Biochemische und physiologische Charakterisierung menschlicher Spermien mittels neuer optischer Technologien - Ein neues Verständnis der funktionellen Kompetenz von Spermien

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Schlatt
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491360700

Die klinische und experimentelle Spermienanalytik basiert in erster Linie auf der lichtmikroskopischen Bestimmung zellulärer Parameter. Spermien- Zahl, -Morphologie und -Motilität sind die zurzeit bestimmten primären Endpunkte, die zwar relevante Informationen zur Gametenproduktion des Hodens liefern, jedoch keine adäquaten funktionellen Parameter insbesondere zur Fertilisationskompetenz der Spermatozoen beitragen. In jüngster Zeit wurden mehrere biochemische Spermienfunktionstests beschrieben. Diese Verfahren sind unerlässlich, um in der Human- und Veterinärmedizin bessere Spermienanalysen und Spermienselektionsverfahren zu entwickeln. Unsere Arbeitsgruppe schlug einen alternativen Pfad ein und untersuchte, ob neueste optische Technologien und innovative Verfahren für die Spermienanalyse wertvoll sein können. Es gelangen uns damit neue Einsichten in die Spermienintegrität und Funktion in einer Anzahl von Spezies und die Entwicklung neuer diagnostischer Strategien. Wir postulieren, dass nicht-invasive optische Strategien Anwendung finden können, um funktionelle Parameter an individuellen Spermatozoen zu bestimmen. Solche Endpunkte erlauben es, die Kaskade von zellulären Differenzierungsschritten eines Spermiums bis zur Fertilisation präzise zu untersuchen. Diese Ergebnisse werde die Konzepte zur Spermienfunktion grundlegend verändern und können neuartige Strategien für die Spermienanalyse bereitstellen. In diesem Projekt beschreiben wir verschiedene Parameter an individuellen Spermatozoen, die neue Einsichten in die Integrität eines Spermiums liefern und dessen Qualität indizieren können. Wir sind überzeugt, dass Techniken wie die Multiparametrische Flowzytometrie (MFC) in Kombination mit Zellsortierung und Raman Mikro-Spektroskopie (RM) herausragende neue diagnostische Optionen eröffnen. Wir erwarten, dass unsere Forschung das Verständnis der Mechanismen erweitert, die zur vollständigen Kompetenz von Spermatozoen notwendig sind. Die Kombination unterschiedlicher Endpunkte hat das Potenzial die Spermienqualität und Funktion weit über die zytologisch/mikroskopischen Endpunkte hinaus zu verbessern. Die neuen optischen Technologien eliminieren die bisherigen Limitationen und ermöglichen die Beobachtung und Analyse individueller Spermien. Wir können unterscheiden zwischen Subpopulationen von Spermien mit einem, zwei oder drei Defekten und diese Defekte quantifizieren. Erstmalig gelingt damit die simultane Bestimmung verschiedener zellulärer funktioneller Merkmale von Spermien. Unser Hypothesen-getriebener Ansatz hat das Potenzial, das Verständnis der Spermienfunktion zu revolutionieren und bietet neue Anwendungen für die Spermienanalyse und Selektion.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Portugal
• Kooperationspartnerin: Dr. Sandra Amaral