Die Revolution der Reproduktion

Das Schicksal, ungewollt kinderlos zu sein, wird künftig der Vergangenheit angehören. Forscher transplantieren Fortpflanzungsorgane, arbeiten am künstlichen Uterus, züchten Spermien und Eizellen aus Hautzellen – und entwickeln sogar einen künstlichen Mutterleib.

 

 

In Deutschland sind 22 Prozent der Frauen zwischen 40 und 44 Jahren kinderlos, so jedenfalls die neuesten verfügbaren Zahlen von 2012. Manch eine hat sich bewusst gegen Nachwuchs entschieden. Aber die vielen anderen fragen sich: Muss das sein? Weltweit hoffen Wissenschaftler, bald eine eindeutige Antwort geben zu können – nein, sie erforschen Methoden, die weit über die künstliche Befruchtung hinausgehen.
Bei Bedarf transplantieren Mediziner eine Gebärmutter oder auch einen Eierstock, damit Frauen ein Kind austragen oder Eizellen generieren können. Längst forschen sie daran, Ei- und Samenzellen aus Hautzellen zu gewinnen – und arbeiten sogar an künstlichen Fruchtblasen. Zusätzlich sollen biologische Hürden wie die Menopause bei Frauen durch spezielle Therapien zu Fall gebracht werden. Ob die Entwicklung unheimlich hilfreich oder nur unheimlich ist, wird die Zukunft zeigen. Sicher ist nur: Diese Zukunft ist näher, als viele denken.

Auf die Idee, eine Gebärmutter zu transplantieren, kam der Gynäkologe Mats Brännström ein bisschen wie die Jungfrau zum Kind. Durch eine Krebserkrankung hatte eine junge Australierin ihren Uterus verloren. Der schwedische Arzt weilte damals zu einem Forschungsaufenthalt in Adelaide, als die Frau ihn fragte, ob er ihr nicht das Organ ihrer Mutter einsetzen könne. Das war 1998. Damals wagte sich Brännström nicht an die Operation, aber der Gedanke ging ihm nicht mehr aus dem Kopf. Zurück in Schweden, begann er am Klinikum der Sahlgrenska Universität in Göteborg mit seinem Team, die Gebärmuttern von Mäusen, Schweinen, Schafen und schließlich – in Kenia – sogar bei Pavianen zu transplantieren. Er wollte wissen: Geht das überhaupt? Ist der Nachwuchs am Ende wirklich gesund?
Die Ergebnisse waren so gut, dass er sich 2013 an die erste derartige Transplantation bei einer Frau wagte. Vincent, das erste Kind, wurde im September 2014 geboren, und kurz darauf auch Albin, der als Erster im gleichen Uterus heranwuchs wie seine Mutter – nämlich in dem seiner Oma. Inzwischen hat Brännström neun Gebärmuttern transplantiert. Bei zwei Patientinnen musste sein Team das Organ aufgrund von Abstoßungsreaktionen wieder entfernen. Aber bei sieben glückte der Eingriff. Sechs Kinder kamen mittlerweile auf die Welt. Eine Patientin hatte ihren Uterus durch eine Krankheit verloren. Die anderen Frauen litten unter dem Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser-Syndrom (MRKHS). Die Krankheit betrifft eine von 5000 Frauen, sie kommen sowohl ohne Vagina als auch ohne Gebärmutter zur Welt.

Vergangenen Oktober glückte die Operation zum ersten Mal auch in Deutschland. Sara Brucker, Leiterin des Zentrums für seltene genitale Fehlbildungen am Universitätsklinikum Tübingen, hatte bereits mehr als 400 MRKHSPatientinnen zu einer funktionierenden Scheide verholfen, einer sogenannten Neovagina.
Nun wollte sie einer Patientin ermöglichen, ein eigenes Kind zu bekommen. Die 23-Jährige erhielt den Uterus ihrer Mutter. Die Eizellen hatte Brucker vor der OP entnommen und befruchtet. Wenn alles klappt, wird die junge Frau diesen Herbst schwanger sein. Für den Eingriff hatte die Tübinger Ärztin gemeinsam mit ihrem Team in Schweden trainiert, außerdem kam Brännström mit zwei Kollegen zur Unterstützung unter der OP nach Deutschland. Nun sollen weitere Transplantationen in Tübingen folgen. Ende Mai meldete auch das Galaxy Care Hospital im indischen Pune zwei erfolgreiche Transplantationen. Das große Hindernis ist jedoch der Mangel an geeigneten Gebärmuttern. Denn die Ansprüche an das Organ sind hoch: Zum einen muss es so gut zum Empfänger passen, dass die Abstoßungsreaktion milde ausfällt. Zum anderen verwendeten sowohl Brännström und Brucker als auch die Inder ausschließlich Lebendspenden – und zwar von einer Frau, die bereits selbst ein Kind ausgetragen hatte. Andere Ärzteteams aus den USA, Saudi-Arabien oder der Türkei hatten auf Organe von Hirntoten zurückgegriffen, damit aber kein Glück.
Das Organ scheint zu rasch nach dem Tod zu viel von seiner Funktionsfähigkeit einzubüßen. Die Notwendigkeit einer Lebendspende macht den Eingriff aufwendig, denn die Entnahme des gut durchbluteten Organs ist kompliziert. Sie dauert meist mehr als zehn Stunden und ist für den Körper der Spenderin äußerst belastend. Gleichzeitig müssen die Mediziner möglichst viel von den versorgenden Blutgefäßen mit transplantieren, damit später auch wirklich ein Kind darin heranwachsen kann.

Deshalb plant Brännström, sich mit einer Art künstlicher Gebärmutter unabhängiger von den Spenden zu machen. Um sie herzustellen, würde sein Team das Gebärmuttergewebe zunächst von den Zellen der Spenderin befreien. So erhielten sie ein Organgerüst aus extrazellulärer Matrix. Im nächsten Schritt
würden die Wissenschaftler das Gerüst mit neuen Zellen besiedeln. In Ratten haben sie das künstliche Gebärmuttergewebe bereits eingesetzt, zunächst allerdings nur als eine Art Flicken für den bestehenden Uterus. Es fügte sich – wie erhofft – in das Organ ein. Die transplantierten Nager hatten Nachwuchs, wie
die Forscher im Dezember 2016 in den „Annals of Biomedical Engineering“ berichteten.

Schon der Flicken könnte medizinisch relevant sein, hofft Mats Hellström, ein Regenerationsspezialist aus Brännströms Team. Mit ihm könnten sich künftig Gebärmuttern von Patientinnen mit einer starken Narbenbildung reparieren lassen. Solche Vernarbungen können nach Kaiserschnitten oder der Entfernung von Myomen auftreten. Bevor es so weit ist, muss die Neubesiedlung des extrazellulären Gerüsts mit Zellen noch effizienter werden. „Ich denke, in fünf bis zehn Jahren könnten wir funktionierende Gewebelappen haben, um Stellen an der Gebärmutter auszubessern“, sagt Hellström.

Das Endziel aber ist der Organersatz. Ohne Spenderin wird es zwar auch dann nicht funktionieren. Aber die Methode würde die Zahl passender Gebärmuttern deutlich erhöhen, weil keine Abstoßungsreaktionen mehr zu fürchten wären. Schließlich bestünde das Organ aus körpereigenen Zellen der Empfängerin.
Um dem Ziel näher zu kommen, benutzt Hellström die Gebärmutter von Schafen. Ein fertiges Organ haben sie zwar noch nicht, aber immerhin schon erfolgreiche Verfahren, um die ursprünglichen Zellen zu entfernen. Nun arbeiten die Schweden gemeinsam mit australischen und österreichischen Wissenschaftlern daran, den Uterus unter anderem mit mesenchymalen Stammzellen neu zu besiedeln. „Schafe sind eine gute Vorbereitung, um in Zukunft Experimente mit menschlichen Gebärmuttern durchzuführen. Sie haben fast die gleiche Größe, und ihr Uterus ist dem menschlichen viel ähnlicher als etwa der eines Schweines.“

Bis allerdings eine Gebärmutter speziell für eine Patientin angefertigt werden kann, schätzen die schwedischen Forscher, wird es noch weitere zehn bis fünfzehn Jahre dauern. Alan Flake vom Children’s Hospital in Philadelphia arbeitet derweil daran, den Mutterleib komplett zu ersetzen. Nicht von Anfang an, zumindest nicht zum jetzigen Zeitpunkt, aber in einem sehr frühen Stadium der Menschwerdung. Die Mediziner wollen jenen Säuglingen eine ähnliche Umgebung wie in der Fruchtblase anbieten, die schon um die 23. Schwangerschaftswoche zur Welt kommen – und damit 17 Wochen zu früh. Zu diesem Zeitpunkt wiegen die Frühchen gerade einmal 500 bis 600 Gramm. Bisher getestet haben die Ärzte die neu entwickelte Fruchtblase an per Kaiserschnitt zu früh geborenen Lämmern. Die Tiere verbrachten gut einen Monat in einer mit artifiziellem Fruchtwasser gefüllten beinahe sterilen Kunststoffhülle. Über ihre Nabelschnur waren sie mit einer künstlichen Plazenta verbunden. Auf eine externe Pumpe haben die Forscher dabei verzichtet: Das Herz der Lämmer pumpt selbst das Blut zur Auffrischung mit Sauerstoff in die Maschine. Denn selbst der kleinste Druck von außen könnte dem unterentwickelten Herzen des Tieres schaden, ist Flakes Team überzeugt.

„Wenn wir ein System außerhalb des Körpers entwickeln können, das weiteres Wachstum und Reifen der Organe nur für einige Wochen erlaubt, können wir die Chancen für extreme Frühchen dramatisch verbessern“, sagt Flake. Am Ende könnte die künstliche Fruchtblase nach weiteren Verfeinerungen in
einigen Jahren zur Verfügung stehen. Bis dahin plant das US-Team, das künstliche Fruchtwasser zu verbessern, etwa mit Substanzen, von denen man weiß, dass sie die Entwicklung des Darms fördern. Außerdem soll das sogenannte Biobag für Babys anders aussehen als das der Lämmer und eher an einen
Inkubator erinnern. Der Brutkasten könnte Frühchen Risiken wie Auskühlung, Keime oder künstliche Beatmung ersparen. „Der entscheidende Fortschritt in Richtung künstliche Fruchtblase wird natürlich begünstigt von der immer schneller voranschreitenden Entwicklung biomedizinischer Technologien“, kommentiert Thomas Kohl, Leiter des Deutschen Zentrums für Fetalchirurgie & minimal-invasive Therapie am Universitätsklinikum Gießen. „Ob das System auch für Frühgeburten vor der 22. Schwangerschaftswoche eingesetzt werden kann, wird sich zeigen, sobald es ausgereift ist und sich bewährt hat. Aber ich gehe davon aus, dass Wissenschaftler versuchen werden, auch jüngere ungeborene Kinder auf diese Weise zu retten.“

Die menschliche Fortpflanzung löst sich damit zunehmend von den biologisch gesetzten Grenzen. Der Mutterleib bleibt wichtig, aber für immer kürzere Zeitspannen wirklich überlebenswichtig. Aber auch das könnte nur eine weitere Etappe sein. Denn in den Biotech-Laboren bahnen sich noch weit radikalere – und für manchen beängstigende – Umwälzungen an. Die Menschwerdung im Labor ist nicht mehr undenkbar.
Katsuhiko Hayashi von der japanischen Kyushu University in Fukuoka ist es gelungen, aus Körperzellen von Mäusen Eizellen herzustellen, die am Ende gesunden Nachwuchs hervorbrachten.
Dafür entnahmen die Forscher Bindegewebszellen aus dem Schwanz von Weibchen, verwandelten diese in pluripotente, also multitalentierte Stammzellen. Diese sogenannten iPS-Zellen entwickelten sich anschließend in Nährlösungen zu unreifen und dann zu reifen Eizellen. Diese wurden im nächsten
Schritt befruchtet und von Mäusen ausgetragen. Von den erzeugten 4048 Eizellen erhielten die Forscher 1348 Embryos. Insgesamt kamen am Ende acht Mäusebabys zur Welt, so die Veröffentlichung vorigen Oktober im Fachmagazin „Nature“.

Ergebnisse aus Mäuseversuchen sind nicht ohne Weiteres auf den Menschen übertragbar. Trotzdem ist sich Georg Griesinger, Leiter der Universitären Kinderwunschzentren Lübeck und Großhansdorf (Manhagen), sicher, dass man die Faktoren und die Bedingungen herausfinden wird, „welche die Entwicklung einer menschlichen Stammzelle in Richtung Keimzelle steuern“. Aus Griesingers Sicht ist das nur eine Frage der Zeit: „Irgendwann werden Keimzellen im Labor unbegrenzt herstellbar sein. Das wird die Fortpflanzung revolutionieren.“ Diese Einschätzung teilt Peter Dabrock, Vorsitzender des Deutschen Ethikrats. „Solch ein Szenario könnte disruptive Konsequenzen für die Fortpflanzungsmedizin und das grundlegende Verständnis menschlicher Reproduktion haben.“ Denn es würde nicht nur Frauen ermöglichen, unabhängig von ihrem Eizell-Reservoir Kinder zu bekommen. Auch lesbische und schwule Paare könnten auf diese Weise leiblichen Nachwuchs zeugen. Noch wären Männer allerdings auf die Hilfe einer Leihmutter angewiesen – was hierzulande verboten ist. Aber der Bedarf ist da. Auch Mats Brännström erhält Anfragen von homosexuellen Paaren. Denkbar scheint mittlerweile sogar ein noch radikalerer Weg: Magdalena Zernicka-Goetz, Entwicklungsbiologin an der University of Cambridge, arbeitet bereits daran, Embryos komplett außerhalb der Gebärmutter heranreifen zu lassen. Ihr Team
mischte embryonale Stammzellen mit jenen Stammzellen, die später die Plazenta bilden, in einer dreidimensionalen gelatineartigen Kultur. Es entwickelte sich eine Zellformation, die einem natürlich entwickelten Embryo stark ähnelte. Außerdem stießen die Wissenschaftler nach eigenen Angaben auf frühe Vorläufer der Keimzellen.

Die Ergebnisse erschienen im renommierten Journal „Science“ und zogen sofort Kritik auf sich. Viele Forscher bezweifeln, dass es sich bei den entwickelten Zellaggregaten bereits um Embryos handelt. Sollte dem aber tatsächlich so sein, zöge das Verfahren gewaltige ethische und gesellschaftliche Diskussionen
nach sich. Zur Verteidigung der Forscherin muss man zwar anfügen, dass es bei ihren Versuchen nicht darum geht, die Menschwerdung außerhalb des Mutterleibs durchzuspielen – sondern um mehr über die Hürden bei der frühen menschlichen Embryonalentwicklung zu erfahren. Trotzdem weisen die Arbeiten der Briten die Richtung, die diese Forschung nehmen könnte. Vielleicht wird es eines Tages möglich sein, dass sich Embryos außerhalb des menschlichen Körpers entwickeln. Falls es irgendwann einmal so weit sein sollte, wäre die künstliche Gebärmutter aus Philadelphia sicher von Nutzen.

Der neue Code der menschlichen Fortpflanzung wäre fertig, die Reproduktion umprogrammiert. Wann Unfruchtbarkeit und ungewollte Kinderlosigkeit wirklich der Vergangenheit angehören, ist zwar noch nicht abzusehen. Aber die Fortschritte der zurückliegenden Jahre zeigen, dass eine Umwälzung auf die Gesellschaft zukommt, die die In-vitro-Fertilisation in den Schatten stellen wird. Denn der medizinische Druck ist da. Das Leid der Betroffenen ist groß genug, um beinahe jede Chance zu ergreifen – und sei sie noch so ethisch umstritten und medizinisch unausgereift.

Letzteres zeigen die Versprechen von Medizinern, die künftige Möglichkeiten schon jetzt als Realität verkaufen. Sie werben etwa damit, die Menopause der Frau zurückdrehen zu können. Gerade hat der New Yorker Arzt John Zhang das Start-up Darwin Life gegründet, um unfruchtbaren Frauen jenseits der
40 Nachwuchs zu ermöglichen. Dafür will er ihr Genmaterial in eine Eizelle übertragen, die eine junge Frau gespendet hat. 100 000 Dollar soll das Verfahren kosten. Auch Konstantinos Sfakianoudis, Gynäkologe an der privaten griechischen Fertilitäts klinik Genesis Athens, will Frauen helfen, die frühzeitig vom Klimakterium überrascht wurden. Er nutzt dazu thrombozytenreiches Plasma aus dem Blut der Patientinnen. Normalerweise wird die Therapie etwa zur Wundheilung eingesetzt. Sfakianoudis’ Team injizierte das Plasma in die Eierstöcke von Frauen, die keine Menstruation mehr hatten. Bei 75 Prozent
der ungefähr 60 behandelten Frauen soll die Therapie angeschlagen haben. Den Ärzten zufolge setzte die Menstruation wieder ein, neun Frauen konnten schwanger werden.

Jetzt planen die Mediziner im kalifornischen Carlsbad gemeinsam mit den Berkeley-Forschern Irina und Michael Conboy eine weitere Pilotstudie mit 50 Frauen – die Inovium Ovarian Rejuvenation Trials. Interessierte Frauen können sich auf der Webseite anmelden: Die Verjüngungskur für die Eierstöcke kostet zwischen 5000 und 7800 Dollar, für die gesamte In-vitro-Fertilisation werden 24 000 bis 29 000 Dollar veranschlagt. Offiziell als klinische Studie angemeldet ist das Projekt nicht – für den Lübecker Gynäkologen Griesinger ein zentraler Kritikpunkt: „Solche Behandlungskonzepte sollten nicht einfach
– und auch noch gegen Geld – ausprobiert werden.“ Ob sie wirklich zum Erfolg führten, könne auch nach den durchgängig unkontrollierten Studien niemand sagen. „Ich habe keine echte Vergleichsgröße, um einzuschätzen, was ein zufälliges Phänomen und was tatsächlich der Therapieeffekt ist“, sagt Griesinger.

Ähnliche Beanstandungen muss sich auch das US-Unternehmen Ova Science gefallen lassen. Mit seinem Hauptprodukt Augment wollte es die Fruchtbarkeit bei älteren Frauen erhöhen und erzielte ein gewaltiges  Medienecho. Für das Verfahren entnahm OvaScience den Vorläuferzellen von Eizellen die Mitochondrien, die Kraftwerke der Zelle. Diese wurden anschließend im Rahmen einer künstlichen
Befruchtung zusammen mit Spermien in die Eizellen injiziert und sollten für zusätzliche Power sorgen. In Japan, Kanada und den Vereinigten Arabischen Emiraten war die Methode zugelassen, nicht aber in den USA. Trotzdem droht ihr in der amerikanischen Heimat eine Sammelklage von Anlegern. Sie werfen
dem Unternehmen vor, die Therapie nicht wissenschaftlich validiert zu haben. In der Tat wurden nie klinische Studien über Augment veröffentlicht. Inzwischen hat die Firma das Verfahren auf Eis gelegt.

Überzeugt hat Georg Griesinger dagegen der Ansatz von Forschern der kalifornischen Stanford University und der St. Marianna University School of Medicine im japanischen Kawasaki. Für die in den „Proceedings of the National Academy of Sciences“ publizierte Studie behandelten Aaron Hsueh und Kazuhiro Kawamura ebenfalls unfruchtbare Frauen mit nicht funktionierenden Eierstöcken. Im ersten Teil fügten sie den Eierstöcken in einem operativen Eingriff mehrere kleine Schnitte zu. Außerdem entnahmen die Mediziner Eierstockgewebe, das sie zerstückelten und in der Petrischale mit einem Medikament behandelten, das ein Enzym blockiert. Anschließend implantierten sie die Zellen zurück in die Ovarien der Patientinnen. Von den 27 Teilnehmerinnen gebar eine ein gesundes Kind. So gering die Erfolgsquote war, für den Reproduktionsmediziner Griesinger ist das Verfahren derzeit „fast das kurzfristig Erfolgversprechendste“. Er mahnt jedoch zur Vorsicht – wie viele andere Experten. Guido de Wert, der an der Maastricht University Ethik in der Reproduktionsmedizin und Genforschung lehrt, sagt: „Von größter Bedeutung ist, dass jede neue experimentelle Reproduktionstechnologie erst dann in die Klinik eingeführt
wird, wenn in umfangreichen vorklinischen Studien die Sicherheit hinreichend erforscht wurde.“ Ob sich alle daran halten werden, darf nach den bisherigen Erfahrungen allerdings bezweifelt werden.

Dies ist ein Artikel aus der Zeitschrift Technology Review

 

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