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Spermien in winzig kleinen Röhrchen

Mikrotransporter im Einsatz gegen Unfruchtbarkeit und Krebs Taxi für müde Spermien

In Dresden versuchen Wissenschaftler, lahme Spermien mit Mikromotoren zu beschleunigen und so zur Eizelle zu transportieren. Auch Medikamente und Antikrebsmittel könnten so in die Zellen gebracht werden.

Spermien haben besondere Eigenschaften: Normalerweise bewegen sie sich schnell vorwärts und sind wendig. Aber es gibt auch Spermien mit verminderter Geschwindigkeit. Denen wollen Forscher aus Dresden jetzt Beine machen. Und zwar mit Mikromotoren - helixförmigen Fahrzeugen aus Polymer-Material, die sie zu den befruchtungsbereiten Eizellen transportieren sollen. Bei Tieren haben die Wissenschaftler mit dieser Methode bereits erste Erfolge erzielt.

Spermien werden mit Röhrchen zu Biohybriden

Konkret werden die Spermien in winzige Röhrchen gesteckt, die so bemessen sind, dass genau ein Spermium hineinpasst. "Die Röhrchen haben dünne magnetische Schichten und dadurch kann man die dann fernsteuern“, erklärt Dr. Veronika Magdanz vom Leibniz Institut für integrative Nanowissenschaften. Durch die Verbindung von lebendigen Spermien und künstlichen Materialien entstehen sogenannte Biohybride. .

Wenn das ferngesteuerte Spermium sein Ziel erreicht hat, kann es wieder aus seiner Ummantelung befreit werden

Wenn das ferngesteuerte Spermium sein Ziel erreicht hat, kann es wieder aus seiner Ummantelung befreit werden


Metallröhrchen haben einen Vorteil

Bei der Herstellung dieser Röhrchen kommen ganz unterschiedliche Materialien zum Einsatz. Und je nach verwendetem Material haben die Mikrotransporter der Spermien unterschiedliche Eigenschaften. „Die können transparent sein oder metallisch, also magnetisch“, so Veronika Magdanz. Sie selbst bevorzuge Metalle, denn diese könnten magnetisch gesteuert werden - das sei ein großer Vorteil beim gezielten Einsatz der roboterbetriebenen Spermien. Schwimmen die Spermien zufälligerweise genau in die kleinen Röhrchen, schieben sie diese in ihrer weiteren Bewegung nach vorne. Die Magnete werden anschließend dafür verwendet, um die Biohybride in die gewünschte Richtung zu lenken.

Einsatz bei künstlicher Befruchtung oder in der Krebstherapie

Mithilfe der Mikroroboter können die Spermien nicht nur unter dem Mikroskop, sondern auch im menschlichen Körper gezielt gelenkt werden. In Zukunft ist deshalb denkbar, dass operative Eingriffe zum Zwecke der künstlichen Befruchtung irgendwann überflüssig werden. Die Diagnose und Behandlung von Krebs-Tumoren könnte die zweite wichtige Mission der winzigen Roboter darstellen. Dr. Verena Nordhoff vom Zentrum für Reproduktionsmedizin in Andrologie am Universitätsklinikum Münster hält dies für eine Idee mit Zukunft. Sie spricht von der Möglichkeit „Spermienköpfe mit Stoffen wie Antibiotika oder Krebsmitteln aufzuladen und dann mithilfe der Mikroroboter zu den Tumoren transportieren zu lassen

Auch Medikamente können mit den präparierten Spermien an den gewünschten Ort transportiert werden

Auch Medikamente können mit den präparierten Spermien an den gewünschten Ort transportiert werden

Umsetzung scheitert an Unsichtbarkeit der Mikroroboter im Körper

Große Pläne also für die winzigen Roboter - eingesetzt werden können sie aber noch nicht. Das Problem: Einmal im menschlichen Körper sind die Mikrotransporter mit Spermien nicht mehr kontrollierbar. Bisher gibt es kein Verfahren, mit dem der Weg der Spermien nachzuverfolgen ist. Ein Ultraschall etwa könne nur eine bestimmte Zentimeterweite in den Körper hineinleuchten. Und auch nur Strukturen detektieren, die sehr viel größer sind. Diese Mikrobots hingegen seien wirklich winzig. "Es gibt keine bildgebenden Verfahren, die sie im Körper verfolgen können“, so Nordhoff. Auch radioaktive Markierungen könnten die Winzlinge nicht sichtbar machen. Solange diese Schwierigkeit nicht beseitigt ist, kann die neue Methode nicht eingesetzt werden.

Ähnliche Methoden waren bereits erfolgreich

Trotzdem besteht Hoffnung, denn ganz ähnliche Versuche wurden bereits mit bakterienbetriebenen Robotern erfolgreich durchgeführt. In Mäusen konnten die Bakterienroboter gezielt zu Tumoren gelenkt und diese anschließend bekämpft werden, so Magdanz. „Dann gibt es eine Herangehensweise, wo man rein synthetische Systeme nutzt. Es gibt z.B. kleine Schrauben, die sich magnetisch bewegen. Die können so winzig klein sein, dass sie sich in der Blutbahn oder in anderen Gefäßen bewegen können und die können auch mit Medikamenten bestückt werden. Das wurde auch schon in kleinen Lebewesen gemacht.“ Auch Nordhoff ist der Meinung, dass man weiterforschen sollte. Bis diese Technik im Menschen eingesetzt werden kann, dauert es aber noch.