Fingerabdruck für Embryonen

Bislang tappen Ärzte bei der In-vitro-Fertilisation (IVF) weitgehend im Dunkeln, wenn sie feststellen wollen, welches der von ihnen implantierten Embryonen tatsächlich zu einer erfolgreichen Schwangerschaft geführt hat. Bei dieser Art der künstlichen Befruchtung werden stets mehrere Keimlinge transferiert, um die Erfolgschancen zu erhöhen. Besser wäre es allerdings, wenn vorab nur diejenigen Embryonen verwendet würden, die die höchsten Erfolgschancen bieten. Doch genau das lässt sich eben im Nachhinein nicht mehr nachprüfen.

Forscher setzten deshalb nun auf das DNA-Fingerabdrucksverfahren – die gleiche Technik, die bereits bei Vaterschaftstests und in der Strafverfolgung eingesetzt wird. Dies soll der Medizin auf längere Sicht helfen, verlässliche Tests zu entwickeln, mit denen die lebensfähigsten Embryonen im Labor ausgewählt werden können.

Derzeit wählen Ärzte passende Keimlinge anhand einer eher groben visuellen Kontrolle unter dem Mikroskop aus. Dementsprechend häufig kommt es zu Fehlschlägen – in bis zu 50 Prozent aller Fälle gibt es Komplikationen bei der Schwangerschaft oder die Frauen werden erst gar nicht schwanger. In der Konsequenz heißt das, dass wie erwähnt meist mehrere Embryonen gleichzeitig transferiert werden. Dies erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer Mehrlingsschwangerschaft kommt. Diese wiederum gefährden sowohl Mutter als auch Babys, zumal die meisten Patientinnen nur ein Kind anstreben.

"Der nächste große Fortschritt bei der IVF wird sich aus der Fähigkeit ergeben, passende Kandidaten genauer zu ermitteln", meint David Adamson, Präsident der amerikanischen Gesellschaft für Fortpflanzungsmedizin. "Dies wird die Geburtenrate insgesamt erhöhen, die der Mehrlingsschwangerschaften aber reduzieren."

In einer aktuellen Studie zeigen Forscher der australischen Monash University, die von dem IVF- und Stammzellpionier Alan Trounson angeführt wurden, wie sich das DNA-Fingerabdrucksverfahren in der Praxis anwenden lässt. Dazu nahmen 48 IVF-Patientinnen an einer Studie Teil. Fünf Tage nach der Befruchtung verwendeten die Forscher einen Laser, um die Außenschicht der sich im so genannten Blastozystenstadium befindlichen Embryonen einzuritzen. Diese Kerbung erlaubte es den Forschern, eine kleine Anzahl an Zellen aus dem Bereich der Embryonen zu entfernen, aus dem später der Mutterkuchen wird. Am folgenden Tag wurde dann jede Blastozyste wie gewohnt in die Gebärmutter transferiert.

Solche Embryonenbiopsien werden bei der IVF oft verwendet, um Zellen für pränatale genetische Untersuchungen zu erhalten. Normalerweise finden sie allerdings schon drei Tage nach der Befruchtung statt, wenn die Embryonen nur sechs bis acht Zellen enthalten. Weil das Fenster zwischen der Befruchtung und dem erfolgreichen Transfer schmal ist, stellt sich eine Biopsie am fünften Tag oft als zu spät dar, um noch genügend Zellen für Tests zu gewinnen, eine korrekte Entscheidung zu treffen und die Embryonen zu transferieren. Bei der Studie wurden die per Biopsie gewonnenen Zellen aber gar nicht zur Diagnostizierung genutzt – die Embryonen konnten also noch vor dem Erhalt der DNA-Fingerabdruckanalyse transferiert werden. Eine frühere Biopsie hätte dagegen nicht genügend Zellen für eine sinnvolle Untersuchung mit diesem Verfahren ergeben.

Die Forscher konzentrierten sich auf eine Gruppe von 18 Frauen, bei denen nicht alle der transferierten Blastozysten implantiert werden konnten und sich deshalb auch nicht zu Babys entwickelten. Durch die Erstellung eines DNA-Fingerabdrucks aus den entnommenen Zellen ließ sich aber dennoch später ein Vergleich durchführen – und definitiv sagen, aus welchen Embryonen gesunde Babys wurden.

Fruchtbarkeitsspezialisten glauben, dass die Fingerabdruckstechnik zunächst vor allem in der Wissenschaft von Bedeutung sein könnte. So ließe sich damit eine genau kontrollierte Untersuchung möglicher Techniken durchführen, mit denen lebensfähige Embryonen eines Tages zweifelsfrei identifiziert werden können.

Solche Ansätze werden von vielen Wissenschaftlern erforscht – einige suchen nach genetischen Markern, die "gute" Embryonen auszeichnen, während andere Forscher wiederum weniger invasive Analysemethoden testen, die die Flüssigkeit untersuchen, die die Embryonen umgibt. "Wenn man korrekt wissenschaftlich arbeiten will und nach Parametern sucht, bei denen sich eine Überprüfung lohnt, kommt man um den Fingerabdruck nicht herum, egal bei welcher Technik", meint der Bostoner IVF-Experte Michael Alper.

Zusätzlich zur Fingerabdrucksanalyse untersuchten die Monash-University-Forscher selbst einen möglichen Ansatz, Embryonen auf ihre Lebensfähigkeit zu überprüfen – mit Hilfe einer Untersuchung von 45.000 Genen auf ihre Expression. Dabei wurde allerdings nicht die Fingerabdrucktechnik verwendet, da die Anzahl der Zellen nicht für eine breite Genanalyse und einen DNA-Fingerabdruck gleichzeitig ausgereicht hätten. Stattdessen untersuchten die Forscher zusätzlich Zellen von Blastozysten, aus denen sich erfolgreich Babys entwickelt hatten, und verglichen sie mit Zellen von solchen, bei denen das nicht der Fall war. (Bei den betroffenen Patientinnen wurde zuvor eine intakte Gebärmutterstruktur festgestellt.)

"Wir gingen von vornherein davon aus, dass Embryonen, die sich für eine Implantation eignen, ein nachweisbar unterschiedliches Genexpressionsprofil haben", sagt Gayle Jones, Mitautorin der Studie. Das stimmte: Mehr als 7000 Gene unterschieden sich zwischen lebensfähigen und nicht lebensfähigen Embryonen, obwohl die Untersuchung nur vorläufig war. Endziel ist es, aus diesem Pool eine Handvoll genetischer Marker zu extrahieren, mit denen sich lebensfähige Embryonen dann zweifelsfrei identifizieren lassen.

Blastozysten, die man einer Biopsie unterzogen hat, könnten dann in einer schnellen, einfachen Prozedur untersucht werden. "Dann könnte man entscheiden, welche Embryonen sich eignen, welche die lebensfähigsten sind", sagt David Cram, ebenfalls Mitautor der Untersuchung. Und weil diese Analyse kleinerer Gen-Gruppen weniger Zellmaterial benötigt, ließe sie sich womöglich auch mit der DNA-Fingerabdruckstechnik kombinieren, um die Vorhersage der Fortpflanzungsmediziner nachträglich zu bestätigen.

Negative Auswirkungen der Blastozysten-Biopsie konnten die Forscher bis dato nicht feststellen. Marcelle Cedars, Fruchtbarkeitsexpertin am UCSF Medical Center, gibt allerdings zu bedenken, dass der Eingriff noch nicht intensiv erforscht ist und weitere wissenschaftliche Arbeit notwendig ist, um die Sicherheit zu 100 Prozent nachzuweisen. Und selbst wenn die Biopsie an sich harmlos wäre, könnte das Wachstum der Embryonen außerhalb der Gebärmutter für insgesamt sechs Tage die Entwicklung stören. (Normalerweise werden IVF-Embryonen wie erwähnt früher implantiert.)

Cedars fordert daher die Entwicklung weniger invasiver Techniken, bei denen eine Biopsie unnötig wäre. Der DNA-Fingerabdruck könne zuvor helfen, ein solches Verfahren zu bestätigen.

Das Ziel dabei bleibt immer gleich: "Wir hoffen, dass diese Technik dazu führt, dass wir IVF-bedingte Mehrlingsschwangerschaften verhindern können", meint Forscherin Jones. Es gehe künftig nicht mehr nur darum, Frauen zu einer Schwangerschaft zu verhelfen, ergänzt Cedars. "Wir wollen auch sicherstellen, dass ein gesundes, einzelnes Baby zur Welt kommt." (bsc)