo Suk hatte im Jahr 2004 embryonale Stammzellen nämlich nicht durch Klonen erhalten, wie er behauptete. Erst im vergangenen Sommer ergab eine genaue Analyse des Erbguts dieser Zellen, dass sie aus einer Jungfernzeugung entstanden waren. Bis zu einem ausgewachsenen Menschen können sich diese Zellen aber nicht entwickeln – dafür ist das Erbgut beider Eltern nötig. Unter ethischen Gesichtspunkten sind diese Zellen also möglicherweise nicht so problematisch wie andere embryonale Stammzellen. Doch egal, woher die Zellen stammen: Der Weg bis zur medizinischen Anwendung ist noch weit. Denn es gibt noch ein großes Problem zu lösen: Aus embryonalen Stammzellen entstehen leicht Tumore.