Aufklärung der Rolle von Y-Chromosom-Genen bei der männlichen Fruchtbarkeit

Forscher am Crick haben herausgefunden, welche Gene auf dem Y-Chromosom die Entwicklung von Spermien regulieren und die Fruchtbarkeit bei männlichen Mäusen beeinflussen. Diese Forschung könnte helfen, zu verstehen, warum manche Männer nicht genug Spermien produzieren und unfruchtbar sind.

Mehrere Y-Gene für die Fortpflanzung von entscheidender Bedeutung

Männer haben in der Regel eine Kopie des Y-Chromosoms und eine Kopie des X-Chromosoms, während Frauen in der Regel zwei X-Chromosomen haben. Wissenschaftler wissen, dass das Y-Chromosom für die männliche Fruchtbarkeit unerlässlich ist, aber welche Gene am wichtigsten sind, und wie sie funktionieren, ist weniger klar. In einer in Science veröffentlichten Studie hat ein Forschungsteam am Crick diese Frage gelöst, indem es dreizehn verschiedene Mausmodelle erzeugte, bei denen jeweils unterschiedliche Y-Gene entfernt wurden, und deren Fruchtbarkeit untersuchte.

Die Forscher untersuchten die Fähigkeit dieser erwachsenen Mäuse zur Fortpflanzung, einschließlich der Anzahl der Nachkommen, der Anzahl der produzierten Spermien sowie des Aussehens und der Beweglichkeit der Spermien. Sie stellten fest, dass mehrere Y-Gene für die Fortpflanzung von entscheidender Bedeutung waren. Wenn diese Gene entfernt wurden, konnten die Mäuse keine Jungen zeugen, da keine oder nur eine geringe Anzahl von Spermien vorhanden war, kein Reservoir an Spermienstammzellen gebildet wurde oder die Spermien eine abnormale Form oder Bewegung aufwiesen.

Interessanterweise hatten einige andere Gene keine Auswirkungen, wenn sie einzeln entfernt wurden, führten jedoch zur Bildung abnormaler Spermien, wenn sie zusammen entfernt wurden. Dies war der Fall bei einer Gruppe von drei Genen, die beim Menschen eine Region des Chromosoms namens AZFa modellieren. AZFa-Deletionen sind eine häufige Ursache für die schwersten Fälle männlicher Unfruchtbarkeit, aber es war schwierig zu sagen, welche Gene in der Region dafür verantwortlich sind. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass viele Y-Gene eine Rolle bei der Fruchtbarkeit spielen und sich gegenseitig kompensieren können, wenn ein Gen verloren geht. Dies bedeutet auch, dass einige Fälle von Unfruchtbarkeit wahrscheinlich darauf zurückzuführen sind, dass mehrere Gene gleichzeitig gelöscht werden.

In der Vergangenheit wurde das Y-Chromosom missverstanden

Einige Y-Gene regulieren nicht nur die Spermienbildung, sondern sind auch in anderen Organen wie dem Herzen und dem Gehirn aktiv, wo sie möglicherweise sehr wichtig sind. Außerdem können einige Männer mit zunehmendem Alter aufgrund von Fehlern bei der Zellteilung ihre Y-Chromosomen im Blut verlieren. Dieser Verlust wird mit Erkrankungen wie Alzheimer oder Krebs in Verbindung gebracht. Daher versucht das Labor nun zu verstehen, was in anderen Organen der Mäuse mit Y-Gendeletionen geschieht.

Jeremie Subrini, Postdoktorand im Labor für Biologie der Geschlechtschromosomen am Crick und Erstautor, sagte: „Unsere Forschung hat gezeigt, dass für die Fruchtbarkeit von Mäusen mehr Y-Gene erforderlich sind als zunächst angenommen. Wir haben festgestellt, dass einige Gene von entscheidender Bedeutung sind, während andere eine kumulative Wirkung haben. In der Vergangenheit wurde das Y-Chromosom missverstanden. Lange Zeit wurde angenommen, dass es bei Erwachsenen nicht essentiell ist, und einige gingen sogar davon aus, dass es ganz verschwinden würde. Wir wissen jetzt, dass dies eindeutig nicht der Fall ist!“

Fehlende Gene in den Zellen ersetzen, die Spermien bilden

Laut James Turner, Principal Group Leader des Sex Chromosome Biology Laboratory am Crick und leitender Autor, ist Unfruchtbarkeit ein großes Problem, da jedes sechste Paar Schwierigkeiten hat, ein Kind zu bekommen. In einem erheblichen Teil der Fälle sind genetische Faktoren, insbesondere solche, die das Y-Chromosom betreffen, die Ursache. Allerdings war es laut dem Forscher schwierig, die Details zu bestimmen, was zum Teil darauf zurückzuführen ist, dass die Sequenzierung und Untersuchung des Y-Chromosoms technisch anspruchsvoll war.

Jetzt, da die Forscher die Y-Gene genauer kennen, ist es wichtig, das Y-Chromosom bei mehr Personen zu sequenzieren, um möglicherweise ungeklärte Ursachen für männliche Unfruchtbarkeit aufzudecken. Mit mehr Forschung lassen sich vielleicht eines Tages fehlende Gene in den Zellen ersetzen, die Spermien bilden, um Paaren durch eine IVF zu helfen, Nachwuchs zu bekommen.