Medizin

Nobelpreis für Pionier der In-vitro-Fertilisation

Montag, 4. Oktober 2010

Stockholm – Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin geht in diesem Jahr an den britischen Physiologen und Pionier der Reproduktions­medizin. Der 1925 in Leeds geborene Forscher gilt als der geistige Vater des ersten sogenannten Retortenbabys Louise Joy Brown, die 1978 geboren wurde.

Das Nobelkomitee begründet die Vergabe mit dem Paradigmenwechsel, den die In-vitro-Fertilisation (IVF) in der Behandlung verschiedener Formen der Infertilität ausgelöst habe, die heute für weltweit mehr als 10 Prozent aller Paare ein Problem sind. Edwards habe das Potenzial der IVF bereits in den 50er Jahren erkannt, als er die hormonelle Kontrolle der Ovarialfunktion einschließlich der Oozytenreifung und der Ovulation an Mäusen erforschte.

In einer „brillianten Kombination“ aus Grundlagenforschung und angewandter medizinischer Technik habe er später eine Hürde nach der anderen überwunden, bis er eine Methode fand, die Infertilität zu überwinden. Zunächst sei ihm gelungen, menschliche Oozyten im Reagenzglas am Leben zu erhalten und zu befruchten.

Dann habe er es geschafft, die befruchtete Eizelle zur Zellteilung und zu zur Entwicklung von Embryonen und Blastozysten im Reagenzglas zu bewegen. Alle Einzelfortschritte kulminierten am 25. Juli 1978 um 11 Uhr 47 in der Geburt von Louise Joy Brown, dem ersten per IVF gezeugten Kind. Seither haben die Forschungen Edwards, so das Nobelpreiskomitee, die Reproduktionsmedizin komplett verändert. Heute gebe es fast 4 Millionen Menschen, die dank seiner Entdeckung geboren werden konnten.

Von einer Infertilität sind mehr als 10 Prozent aller Paare betroffen. Die meisten empfinden dies als belastend und die ungewollte Kinderlosigkeit könne zu Depressionen, sozialer Isolierung führen und die Lebensqualität mindern, heißt es in der Begründung. Vor der Einführung der IVF habe es für diese Paare keine Hilfe gegeben. Viele hätten ihr Heil in mehr oder weniger obskuren Behandlungen gesucht und nicht gefunden.

Die künstliche Befruchtung hat ihre geschichtlichen Wurzeln in der Entdeckung der Penetration von Spermien in die Eizelle, die als erste von Nelson im Jahr 1851 beschrieben wurde. Im Jahr 1935 gelang es dem US-Forscher Gregory Pincus erstmals, Oozyten von Kaninchen im Reagenzglas zur Ausreifung (Maturation) zu bewegen.

Die Oozyten erreichten die Metaphase im Stadium II der Meiose, in der eine künstliche Befruchtung erfolgen kann. Diese gelang als erstem 1959 Chueh Chang an Kaninchen. Die befruchteten Eizellen entwickelten sich danach auch in Richtung eines Embryonen weiter.

Im gleichen Jahr wurde das erste Retortenkaninchen geboren (Nature 1959; 184: 466-467). Streng genommen war es aber keine reine IVF, da Chang die Spermien vor der Befruchtung in vivo im Uterus der Tiere inkubierte. Dahinter stand die Idee, dass Spermien eine Einzelle erst befruchten können, wenn sie zuvor in den Eileitern aktiviert wurden, was als Capacitation bezeichnet wurde.

Dieses Dogma fiel erst vier Jahre später, als es Ryuzo Yanagimachi und Min Chueh Chang gelang, Eizellen vom Hamster ohne vorherige Capacitation zu befruchten und den Embryo bis zum 6-Zell-Stadium zu entwickeln (Nature 1963; 200: 281-282).

Die Verhältnisse beim Menschen erwiesen sich als weitaus komplizierter als bei Tieren. Um die tierexperimentellen Ergebnisse auf den Menschen zu übertragen, waren zahlreiche technische Probleme zu lösen.

Dazu gehörte die Kontrolle der Maturation, das Problem, die Oozyten in einem für die IVF günstigen Stadium aus dem Ovar entnehmen zu müssen, die Fähigkeit die Spermien in vitro zu aktivieren und Bedingungen zu schaffen, die eine Fertilisierung und die frühe Entwicklung zum Embryo zu ermöglichen.

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Edwards hat nach und nach alle diese Schwierigkeiten überwunden, wobei er laut Nobelpreiskomitee auf sein in den späten 50er Jahren erworbenes breites Wissen zur Biologie der Befruchtung zurückgreifen konnte.

Nach mehrjähriger Forschung gelang es ihm schließlich 1965 menschliche Oozyten im Reagenzglas bis zur Metaphayse der Meiose II auszureifen (Nature 1965; 208: 349-351; Lancet 1965; 2: 926-929). Vier weitere Jahre vergingen, bis er – mithilfe einer speziellen Pufferlösung – Spermien dazu brachte, die Eizellen zu befruchten (Nature 1969; 221: 632-635). Damit schien die Tür zur Behandlung der menschlichen Infertilität offen zu stehen. Doch die befruchteten Eizellen kamen über das Zwei-Zell-Stadium nicht hinaus.

Edwards entschied sich deshalb, die Reifung der Oozyten nicht mehr im Labor vorzunehmen, sondern auf bereits im Ovar ausgereifte Eizellen zurückzugreifen, die kurz vor der Ovulation zu entnehmen waren.

Aus seinen tierexperimentellen Studien wusste Edwards, dass die Reifung der Oozyten durch die Behandlung mit Gonadotropinen stimuliert werden kann. Doch das Problem bestand darin, die Eizellen zum richtigen Zeitpunkt aus dem Ovar zu entnehmen. Dies erforderte in den 60er-Jahren noch eine offene Operation mit einer partiellen Ovariektomie, was für die Behandlung einer Infertilität kaum infrage kam.

Doch dann kam Edwards die Entwicklung der Laparoskopie zu Hilfe. Der britische Gynäkologe Patrick Steptoe hatte beschrieben, wie sich Eizellen mithilfe eines über den Bauchnabel eingeführten Endoskops entfernen lassen (Lancet 1968; 1: 913). Zwei Jahre später war es beiden Forschern gelungen, Oozyten in der Metaphase im Stadium II der Meiose bei Frauen zu gewinnen, die vorher mit Gonadotropinen behandelt wurden (Lancet 1970; 1: 683-689).

Nach einer IVF erreichten die Embryonen jetzt das 8-Zell-Stadium (Nature 1970: 227: 1307-1309). Ein Jahr später wurde das 16-Zell-Stadium und die Bildung einer Blastozyste erreicht (Nature 1971; 229: 132-133). Damit waren die Voraussetzungen für eine Implantation des Embryos in den Uterus gegeben.

Anfang der 70er-Jahre begannen Edwards und Steptoe mit den ersten Versuchen. Doch mehr als hundert Mal scheiterten die Forscher. Die Embryonen starben nach kurzer Schwangerschaft ab. Edwards erkannte, dass die Hormonbehandlung, die die Ovulation induzierte, dafür verantwortlich war.

Es dauerte mehrere Jahre bis die beiden Forscher 1976 über eine erste erfolgreiche längere Schwangerschaft berichten konnten (Lancet 1976; 1: 880-882). Der Embryo hatte sich aber im Eileiter implantiert und die Schwangerschaft musste vorzeitig beendet werden.

Edwards und Steptoe verzichteten während dieser Zeit auf die hormonelle Stimulation der Ovarien und verließen sich auf die Berechnung des Ovulationszeitpunkts aufgrund der Zyklusberechnung und der Bestimmung des luteinisierenden Hormon (LH) im Urin. Zwei Jahre später konnten sie dann im Lancet (1978; 2: 366) die Geburt des ersten Retortenbabys Louise Joy Brown verkünden.

Die Entwicklung der IVF und der Beitrag der beiden Forscher war damit nicht beendet. Beide gründeten die Bourn Hall Clinic Cambridge, die sich schnell zu einem Zentrum für die IVF-Forschung entwickelte. Bis 1983 wurden 139 Kinder geboren. Im Jahr 1986 gab es weltweit bereits mehr als 1.000 IVF-Kinder. Viele IVF-Kinder sind inzwischen erwachsen und haben Kinder – mit oder ohne IVF – gezeugt.

Das Nobelpreiskomittee geht auch auf die medizinischen und ethischen Probleme der IVF ein. Zu den medizinischen Problemen gehört die hohe Zahl von Mehrlingsgeburten, die eine Folge der Implantation mehrerer Embryonen ist. Sie hat Frühgeburten, Mangelgeburten und eine erhöhte Rate von Kaiserschnittentbindungen zur Folge, weshalb viele Länder mittlerweile fordern, dass nur noch einzelne Embryonen transferiert werden.

Doch auch bei IVF-Einzelschwangerschaften ist das Risiko von Frühgeburten doppelt so hoch wie nach einer nicht assistierten Zeugung. Der Grund könnte in dem höheren Alter der Frauen liegen oder durch Faktoren bedingt sein, die zur Infertilität geführt haben.

Ein weiteres medizinisches Problem ist die etwas erhöhte Rate von zwei Fehlbildungen (Beckwith-Wiedemann Syndrom und Angelman Syndrom), die auf ein fehlerhaftes genetisches Imprinting bei der IVF zurückzuführen sein könnten. Meta-Analysen haben jüngst zudem auf eine möglicherweise erhöhte Rate von Fehlbildungen hingewiesen, was aber aufgrund methodologischer Probleme derartiger Untersuchungen umstritten ist.

Die Forschungen Edwards trafen von Anfang an auf ethische Bedenken, denen sich Edwards nach Ansicht des Nobelpreiskomitees von Anfang an aktiv gestellt hat – ohne sie lösen zu können. Die IVF wird auch heute noch von vielen Menschen aus religiösen Gründen abgelehnt. Auch vor diesem Hintergrund ist es für das Nobelpreiskomitee beachtlich, dass er die Forschung trotzt aller Schwierigkeiten beharrlich zu Ende führte.

Für das Nobelpreiskomitee stellt die Entwicklung der IVF einen „monumentalen medizinischen Fortschritt“ dar mit dem „größten Nutzen für die Menschheit“. Heute würden in vielen Ländern 2 bis 3 Prozent aller Kinder mit Hilfe der IVF geboren. © rme/aerzteblatt.de

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