Forscher am Francis Crick Institute haben spezifische Gene auf dem Y-Chromosom identifiziert, die die Spermienentwicklung regulieren und die männliche Fertilität bei Mäusen beeinflussen. Dieser Durchbruch könnte Aufschluss darüber geben, warum einige Männer nicht genügend Spermien produzieren und unfruchtbar sind.
Der Mensch hat 23 Chromosomenpaare, einschließlich Geschlechtschromosomen (XX bei Frauen und XY bei Männern). Während andere Chromosomen Tausende von Genen enthalten, hat das Y-Chromosom nur einige Dutzend. Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift 'Science', verwendete dreizehn Mausmodelle mit verschiedenen gelöschten Y-Chromosomgenen, um deren Auswirkungen auf die Fertilität zu bewerten.
Das Team bewertete die Fortpflanzungsfähigkeit von erwachsenen Mäusen, indem es die Nachkommenanzahl, die Spermienproduktion sowie die Morphologie und Beweglichkeit der Spermien beobachtete. Mehrere essentielle Gene für die Fortpflanzung wurden identifiziert: Ihre Löschung führte zu einem Mangel oder einer Reduktion von Spermien, zu Ausfällen bei der Produktion von Spermatogonien-Stammzellen oder zu Anomalien in der Form und Bewegung der Spermien.
Interessanterweise hatten einige Gene keinen individuellen Einfluss auf die Fertilität, aber ihre gemeinsame Löschung führte zu abnormalen Spermien. Dies wurde bei drei Genen beobachtet, die die AZFa-Region des menschlichen Y-Chromosoms modellieren, dessen Löschung eine häufige Ursache für schwere männliche Unfruchtbarkeit ist.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass viele Gene des Y-Chromosoms komplementäre Rollen in der Fertilität haben, die sich gegenseitig kompensieren, wenn eines fehlt. Dies erklärt, warum bestimmte Formen der Unfruchtbarkeit durch die gleichzeitige Löschung mehrerer Gene verursacht werden können.
Darüber hinaus sind einige Gene des Y-Chromosoms auch in Organen wie dem Herzen und dem Gehirn aktiv, was bei Krankheiten wie Alzheimer oder Krebs von Bedeutung sein könnte, insbesondere bei älteren Männern, die Y-Chromosomen im Blut aufgrund von Fehlern bei der Zellteilung verlieren.
Jeremie Subrini, der Hauptautor, weist darauf hin, dass die Forschung zeigt, dass mehr Gene des Y-Chromosoms für die Fertilität erforderlich sind, als zuvor gedacht. Während einige entscheidend sind, haben andere kumulative Effekte. Historisch, so sagt er, 'wurde das Y-Chromosom missverstanden; wir wissen jetzt, dass es essentiell ist.'
Der Senior-Autor James Turner fügt hinzu, dass 'Unfruchtbarkeit 1 von 6 Paaren betrifft, und in vielen Fällen sind genetische Faktoren, insbesondere solche, die mit dem Y-Chromosom verbunden sind, die Ursache. Diese Arbeit eröffnet die Möglichkeit, das Y-Chromosom bei mehr Individuen zu sequenzieren, um unbekannte Ursachen männlicher Unfruchtbarkeit zu identifizieren. Mit weiteren Forschungen könnten wir fehlende Gene in spermienproduzierenden Zellen ersetzen, um Paaren durch IVF zu helfen.'