Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spermien aus der Kapsel

02.05.2011
Bauern dürfen sich freuen: Ihre Kühe könnten mehr Nachwuchs bekommen, denn Forschende am Departement für Biosysteme (D-BSSE) der ETH Zürich haben eine neuartige Form der künstlichen Befruchtung entwickelt. Diese reagiert sehr sensibel auf den Zyklus der Kuh.

Bei Schweizer Kühen ist die künstliche Besamung selbstverständlich geworden, denn die Vorteile liegen auf der Hand. Gezielt können verschiedene Kühe mit gesundem Sperma befruchtet und die Zucht veredelt werden.

Die Tiere müssen nicht transportiert werden und sind geschützt vor Deckungsinfektionen und Verletzungen. Doch nicht alle künstlichen Befruchtungen sind erfolgreich, da man zwar den Kühen aufgrund ihres Verhaltens ansehen kann, wann sie in die Brunst kommen, aber weder Tierhalter noch Veterinär den exakten Zeitpunkt des Eisprungs bestimmen können. Die Trefferquote ist denn auch nicht besonders hoch: Von 100 einmal künstlich besamten Kühen bringen nur 60 ein Kalb zur Welt. Bei den restlichen stirbt entweder der Embryo ab oder die Eizelle wird nicht befruchtet.

Abhilfe schaffen ETH-Forschende um Professor Martin Fussenegger am Departement für Biosysteme. Die Bioingenieure haben eine Cellulose-Kapsel entwickelt, welche Stierspermien und lebende Zellen enthält. Diese sind mit einem zusätzlichen genetischen Netzwerk ausgestattet, das auf ein bestimmtes Körpersignal reagiert. Einige Hundert dieser winzigen Kapseln werden der Kuh wenige Tage vor dem Eisprung in den Uterus eingepflanzt, wo sie überdauern, bis das Tier empfängnisbereit ist.

Einfach und präzis befruchtet
Bekommt die Kuh einen Eisprung, steigt der Spiegel des Luteinisierenden Hormons (LH) im Blut innerhalb weniger Stunden rasch an und sinkt danach genauso schnell wieder ab. Auf diesen abrupten Hormonanstieg reagiert die neue Kapsel der ETH-Forschenden. In den Kapseln befinden sich Zellen, auf denen LH-empfindliche Sensoren sitzen. Dockt das LH an diese an, löst dies eine Kaskade von Reaktionen aus und am Ende bildet sich das Enzym Cellulase, das die Cellulose-Kapsel von innen her auflöst. Die Samenzellen kommen frei und können zur befruchtungsfähigen Eizelle schwimmen. Diese Befruchtungsmethode ist einfach und präzise. Da die Kapseln sehr klein sind, spürt die Kuh nichts davon. Der Veterinär, der die künstliche Besamung durchführt, kann die Kapseln mit der gleichen Plastikkanüle einführen, mit der er bisher Stierspermien eingebracht hat.

Beim neuen Verfahren reicht es aus, wenn die Halter den Zyklus ihrer Tiere – bei der Kuh sind es 21 Tage – ungefähr kennen. Die Cellulosekapseln halten die Spermien mindestens drei Tage lang frisch. Der Veterinär kann die Kapseln deshalb schon wenige Tage vor dem Eisprung in den Uterus des Tiers einführen. Dadurch verlängert sich das Zeitfenster, in dem eine erfolgreiche künstliche Besamung möglich ist, erheblich.

Befruchtungskapsel ist praxistauglich
Die neue Befruchtungskapsel ist praxistauglich und von den ETH-Forschenden für das Patent angemeldet. „Swissgenetics“ die grösste Vertriebsorganisation von Stiersamen, die mit den Bioingenieuren zusammengearbeitet hat, hat zudem eine exklusive Lizenz für den Tierbereich erworben.

Die ETH-Forscher haben die Befruchtungskapsel nach allen Regeln der Kunst der synthetischen Biologie geplant und umgesetzt. Die Wissenschaftler um Martin Fussenegger haben bereits früher von sich reden gemacht, etwa durch Gelkügelchen, welche Menschen unter die Haut eingesetzt werden können und auf ein bestimmtes Signal hin Insulin freisetzen. Vor einem Jahr haben sie auf ähnliche Weise ein Gennetzwerk gegen Gicht entwickelt.

Kapsel nicht nur für die Kuh
Die Kapsel ist zurzeit auf den Hormonhaushalt und den Organismus einer Kuh zugeschnitten. Die Forschenden müssten jedoch nur einzelne Komponenten des genetischen Netzwerks sowie die Art der Zellen verändern, um diese Befruchtungshilfe auch für andere Säugetiere auszulegen. Auch beim Menschen würde die Methode mit einigen Anpassungen funktionieren. Fussenegger kann sich deshalb vorstellen, dass die Befruchtungskapsel auch in der menschlichen Reproduktionsmedizin eingesetzt wird: «Das könnte Menschen entlasten, die unter starkem psychischen Druck stehen, wenn es mit dem Kinderkriegen auf natürlichem Weg nicht klappt.»
Weitere Informationen:
ETH Zürich
Prof. Martin Fussenegger
Departement für Biosysteme
+41 61 387 31 60
martin.fussenegger@bsse.ethz.ch

Franziska Schmid | idw
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch/media/detail?pr_id=1035

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Erstmals Studie zu Hai- und Rochenarten in deutschen Meeren
19.04.2017 | Bundesamt für Naturschutz

nachricht Wenn Städte immer mehr an Boden gewinnen: Wie gelingt Land- und Gartenbau südlich der Sahara?
11.04.2017 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten