Ein herkömmlicher Zuchteber. Er verfügt, ganz konventionell, über eigenes Sperma.
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Pullmann/Insel RiemsIn der Tierzucht könnten künftig womöglich Leihväter das Erbgut besonders erlesener Zuchttiere weitergeben. Forscher haben eine Methode entwickelt, genetisch unfruchtbaren Tieren Sperma bildende Stammzellen von auserwählten Artgenossen zu transplantieren. Die Leihväter begannen daraufhin, Spermazellen dieser Spender zu bilden, wie die Forscher im Fachmagazin „PNAS“ berichten.

Das Team um Jon Oatley von der Washington State University in Pullman entwickelte das Verfahren zunächst exemplarisch an Mäusen, die dann auch Nachkommen mit dem gewünschten Erbgut zeugten. In weiteren Versuchen testete es den Ansatz an Schweinen, Ziegen und Rindern. Über die Tierzucht hinaus könnte das Verfahren zudem dabei helfen, bedrohte Tierarten zu erhalten, schreiben die Wissenschaftler. In der Medizin könnte sich eine Sperma-Stammzellspende möglicherweise zur Behandlung von Unfruchtbarkeit eignen.

Die Übertragung von Sperma bildenden Stammzellen wird bereits seit längerem als Möglichkeit erforscht, um die Zucht von Nutztieren zu verbessern. Allerdings muss dabei sichergestellt werden, dass das Empfängertier kein eigenes Sperma mehr erzeugt. Das sei mit bestimmten Medikamenten möglich, schreiben die Forscher. Allerdings sei diese Behandlung aus Tierschutzgründen bedenklich und zudem nicht absolut zuverlässig.

Die Wissenschaftler testeten nun die Möglichkeit, genetisch unfruchtbare Tiere für die Stammzellspende zu nutzen. Dazu zogen sie zunächst Mäuse heran, bei denen mithilfe der Genschere Crispr-Cas9 ein bestimmtes Gen ausgeschaltet worden war. Die Folge dieses Eingriffs: Die männlichen Tiere bildeten kein Sperma und waren mithin unfruchtbar. Ihre Hoden waren ansonsten jedoch voll funktionsfähig.

Fünf Ziegenböcke aus der Studie: Bei ihnen wurde mit der Genschere die Bildung eigenen Spermas unterdrückt, später erhielten sie Sperma bildende Stammzellen eines Artgenossen.
Foto: Jon Oatley

Vor Beginn der Pubertät transplantierten die Forscher den Mäusen nun für die Bildung von Sperma zuständige Stammzellen eines Artgenossen in die Hoden. Daraufhin bildeten die Tiere tatsächlich Spermien. Einige zeugten im weiteren Verlauf auch Nachwuchs, der das Erbgut des Stammzellspenders trug. Abstoßungsreaktionen stellten die Forscher nicht fest.

Danach testeten sie das Verfahren an Schweinen und Ziegen. Auch bei einigen dieser Tiere konnten sie nach der Transplantation der Stammzellen eine Spermaproduktion nachweisen. In Rindern vollzogen sie nur den ersten Schritt des Verfahrens und erzeugten genetisch unfruchtbare Bullen.

Die Methode müsse noch verfeinert werden, schreiben sie. Die Studie sei aber ein Machbarkeitsnachweis und zeige, dass der Ansatz grundsätzlich funktioniere. In der Tierzucht könnten etwa ausgewählte Bullen in Zukunft als eine Art Super-Väter eingesetzt werden und ihr Erbgut verbreitet an kommende Generationen weitergeben.

Zu befürchten ist vor allem eine weitere Verringerung der genetischen Diversität.

Christa Kühn, Leibniz-Institut für Nutztierbiologie

Björn Petersen vom Friedrich-Loeffler-Institut auf der Insel Riems spricht von einem „wissenschaftlich hochinteressanten Fortschritt“. „Potenzielle Anwendungen liegen vor allem bei männlichen Nutztieren mit einem hohen genetischen Zuchtwert“, sagt der Forscher und nennt als Beispiel etwa die Pferdezucht. Eine zeitnahe Verwendung in der Tierzucht sei jedoch nicht realistisch, betont Peterson. Zudem werde das Verfahren aufgrund seiner Komplexität vermutlich keinen breiten Einsatz in der Tierzucht finden.

Christa Kühn vom Leibniz-Institut für Nutztierbiologie (FBN) in Dummerstorf betont, bislang habe vor allem der hohe Aufwand an Zeit und Geld für die Erzeugung einer größeren Zahl genomeditierter Tiere eine Anwendung in der Nutztierzucht verhindert. „Die vorliegende Studie zeigt jetzt einen Weg auf, wie sich dies in Zukunft ändern könnte.“

Allerdings enthalte der Ansatz diverse Risiken für die Tierzucht. „Zu befürchten ist vor allem eine weitere Verringerung der genetischen Diversität“, erläutert sie. „Kleine, regionale Populationen haben in diesen Konzepten kaum noch einen Platz. Bei der Umsetzung von Leihväter-Konzepten ist zu erwarten, dass nur noch eine sehr kleine Zahl an Spendern zu Vätern der nächsten Generation wird. Das könnte zu Problemen führen, wenn diese Tiere unbekannte Defekte haben oder zum Beispiel sehr empfänglich für neue Erkrankungen sind.“

Sollte das Konzept in der Praxis umgesetzt werden, „wäre weiterhin zu erwarten, dass es zu einer starken Konzentration von Zuchtunternehmen kommt, da nur wenige Player auf dem Markt über ausreichende finanzielle Mittel und Know-how verfügen, entsprechende Konzepte umzusetzen.“ (dpa/fwt)