Ein strukturbiologischer Ansatz zum Verständnis der Rolle der Zentriolen in menschlichen Spermien

• Antragsteller: Dr. Jonas Möcking, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung von 2023 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530939604

Der globale Rückgang der humanen Fruchtbarkeit hat zu einer signifikanten Zunahme des Einsatzes von künstlicher Befruchtung geführt. Trotz des gestiegenen Bedarfs für künstliche Befruchtung sind die Erfolgsraten noch immer sehr niedrig (<25 % bei Frauen unter 35 Jahren und noch niedriger bei älteren Frauen), sodass häufig mehrere Befruchtungszyklen erforderlich sind. Die Erfolgsquoten können theoretisch durch eine korrekte Diagnose der Ursache der Unfruchtbarkeit stark verbessert werden. Einer der Hauptgründe für den Versuch einer künstlichen Befruchtung, ist Unfruchtbarkeit bei Männern. Allerdings gelten mehr als 60% der männlichen Unfruchtbarkeit als idiopathisch, was den dringenden Bedarf für ein detailliertes molekulares Verständnis der Spermienbiologie verdeutlicht. Eine der am häufigsten verwendeten Methoden der künstlichen Befruchtung ist die intrazytoplasmatische Spermieninjektion, bei der eine einzelne Samenzelle ausgewählt und direkt in eine Eizelle injiziert wird. Ein entscheidender Schritt bei dieser Methode ist die Auswahl des zu injizierenden Spermiums. Häufig ist das Hauptkriterium für die Auswahl die Morphologie des Spermiums, jedoch erfordern die niedrigen Erfolgsraten neue Instrumente und Kriterien zur Bewertung der Spermienqualität. Die Zentriolen der Spermien sind Organellen, welche für die Orchestrierung der ersten Zellteilung verantwortlich sind, da Oozyten keine eigenen Zentriolen besitzen. Sind die Zentriolen der Spermien nicht vollständig intakt, führt dies zu Defekten in der Embryonalentwicklung und schließlich zu einer Fehlgeburt. Studien haben gezeigt, dass Zentriolen von Spermien während der Reifung der Zellen erhebliche Veränderungen durchlaufen und sich daher deutlich von Zentriolen in somatischen Zellen unterscheiden6. Das Hauptziel dieses Projekts ist es daher, mittels Kryoelektronentomographie einen detaillierten Blick auf die Zentriolen menschlicher Spermien zu werfen. Dazu sollen Zentriolen reifer Spermien von fruchtbaren und unfruchtbaren Patienten, sowie Zentriolen von Spermatiden (unreife Spermien) miteinander verglichen werden. Durch diesen Vergleich wird ein molekularer Einblick in die Zentriolenbiologie fruchtbarer menschlicher Spermien ermöglicht. Darüber hinaus können molekulare und strukturelle Details identifiziert werden, die Unfruchtbarkeit bei Männern verursachen, und folglich die Spermienauswahl für intrazytoplasmatische Spermieninjektion verbessert werden.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeberin: Professorin Dr. Tzviya Zeev Ben Mordehai