Illustration von Nicolás Ortega

Bioengineered Eierstöcke können in Mäusen überleben. Menschen sind die nächsten.

Diese Technologie könnte die Fruchtbarkeit steigern und den Hormonspiegel optimieren.

In einer Handvoll Labors auf der ganzen Welt arbeiten Forscher an einer radikal neuen Fruchtbarkeitsoption für Frauen: einem künstlichen Eierstock.

Die Idee ist, dass Wissenschaftler ausgehend von einem winzigen Gewebestück ein ganz neues Organ züchten und es dann implantieren können, um einen fehlerhaften Eierstock zu ersetzen. Oder sie könnten jemandem einen Eierstock geben, der nicht mit einem geboren wurde und stattdessen Hormone nimmt - sagen wir eine Transgender-Frau. Es könnte auch eine alternative Möglichkeit sein, Hormone für Frauen in den Wechseljahren und für andere Frauen, die Hormone einnehmen, zu verabreichen. Es könnte sogar die Wechseljahre umkehren.

Bis vor kurzem wurden künstliche Eierstöcke nur bei Tieren unter Verwendung von Tiergewebe implantiert und getestet. Ein großer Schritt nach vorne kam jedoch im Juli, als Forscher in Kopenhagen menschliches Eierstockgewebe verwendeten, um einen künstlichen Eierstock zu konstruieren, der nach der Implantation in Mäuse überlebte.

Susanne Pors und ihr Team verwendeten eine chemische Lösung, um Zellen aus dem Eierstockgewebe zu entfernen und ein „Gerüst“ aus Proteinen und Kollagen zurückzulassen. Dann besäten sie das Gerüst mit Hunderten von menschlichen Follikeln, den mit Flüssigkeit gefüllten Säcken, die unreife Eier enthalten.

Ein weiterer Durchbruch gelang im vergangenen Jahr, als Reproduktionswissenschaftler der Northwestern University berichteten, dass sie einen voll funktionsfähigen Eierstock mit einem speziellen 3D-Drucker erstellt hatten. Sie verwendeten Gelatine als „Tinte“ und druckten ein Gerüst, das sie mit Mäusefollikeln füllten. Als sie es in eine Maus implantierten, die unfruchtbar war, weil ein Eierstock entfernt worden war, war die Maus in der Lage, zu ovulieren und hatte nach der Paarung mit einer männlichen Maus gesunde Welpen. Der künstliche Eierstock erhöhte auch den Spiegel wichtiger Hormone.

Die größte Herausforderung besteht darin, einen künstlichen Eierstock für Jahre funktionsfähig zu machen. In der jüngsten Arbeit in Kopenhagen überlebte nur ein Viertel der Follikel mindestens drei Wochen. Der im Nordwesten gedruckte künstliche Eierstock funktionierte 40 Tage lang.

Dennoch sehen Wissenschaftler bereits Möglichkeiten, künstliche Eierstöcke viel länger haltbar zu machen, und voll funktionsfähige könnten in etwa einem Jahrzehnt für Frauen bereit sein. Das heißt, es ist noch nicht zu früh, um über alle Verwendungsmöglichkeiten nachzudenken.

Den Übergang machen

Der künstliche Eierstock wurde ursprünglich als eine Möglichkeit angesehen, das Einfrieren von Eierstockgewebe zu verbessern, eine Option für Mädchen und Frauen, die sich einer Krebsbehandlung unterziehen müssen, die sie unfruchtbar machen könnte. Jahre später kann dieses Gewebe wieder bei Frauen implantiert werden, wenn sie bereit sind, ein Kind zu bekommen. Dieses Verfahren birgt jedoch das Risiko, Gewebe zu transplantieren, das noch einige Krebszellen enthält.

„Wenn Sie einen künstlichen Eierstock hätten, könnten Sie dieses Risiko vermeiden“, berichtet Sandra Carson, Vizepräsidentin für Bildung beim amerikanischen Kongress für Geburtshelfer und Gynäkologen, und dessen ehemaliges Labor an der Brown University den ersten künstlichen Eierstock geschaffen hat. Es wurde mit menschlichem Gewebe hergestellt, aber nie implantiert.

Bald interessierten sich andere Forscher, wie Teresa Woodruff, eine Reproduktionswissenschaftlerin im Nordwesten, für den Versuch, eine solche zu konstruieren. Anfangs konzentrierte sie sich auf weibliche Krebspatientinnen, jetzt sieht sie es als eine potenzielle Option für Transgender-Frauen. Ein künstlicher Eierstock könnte in einem minimal invasiven Verfahren direkt unter der Haut eingeführt werden, möglicherweise unter dem Arm oder im Fettgewebe des Magens.

Links: Ein künstlicher Ratten-Eierstock in Oparas Labor. Rechts: Ein mit Gelatine bedrucktes Gerüst für einen Maus-Eierstock in Woodruffs Labor. (Mit freundlicher Genehmigung des Wake Forest Institute für Regenerative Medizin und der Northwestern University).

Warum sollten diese Frauen das tun? Ein Grund ist, dass es eine länger anhaltende Möglichkeit wäre, Hormone abzugeben. Wissenschaftler glauben jedoch auch, dass die von einem künstlichen Eierstock produzierten Hormone für den Körper sicherer und verträglicher sind als die synthetischen Hormone, die in der Hormontherapie eingesetzt werden. Es hat sich gezeigt, dass Pillen, Pflaster und Injektionen, die Östrogen abgeben, das Haupthormon, das die Entwicklung weiblicher Merkmale fördert, das Risiko von Gesundheitsproblemen wie Blutgerinnseln und Leberschäden erhöhen.

Noch futuristischer ist ein künstlicher Eierstock, der tatsächlich Eier freisetzt. Diese Eier könnten aus dem Eierstock entnommen und in vitro befruchtet werden, so dass eine Transgender-Frau ein Kind bekommen kann, das eine Leihmutter verwendet. Schließlich könnten ein künstlicher Eierstock und eine Uterustransplantation es einer Transgender-Frau ermöglichen, ein Kind zu empfangen und zur Entbindung zu bringen.

Fruchtbarkeitsschub

Ein künstlicher Eierstock, der Eier produziert, könnte Frauen mit Fruchtbarkeitsproblemen helfen, die ihren Ursprung im Eierstock haben, wie z. B. das Syndrom der polyzystischen Eierstöcke, von dem fast jede zehnte Frau betroffen ist. PCOS wird durch erhöhte Spiegel eines Hormons namens Androgen verursacht. Viele Frauen mit PCOS haben Probleme, schwanger zu werden, und einige geben überhaupt keine Eier ab.

Frauen mit vorzeitiger Ovarialinsuffizienz oder primärer Ovarialinsuffizienz könnten ebenfalls davon profitieren.

Bei Frauen mit dieser Erkrankung hören die Eierstöcke vor dem 40. Lebensjahr auf zu arbeiten, was zu Unfruchtbarkeit und Symptomen in den Wechseljahren führt. In beiden Fällen konnten Frauen einen Eierstock entfernen und einen künstlichen einsetzen lassen.

Ein künstlicher Eierstock kann auch die Fruchtbarkeit einer Frau verlängern, so dass sie erst später im Leben auf ein Kind warten kann. "Sie könnten theoretisch das Leben eines Eierstocks über die Wechseljahre hinaus verlängern", sagt Carson.

Hormonersatz ersetzen

Emmanuel Opara, Professor am Wake Forest Institute für Regenerative Medizin, ist der Ansicht, dass ein künstlicher Eierstock für Frauen nach der Menopause gut sein könnte, auch wenn sie in diesem Lebensstadium keine Kinder haben möchten.

Wie bei Transgender-Frauen könnten die vom künstlichen Eierstock produzierten Hormone sicherer und wirksamer sein als synthetische Versionen. Viele Frauen wenden sich der Hormonersatztherapie (HRT) zu, wenn sie in die Wechseljahre kommen, da ihre Eierstöcke kleiner werden und weniger Hormone wie Östrogen und Progesteron freisetzen. Dies kann Hitzewallungen, vaginale Trockenheit, Schlafstörungen, Gewichtszunahme und, noch schlimmer, Knochenschäden verursachen. HRT wird jedoch nicht für die langfristige Anwendung empfohlen, da es das Risiko für Schlaganfall, Blutgerinnsel, Herzinfarkt sowie Brust- und Eierstockkrebs zu erhöhen scheint.

Was wäre, wenn eine 75-jährige Frau möchte, dass ein künstlicher Eierstock ein Kind bekommt?

Opara und seine Kollegen haben Eierstöcke von Ratten konstruiert, indem sie zwei Haupttypen von Zellen in den Eierstöcken - Granulosa- und Thecazellen - isoliert und zu dreidimensionalen Gewebekugeln gezüchtet haben. Sie implantierten die Eierstöcke in das Fettgewebe der Ratten direkt unter der Haut, die den Bauch bedeckt. Eine Woche später begannen die künstlichen Organe, Östrogen, Progesteron und zwei andere Hormone zu produzieren, die bei der Hormonersatztherapie nicht verwendet wurden. Die Tiere mit künstlichen Eierstöcken hatten weniger Körperfett und eine bessere Knochengesundheit als diejenigen, denen synthetische Hormone verabreicht wurden.

Dieser künstliche Eierstock war in der Lage, Hormone zu produzieren, die drei Monate lang schwankten. Laut Opara könnte ein im Labor hergestellter Eierstock Hormonspiegel produzieren, die dem entsprechen, was der Körper braucht - ein Vorteil gegenüber der HRT.

Unbeantwortete Fragen

Bevor ein künstlicher Eierstock Realität wird, muss er an größeren Tieren getestet werden, um sicherzustellen, dass er sicher und dauerhaft ist. Monica Laronda, reproduktive Endokrinologin und Woodruffs Mitarbeiterin an der Northwestern University, plant, als nächstes den 3D-gedruckten Eierstock ihres Teams bei Schweinen zu testen. Die Gruppe glaubt auch, dass es beginnen kann, die Zeitspanne, die ein künstlicher Eierstock funktionieren kann, zu verkürzen. Der Trick wird darin bestehen, eine größere Anzahl von unreifen Follikeln darin zu säen, von denen einige auch dann inaktiv bleiben, wenn andere früher zu reifen Eiern heranwachsen. Laronda und ihr Team haben herausgefunden, dass die Struktur des künstlichen Eierstocks direkt damit zusammenhängt, ob die Follikel im Eierstock überleben oder nicht.

Dennoch sind große Fragen zu klären, sagt Cynthia Stuenkel, klinische Professorin für Medizin an der University of California in San Diego und Sprecherin der Endocrine Society. Sie sagt, die Idee eines künstlichen Eierstocks sei aufregend, aber sie befürchtet, dass Hormone bei Frauen in den Wechseljahren Perioden verursachen könnten. "Frauen haben normalerweise nach den Wechseljahren nichts dagegen, dass sie nicht ihre monatlichen Menstruationszyklen haben", sagt sie.

Ein weiteres Problem ist, dass Spendergewebe erforderlich ist, um künstliche Eierstöcke für Transgender-Frauen oder solche, die kein gesundes Eierstockgewebe haben, herzustellen. Es besteht immer die Möglichkeit, dass der Empfänger es ablehnt.

Schließlich könnten ein künstlicher Eierstock und eine Uterustransplantation es einer Transgender-Frau ermöglichen, ein Kind zu empfangen und zur Entbindung zu bringen.

Es stellt sich auch die Frage, ob es eine Altersgrenze für den Erhalt eines künstlichen Eierstocks geben würde, der Eier produzieren kann. Zum Beispiel fragt sich Opara: Was wäre, wenn eine 75-jährige Frau ein künstliches Ovar haben möchte, um ein Kind zu bekommen? In vielen Fertilitätskliniken gilt eine Altersgrenze von 45 bis 50 Jahren für die In-vitro-Fertilisation, da bei älteren Frauen Probleme mit Schwangerschaftskomplikationen bestehen. Es gibt auch die Vorstellung, die von einigen Fruchtbarkeitsärzten auferlegt wurde, dass eine Frau oder ihr Partner eine ausreichende Lebenserwartung haben sollte, um ein Kind versorgen zu können.

Das Wichtigste zuerst. Künstliche Eierstöcke werden am schnellsten verwendet, um Fruchtbarkeitsbehandlungen und andere Medikamente im Labor zu testen, bevor Frauen sie erhalten, um sicherzustellen, dass sie sicher sind. Und die ersten Menschen, denen künstliche Eierstöcke implantiert werden, werden wahrscheinlich Krebspatienten sein. "Bei pädiatrischen Patienten geht es nicht nur um Fruchtbarkeit, sondern auch um die Wiederherstellung des Hormonsystems, das für eine gesunde Entwicklung verantwortlich ist", sagt Woodruff. "Es ist wirklich ein unerfüllter Bedarf."