Für die Kryokonservierung werden Eizellen entnommen, gespült und entweder langsam oder sofort bei minus 196 Grad Celsius in flüssigem Stickstoff eingefroren. In diesem Zustand können sie für unbegrenzte Zeit gelagert und schließlich künstlich befruchtet werden. Bei menschlichen Eizellen hat die Gefrierkonservierung mittlerweile ähnliche Erfolgschancen wie die In-vitro-Fertilisation „frischer“ Eizellen und wird genutzt, um etwa den Zeitpunkt der Schwangerschaft selbst zu bestimmen.
Ist das Einfrieren auch bei Löwen erfolgreich?
Das Einfrieren könnte auch eine Möglichkeit sein, die Eizellen von gefährdeten Tierarten wie dem asiatischen Löwen aufzubewahren. Allerdings gelten die Eizellen von Katzenartigen wegen ihres hohen Fettgehalts als relativ empfindlich gegenüber dem Gefrieren, vor allem wenn es langsam geschieht. Ob die Kryokonservierung dennoch ähnliche Reproduktionserfolge erzielt wie die Befruchtung mit frischen Eizellen, haben nun Forscher um Jennifer Zahmel vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung an afrikanischen Löwen (Panthera leo) untersucht. Vorherige Studien mit Hauskatzen hatten bereits gezeigt, dass eine schnelle Vitrifikation von Katzen-Eizellen in flüssigem Stickstoff den größten Erfolg für verspricht.
Auf dieser Grundlage haben die Wissenschaftler nun Eizellen von vier afrikanischen Löwinnen aus dem dänischen Givskud Zoo – Zootopia entnommen, nachdem diese Tiere dort eingeschläfert werden mussten. 60 Eizellen wurde sofort vor Ort vitrifiziert und sechs Tage im Stickstoff gelagert. Danach erwärmten die Forscher sie und unterzogen sie für insgesamt 32 bis 34 Stunden einer In-vitro-Reifung bei 39 Grad Celsius in einem Inkubator. Die andere Hälfte der Eizellen wurde als Kontrollgruppe ohne vorheriges Einfrieren direkt gereift. Die reifen Eizellen der beiden Gruppen befruchteten Zahmel und ihre Kollegen mit tiefgefrorenen und dann aufgetauten Spermien von afrikanischen Löwen und beobachteten schließlich ihre Entwicklung.
Eizellen überleben Vitrifizierung
Das Ergebnis: Obwohl Löwen-Eizellen aufgrund ihres hohen Fettgehalts als besonders empfindlich gegenüber Abkühlung gelten, überlebten die meisten Eizellen die Vitrifikation. „Nach dem Wiederauftauen der vitrifizierten Eizellen konnten wir einen hohen Anteil an überlebenden und gereiften Eizellen feststellen“, so Zahmel. „Fast die Hälfte der Eizellen war gereift, ein ähnlich hoher Anteil wie in der Kontrollgruppe.“ Der Unterschied lag nur bei etwa sechs Prozent. Aus den vitrifizierten Eizellen entwickelten sich schließlich sogar sieben Embryonen, in der Kontrollgruppe gelang dies für drei Embryonen. Allerdings wuchs keiner der Embryonen über das 4-Zell-Stadium hinaus weiter.
Die Ergebnisse zeigen, dass Eizellen von Löwen für die Bewahrung genetischer Ressourcen tatsächlich erfolgreich gefrierkonserviert, zur Reifung gebracht und befruchtet werden können. „Unseres Wissens nach wurden bisher noch nie In-vitro Embryos aus vitrifizierten Eizellen von afrikanischen Löwen oder einer anderen Wildkatzenart erzeugt. Dies ist das erste Mal“, sagt Martina Colombo von der Universität Mailand. „Obwohl die Embryonalentwicklung nach gegenwärtigem Stand noch beeinträchtigt ist, geben unsere Ergebnisse Anlass zur Hoffnung, dass Wildkatzen-Eizellen in Zukunft schnell und sicher in Biobanken aufbewahrt werden können”, ergänzt Zahmels Kollegin Katarina Jewgenow.
Die zukünftige Forschung soll nun klären, welche zellulären Abläufe beim Einfrieren beeinträchtigt werden, um zu verstehen, welche spezifischen Bedingungen die vitrifizierten Eizellen nach der Erwärmung benötigen. „Unser Ziel ist es, diese Methoden anhand von Modellarten wie der Hauskatze und dem afrikanischen Löwen stetig zu verbessern, um sie eines Tages für die assistierte Reproduktion gefährdeter Katzenarten wie dem asiatischen Löwen einzusetzen“, fügt Jewgenow hinzu.
Quelle: Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) im Forschungsverbund Berlin e.V., Fachartikel: Cryobiology, doi: 10.1016/j.cryobiol.2020.11.011
