Auf den ersten Blick ist es ganz simpel: Wenn durch die Verschmelzung einer Eizelle mit einem Spermium ein Embryo entsteht, bekommt er die Hälfte seines Erbguts von der Mutter, die andere vom Vater. Rein rechnerisch ließe sich dieser volle Chromosomensatz daher auch durch die Kombination zweier Eizellkerne oder zweier Spermien erreichen. Auch eine parthenogenetische Fortpflanzung ganz ohne Befruchtung wäre theoretisch möglich. Doch bei uns Säugetieren hat die Natur gegen diese Art der uniparentalen Fortpflanzung eine Sperre eingebaut. Die genomische Prägung, auch als genomisches Imprinting bekannt, sorgt dafür, dass bei vielen Genen des Embryo immer nur entweder die väterliche oder mütterliche Variante aktiv sind. Erst durch dieses geschlechtsspezifische und durch Anlagerungen an der DNA gesteuerte Muster der Genaktivität wird die gesunde Entwicklung des Nachwuchses möglich. Kombiniert man dagegen zwei Keimzellen des gleichen Geschlechts, fehlt diese verzahnte Genexpression und es kommt zu Missbildungen und dem Tod des Embryos.
Vor einigen Jahren ist es Forschern erstmals gelungen, die Sperre gegen eine uniparentale Fortpflanzung zu durchbrechen. Sie hatten bei unreifen Eizellen von Mäusen die für die genomische Prägung wichtigen Erbgutregion H19 deaktiviert und so erstmals Mäuse mit zwei Müttern erzeugt. Doch es war nur ein halber Erfolg: “Die so produzierten Mäuse zeigten Fehlbildungen und die Methode selbst ist sehr unpraktisch und schwer anzuwenden”, erklärt Seniorautor Qi Zhou vom Staatlichen Labor für Stammzell- und Reproduktionsforschung in Peking. Zudem war schon damals klar, dass längst nicht alle Genregionen bekannt sind, die die genomische Prägung und damit die Sperre gegen uniparentale Fortpflanzung bei Säugetieren kontrollieren.
Stammzelle plus Eizelle ergibt Maus mit zwei Müttern
Das hat sich jetzt geändert. Zhou und sein Team haben eine neue Methode entwickelt, um Mäuse mit zwei Müttern oder zwei Vätern zu produzieren -und das Problem der Fehlbildungen zu überwinden. Für die Studie erzeugten die Forscher zunächst haploide embryonale Stammzellen eines Mäuseweibchens – Stammzellen mit dem halben Chromosomensatz normaler Körperzellen. “Wir haben festgestellt, dass haploide embryonale Stammzellen den primordialen Keimzellen – den Vorläuferzellen von Ei und Spermium – sehr ähnlich sind”, erklärt Zhou. “Die genomische Prägung, die in den reifen Keimzellen vorhanden ist, ist hier weitgehend gelöscht.” Unter den wenigen verbliebenen Imprinting-Regionen sind neben H90 noch zwei weitere, die die Forscher in ihren Stammzellen identifizierten und deaktivierten. Die so vorbereiteten weiblichen Stammzellen injizierten sie dann in die Eizelle eines zweiten Mäuseweibchens. Die Stammzelle fungierte so als Ersatz für ein männliches Spermium.
