Forschende arbeiten seit Längerem daran, Embryos mit zwei biologischen Vätern zu entwickeln – ohne Beteiligung des Erbguts einer mütterlichen Eizelle. Sie nutzen dafür pluripotente Stammzellen, die aus den Spermien von männlichen Mäusen gewonnen werden. Diese Stammzellen wandeln sie in Eierstock-Organoiden zu Eizellen um oder transferieren deren Zellkern in eine kernfreie Eizelle. Diese epigenetisch männlichen Eizellen befruchten die Wissenschaftler dann mit dem Sperma einer anderen männlichen Maus und pflanzen sie in eine Leihmutter ein. Die daraus resultierenden Embryos entwickelten sich bisher jedoch nur bis zu einem gewissen Punkt und hörten dann auf zu wachsen.
Grund dafür sind schwere Entwicklungsstörungen, die entstehen, wenn die Chromosomen in der Eizelle und in der Samenzelle vom selben Geschlecht stammen. Verursacht werden sie durch sogenannte Imprinting- oder Prägungsgene. Diese regulieren durch DNA-Modifikationen die Expression anderer Gene und sorgen so dafür, dass entweder die Genkopie der Mutter oder des Vaters aktiv ist. Bei Embryos mit zwei Vätern sind jedoch manche dieser „geprägten“ Gene überaktiv, was unter anderem zu übermäßigem Organwachstum und Störungen des Milchsaugens führt.
Mäuse mit zwei Vätern überleben mit Gentechnik länger
Ein Team um Zhi-kun Li von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) in Peking hat nun erneut versucht, Mausembryos mit zwei Vätern zu generieren. Dafür veränderten sie jedoch vor der Befruchtung schrittweise bis zu 20 wichtige, durch Imprinting geprägte Gene in der Stammzelle mittels verschiedener gentechnischer Methoden. Mithilfe dieser modifizierten Stammzellen gelang es den Forschenden, lebende Mäuse mit zwei Vätern zu erzeugen, von denen einige auch erstmals das Erwachsenenalter erreichten. Je mehr der durch Prägung regulierten Gene die Forscher modifizierten, desto besser war der Entwicklungserfolg. Diese Mäuse konnten dann erstmals problemlos atmen und trinken und ihre Gene waren ähnlich aktiv wie bei Kontrollmäusen. Darüber hinaus stellten Li und seine Kollegen fest, dass die gentechnischen Veränderungen die Stammzellen stabiler und entwicklungsfreudiger machen.
Allerdings ist die Methode noch nicht sonderlich effizient, wie die Forschenden berichten. Denn nur rund zwölf Prozent der erzeugten Mausembryos entwickelten sich überhaupt so weit, dass sie geboren wurden. Von den geborenen Mäusebabys erreichten weniger als die Hälfte das Erwachsenenalter. Und auch bei denen, die das Jugendalter überlebten, traten noch Entwicklungsstörungen wie ein verändertes Wachstum auf. Die erwachsenen Mäuse lebten zudem kürzer als normale Mäuse und waren steril, weil ihre Spermien nicht lebensfähig waren, wie Li und seine Kollegen feststellten.
