Sædcelle med motor

Forskere skaber en hær af supersæd

Mændenes sædkvalitet er styrtdykket i de seneste 40 år, og forskerne kender ikke årsagen. Nu tager de stamceller, genterapi og magnetiske motorer i brug for at booste sædkvaliteten og gøre barnløse mænd til fædre.

Mændenes sædkvalitet er styrtdykket i de seneste 40 år, og forskerne kender ikke årsagen. Nu tager de stamceller, genterapi og magnetiske motorer i brug for at booste sædkvaliteten og gøre barnløse mænd til fædre.

Shutterstock & Claus Lunau

Et tungt ansvar hviler på sædcellens spinkle krop. Som en agent bag fjendens linjer arbejder den på egen hånd i en fremmed verden, hvor farerne lurer overalt – og menneskehedens fremtid afhænger af, at den fuldfører sin mission.

Fra skedens sure miljø, gennem livmoderhalsens klæbrige slim til æggelederens smalle passage kæmper sædcellen sig frem mod ægget.

Men sandsynligheden for, at den når i mål, styrtdykker nu i den vestlige verden, hvor sædcellerne bliver dårligere og dårligere rustet til at klare den krævende rejse.

God sæd opfylder fire krav

Mandens frugtbarhed afhænger ikke kun af antallet af sædceller. Mængden af sædvæske og sædcellernes svømmeevne og facon er lige så vigtig.

Et internationalt forskerhold slog i 2017 alarm med en rapport, der konkluderer, at unge mænd i Europa, Nordamerika og Australien kun producerer halvt så mange sædceller som for 45 år siden.

For at gøre ondt værre viser undersøgelsen tilmed, at andelen af gode, målrettede svømmere er mere end halveret. Omkring 7 pct. af alle mænd har i dag så dårlig sædkvalitet, at de ikke kan få et barn på naturlig vis.

Årsagen til fertilitetskrisen er stadig en gåde, men mistanken retter sig mod en type stoffer, som findes overalt i vores hverdag og måske også er med til at gøre mænd overvægtige.

Nu eksperimenterer forskere med flere strategier for at komme de ufrugtbare mænd til undsætning.

Sløve sædceller kan fx få hjælp af en spiralsnoet magnet, der fungerer som påhængsmotor, og til de mænd, der slet ikke danner brugbare sædceller, vil forskere nu fremstille kunstig sæd i laboratoriet ved hjælp af stamceller.

De fleste sædceller er misdannede

Sædcellerne produceres i nogle lange, snoede rør i testiklerne, som er foret med stamceller. Hver eneste dag deler stamcellerne sig omkring 250 mio. gange og danner derved lige så mange nye sædceller.

Hele processen fra den første celledeling til den svømmedygtige sædcelle tager i alt tre måneder, og meget kan gå galt undervejs.

En kvalitetskontrol i testiklerne sorterer mange af fejlene fra, men af de ca. 200 mio. sædceller, der sendes afsted mod ægget, når manden får udløsning under samleje, er det stadig kun en lille del, der er egnet til opgaven.

Hos omkring halvdelen af dem kan halen ikke slå piskeslag eller gør det på en ukoordineret måde, så sædcellerne svømmer på stedet.

Selv blandt dem, der består svømmeprøven, er det igen kun halvdelen, der kan holde kursen og svømme fremad mod målet, mens den anden halvdelen svømmer i ring, zigzag eller frem og tilbage og altså ikke har nogen chance for at befrugte ægget.

Rask sædcelle

© claus lunau

Normal sædcelle

HOVEDET indeholder enzymer, der opløser æggets membran, samt mandens bidrag til barnets gener.

MIDTERSTYKKET rummer de kraftværker, mitokondrier, der giver energi til svømmeturen.

HALEN pisker fra side til side for at drive sædcellen frem. Sædceller med lange, lige haler er de bedste svømmere.

Så længe fejlraten ikke er større, er det imidlertid ikke noget problem. En ung mand med normal sædproduktion producerer 100 mio. sædceller om dagen, og selvom halvdelen ikke kan svømme, og halvdelen af resten ikke kan navigere, kan han sagtens gøre en kvinde gravid med de resterende.

Men hvis manden venter nogle år med at stifte familie, risikerer han at få svært ved at blive far. Både den daglige produktion og kvaliteten af hans sæd falder nemlig drastisk med årene.

Allerede i en alder af 45 år er sædproduktionen halveret, og andelen af sædceller, som ikke kan svømme, er steget med 30 pct.

Endnu værre står det til med deres evne til at navigere, idet kun hver femte er i stand til at holde kursen støt fremad.

Alt i alt vurderer lægerne, at en mand over 35 år kun har halvt så stor chance for at gøre en kvinde gravid i løbet af et år sammenlignet med en mand under 25 år.

Tendensen i hele den vestlige verden går imidlertid i retning af, at vi får børn i en højere alder.

Sædceller er kun 0,05 mm store og skal svømme ca. 200 mm gennem kvindens krop for at transportere mandens gener frem til ægget. Men omkring halvdelen af sædcellerne i en enkelt udløsning vil typisk være misdannede og derfor dårligt udrustet til at klare den lange svømmetur.

Sædcellemisdannelse
© claus lunau

Nogle sædceller har for aflange, små, store eller ujævne hoveder.

Sædcellemisdannelse
© claus lunau

Midterstykket er fx bøjet eller asymmetrisk.

Sædcellemisdannelse
© Claus lunau

Halen er krøllet, dobbelt eller har en gevækst.

Metalspiral speeder sædceller op

Heldigvis er der hjælp at hente for mænd med dårlig sædkvalitet. I et forsøg fra 2016 udviklede en gruppe forskere fra den tekniske forskningsinstitution IFW Dresden i Tyskland en slags påhængsmotor til sædceller, der ikke selv kan holde farten eller kursen.

Motoren, en 0,02 mm lang metalspiral, placeres omkring sædcellens hale, og et roterende magnetfelt får den til at skrue sig fremad med 6 cm i timen.

Indtil videre har forskerne med succes afprøvet deres opfindelse i laboratoriet, men ved hjælp af avanceret skanningsudstyr vil de nu forsøge at styre den motoriserede sædcelle de ca. 20 cm gennem en kvindes underliv.

På den måde vil mænd med dårlig sædkvalitet kunne befrugte deres partner på en mere naturlig og mindre indgribende måde end ved kunstig befrugtning.

Hvis mandens sædceller ikke svinger rigtigt med halen, kan de ikke nå frem til kvindens æggeleder. Men tyske forskere prøver nu at løse problemet ved at udstyre sædcellerne med en magnetisk motor.

Sædcelle får motor
© Medina-Sánchez & Ifw Dresden

Ved hjælp af et magnetfelt styres en magnetisk spiral hen til en sædcelle og ned over dens hale.

Sædcelle med motor og æg
© Medina-Sánchez & Ifw Dresden

Magnetfeltet roterer og får spiralen til at skrue sig fremad. Sædcellens hoved er for stort til at passere gennem spiralen, og derfor bliver sædcellen trukket med.

Sædcelle med motor
© Medina-Sánchez & Ifw Dresden

Sædcellen styres ind i ægget, hvor dens hoved sætter sig fast. Det roterende magnetfelt vendes om, så spiralen bakker og glider af sædcellens hale.

Moderne livsstil skader sæden

En milliliter god sæd skal rumme 15 mio. sædceller, men i Vesten har sædprøver fra unge mænd kun det halve antal.

Udviklingen er sket inden for de seneste fire-fem årtier, og forskerne står undrende over for fænomenet.

Den faldende tendens ses nemlig ikke i udviklingslandene, og mange forskere mener derfor, at en del af forklaringen skal findes i den vestlige livsstil.

Hvordan det præcis hænger sammen, ved forskerne endnu ikke, men i 2018 præsenterede lægen Alberto Ferlin fra University of Brescia i Italien resultaterne af en opsigtsvækkende undersøgelse.

Han havde lavet grundige helbredsundersøgelser på 5177 unge italienske mænd, der ikke kunne få børn med deres partner.

Resultaterne viste, at omkring halvdelen af mændene havde dårlig sædkvalitet, og netop disse mænd var desuden mere overvægtige, havde højere blodtryk og kolesteroltal og var oftere på vej til at udvikle diabetes end den anden halvdel af mændene med god sædkvalitet.

Genterapi kickstarter produktionen af sædceller

Omkring 1 pct. af alle mænd kan ikke danne sædceller. Årsagen er ofte en genfejl i testiklernes såkaldte sertoliceller. Japanske forskere har rettet fejlen hos mus ved hjælp af genterapi, der fik de ufrugtbare hanner til at begynde at producere sædceller. Musene blev fædre til helt normale unger.

Forskerne splejsede en korrekt udgave af det defekte gen ind i en uskadelig virus og sprøjtede den ind i musenes testikler. Virussen inficerede sertolicellerne og overførte det velfungerende gen, så produktionen af sæd gik i gang. Sædcellerne havde dog ingen haler og måtte sprøjtes ind i ægget.

Steril musetestikel
© Mito Kanatsu-Shinohara/PNAS

Før

Musesædceller
© Mito Kanatsu-Shinohara/PNAS

Efter

Undersøgelserne viste også, at en meget stor del af mændene med dårlig sædkvalitet også havde et lavt niveau af det mandlige kønshormon testosteron.

Det er velkendt, at testosteron er vigtigt for produktionen af sædceller, men det er sværere at forklare sammenhængen mellem sædkvaliteten og de nævnte livsstilssygdomme.

En mulig forklaring kan være hormonforstyrrende stoffer som fx ftalater og bisfenol A, der bruges til at blødgøre plastik i fx emballage og legetøj og også tilsættes skønhedsprodukter, så parfume fx lettere kan opløses i shampoo og cremer, og neglelak ikke krakelerer.

Mange hormonforstyrrende stoffer minder om det kvindelige kønshormon østrogen, og når vi udsættes for dem, kan det påvirke hormonbalancen.

Stofferne har i tidligere undersøgelser vist sig at øge risikoen for overvægt og hjerte-kar-sygdomme og ikke mindst nedsætte produktionen af testosteron hos mænd.

Hormonforstyrrende stoffer i miljøet kan altså være årsagen til den sammenhæng mellem dårlig sædkvalitet og livsstilssygdomme, som den italienske undersøgelse tyder på.

Forskere fremstiller kunstig sæd

Hormonforstyrrende stoffer findes i en stor del af de produkter, vi er omgivet af i den industrialiserede verden, og det gør problemet svært at løse på kort sigt. Mens stoffernes virkning undersøges, prøver andre forskere nu at hjælpe de hårdest ramte mænd med at blive fædre.

Mus

Museungernes far er steril. Det sunde kuld er skabt ved hjælp af kunstige sædceller.

© XIAO-YANG ZHAO, JIAHAO SHA & QI ZHOU

Haleløse sædceller dyrkes i laboratoriet

Kinesiske forskere præsterede i 2016 at omdanne stamceller fra musefostre til fuldt funktionsdygtige sædceller. De kunstige sædceller havde ingen hale, så de skulle sprøjtes direkte ind i et æg, men resultatet var sunde unger.

Stamcellerne blev dyrket i næringsvæsker med udvalgte vækstfaktorer og udviklede sig i løbet af syv dage til forløbere for sædceller.

Ved hjælp af celler fra musetestikler og testosteron forvandlede de sig derefter til rigtige kønsceller. Forskerne håber nu, at de samme resultater kan opnås på mennesker.

For mænd, der ikke producerer brugbare sædceller, kan løsningen være at fremstille dem kunstigt.

Lægen Qi Zhou fra Chinese Academy of Sciences i Beijing har taget stamceller fra mus og dyrket dem i laboratoriet under betingelser, der minder om miljøet i testiklerne.

I løbet af tre uger udviklede stamcellerne sig til primitive sædceller uden haler, og det lykkedes at befrugte 158 æg med dem.

Forskerne satte de såkaldte embryoer op i livmoderen på hunmus – ligesom det sker ved almindelig kunstig befrugtning – og seks af dem nedkom med en velskabt unge.

Det banebrydende forsøg viser, at det er muligt at dyrke velfungerende sædceller uden for kroppen ved hjælp af stamceller.

Selvom de lovende resultater endnu kun er opnået på mus, giver forsøget håb om, at det samme kan lade sig gøre med menneskelige sædceller, så mænd, der i dag er ufrugtbare, kommer til at opleve at blive fædre.