Wie kann man das beste Spermium für die Befruchtung der Eizelle auswählen?

Wie man das Spermium auswählen kann, das in der Lage ist, die Eizelle zu befruchten und zu einem lebensfähigen Embryo zu führen, ist die Frage, die eine Vielzahl von Untersuchungen mit dem Ziel veranlasst hat, zu einer Antwort zu gelangen.

Obwohl die Techniken der künstlichen Befruchtung seit vielen Jahren für die Behandlung von Fruchtbarkeitsproblemen angewandt werden, können die Ergebnisse noch verbessert werden. Zunächst muss festgelegt werden, welche Rolle das Spermium spielt, da es früher als ein reines Transportmedium des väterlichen genetischen Materials angesehen wurde, ohne Einfluss auf die spätere Entwicklung. Dies wurde inzwischen verworfen, da das Spermium nicht nur den Prozess der Befruchtung beeinflusst, sondern ein anormales Spermium zu anormalen Embryonen oder sogar zu Implantationsfehlern führen kann.1

Bewertungen zur besseren Spermienauswahl

Die routinemäßigen Techniken zur Vorbereitung der Samenprobe (Kapazitation) erlauben es uns, die Spermien mit der besten Motilität und Morphologie auswählen. Doch was geschieht mit denjenigen Merkmalen, die wir zum Zeitpunkt der ICSI (intrazytoplasmatischen Mikroinjektion von Spermien) nicht bewerten können?

Beispiele für diese Merkmale sind:

• Die Integrität der DNA
• Die Reife des Spermiums
• Die Ultramorphologie des Spermiums

MACS und Annexin-V-GW: Magnetfelder für die Wahl der geeignetsten Spermien

Die Auswahl von geeigneten Spermien bei jenen Samenproben, die eine hohe Fragmentierungsrate in ihrer DNA aufweisen, wurde durch das Aufkommen von Techniken zur Auswahl von präapoptotischen Spermien (in der Phase des programmierten Zelltods) begünstigt. Die am häufigsten angewandte Technik ist die Magnetisch aktivierte Zellsortierung (MACS), bei der diejenigen Spermien mit dem geringsten Potenzial zurückgehalten werden, womit die Spermien ausgewählt werden, die eine integre DNA aufweisen. Es wurden vergleichende Untersuchungen der Ergebnisse von Behandlungen durchgeführt, bei denen die MACS-Technik angewandt wurde, als Ergänzung zu den konventionellen Techniken der Kapazitation für die Auswahl der Spermien, wobei eine Erhöhung der Embryonenteilungs- und Schwangerschaftsraten beobachtet wurde. Es gibt heute eine weitere Technik, die auf dem gleichen Prinzip wie die MACS beruht, nämlich die Technik namens Annexin-V-GW (Annexin V Glass Wool), deren wichtigster Unterschied in der Verarbeitung der Probe besteht.

Fertile Chip: Auswahl in Fällen der Doppelstrang-Fragmentierung

Bei der DNA-Fragmentierung unterscheidet man zwischen Einzel- oder Doppelstrang-Fragmentierung. Für Fälle der Doppelstrang-Fragmentierung wurden passende Techniken zur Spermienauswahl wie Fertile chip® entwickelt. Diese Methode beruht auf der Motilität der Spermien. Spermien mit Doppelstrang-Fragmentierung haben eine charakteristische Motilität, und Fertile chip® ermöglicht die Trennung zwischen geeigneten und ungeeigneten Spermien. Es handelt sich um eine einfache und leicht anwendbare Technik, die bei Patientinnen mit Implantationsfehlern, wiederholten Fehlgeburten oder langsamen Embryonenteilungen zwischen Tag 3 und Tag 5 der embryonalen Entwicklung angewandt werden könnte. Einschränkungen für die Anwendung bestehen bei Samenproben von sehr niedriger Qualität. Oder z.B. bei Proben, die kryokonserviert wurden, und die keine ausreichende Wiedergewinnung von Spermien erlauben, um eine Mikroinjektion durchzuführen.

PICSI:  Unterscheidung bei Spermien mit Aneuploidien

Die Reife des Spermiums hängt mit dem Auftreten von Aneuploidien zusammen (Veränderungen, die die Anzahl der Chromosome beeinflussen). Es gibt spezifische Hilfsmittel zur Auswahl der reifen Spermien, wie das Sperm Flow, auch wenn die gemeinhin für die Bewertung des Reifegrads von Spermien angewandte Technik als PICSI bekannt ist.

Diese Technik basiert auf der Bindung der reifen Spermien an eine Oberfläche (Mikroinjektionsplatte) mit Hyaluronsäure (HS), bei der man alle gebundenen, und daher reifen Spermien für die Mikroinjektion auswählen kann. Jüngste Untersuchungen haben bestätigt, dass die Bindung des Spermiums an die HS keine Verbesserung der Befruchtungsraten und der Embryonenteilung, der Qualität der Embryonen oder der Fehlgeburten- bzw. Schwangerschaftsraten impliziert. Der positive Effekt der Bindung des Spermiums an die HS ist die Reduzierung der DNA-Fragmentierung, da diejenigen Spermien ausgewählt werden, die eine integrere DNA, und daher ein geringeres Risiko von Aneuploidien im Embryo aufweisen.

Weitere Strategien zur Optimierung der Spermienauswahl

Die morphologischen Merkmale des Spermiums sind die wichtigste Determinante für die männliche Befruchtungsfähigkeit. Es wurden spezifische Kriterien festgelegt, die eine korrekte Morphologie des Spermiums bestimmen (Kruger und Coetzee, 1999), doch wie können wir diese Morphologie während der ICSI bewerten? In den Labors für In-vitro-Fertilisation wird die ICSI-Technik bei 400facher Vergrößerung im Mikroskop angewandt, und um die Ultramorphologie des Spermiums zu bewerten, ist eine 1000fache Vergrößerung erforderlich. Um diese Einschränkungen auszugleichen, wurden Methoden für die Auswahl von normalen Spermien in Echtzeit entwickelt:

• MSOME (Morphologische Untersuchung der Organelle von motilen Spermien).
• CLASS (Absorption des konfokalen Lichts und spektroskopische Dispersion).
• Beobachtung der Doppelbrechung des Spermiums mit polarisiertem Licht und, als bekannteste Technik.
• IMSI (Mikroinjektion von morphologisch ausgewählten Spermien).

All diese Techniken benötigen erfahrenes Personal, und da es subjektive Techniken sind, unterscheidet sich die Auswahl des Spermiums je nach Beobachter.

Die zur Bewertung die Wirksamkeit dieser Techniken durchgeführten Untersuchungen ergaben keine Unterschiede bezüglich der Befruchtungsrate und der Embryonenqualität, wenn sie an Stelle einer konventionellen ICSI vorgenommen wurden, doch die Schwangerschaftsrate erhöhte sich, auch wenn noch mehr Untersuchungen notwendig sind, um die langfristige Wirksamkeit zu bewerten.

Dr. Dori Rodríguez, Biologin am Instituto Bernabeu.