Sædcelle med motor

Forskere skaper en hær av supersæd

Menns sædkvalitet har vært i fritt fall i de siste 40 årene, og forskerne vet ikke hvorfor. Nå tar de i bruk stamceller, genterapi og magnetiske motorer for å bedre sædkvaliteten og gjøre barnløse menn til fedre.

Menns sædkvalitet har vært i fritt fall i de siste 40 årene, og forskerne vet ikke hvorfor. Nå tar de i bruk stamceller, genterapi og magnetiske motorer for å bedre sædkvaliteten og gjøre barnløse menn til fedre.

Shutterstock & claus lunau

Et tungt ansvar hviler på sædcellens spinkle kropp. Som en agent bak fiendens linjer må den klare seg på egen hånd i en fremmed verden der farer lurer overalt – og menneskehetens framtid er avhengig av at den fullfører oppdraget sitt.

Fra skjedens sure miljø, gjennom livmorhalsens klebrige slim til egglederens smale passasje kjemper sædcellen seg fram mot egget.

Men sannsynligheten for at den kommer i mål, er nå i fritt fall i den vestlige verden, der sædcellene blir dårligere og dårligere rustet til å klare den krevende reisen.

God sæd oppfyller fire krav

Mannens fruktbarhet er ikke bare avhengig av antallet sædceller. Mengden sædvæske og sædcellenes svømmeevne og form er like viktig.

Rikelig sædvæske

En mann ejakulerer som regel 3 milliliter sæd i en enkelt sædavgang. Hvis mengden sæd er mindre, reduserer det mannens sjanser for å
gjøre en kvinne gravid.

Mange sædceller

Mannens sæd må inneholde minst 20 millioner sædceller per milliliter hvis én av dem skal ha en realistisk sjanse for å nå hele veien fram til målet og befrukte egget.

Velskapte sædceller

Normalt er halvparten av sædcellene misdannet, men mannen produserer så mange at det ikke er noe problem. Men hvis over 85 prosent er det, faller mannens fertilitet.

Gode svømmeevner

Sædcellenes effektivitet er avhengig av fart og svømmestil. Minst 50 prosent må svømme raskt rett fram for at mannens sædkvalitet
skal betraktes som god.

En internasjonal forskergruppe slo i 2017 alarm med en rapport som konkluderer med at unge menn i Europa, Nord-Amerika og Australia bare produserer halvparten så mange sædceller som for 45 år siden.

Og som om ikke det var nok, viser studien dessuten at andelen gode, målrettede svømmere er mer enn halvert. Omkring sju prosent av alle menn har i dag så dårlig sædkvalitet at de ikke kan få barn på naturlig vis.

Årsaken til fertilitetskrisen er fortsatt en gåte, men mistanken retter seg mot en type stoffer som finnes overalt i hverdagen vår og kanskje også er med på å gjøre menn overvektige.

Nå eksperimenterer forskere med flere strategier for å hjelpe de ufruktbare mennene.

Sløve sædceller kan for eksempel få hjelp av en spiralmagnet som fungerer som påhengsmotor, og til de mennene som ikke danner brukbare sædceller i det hele tatt, vil forskere nå produsere kunstig sæd i laboratoriet ved hjelp av stamceller.

De fleste sædceller er misdannet

Sædcellene produseres i lange rør i testiklene som er fôret med stamceller. Hver eneste dag deler stamcellene seg omkring 250 millioner ganger og danner dermed like mange nye sædceller.

Hele prosess fra, den første celledelingen til den svømmedyktige sædcellen, tar i alt tre måneder, og mye kan gå galt underveis.

En kvalitetskontroll i testiklene sorterer ut mange kandidater, men av de om lag 200 millioner sædcellene som sendes av sted mot egget når mannen får utløsning under et samleie, er det fortsatt bare en liten del som er egnet til oppgaven.

Omkring halvparten av dem slår ikke med halen eller gjør det på en ukoordinert måte, slik at sædcellene ikke kommer seg framover.

Selv blant de som består svømmeprøven, er det igjen bare halvparten som kan holde kursen og svømme framover mot målet, mens den andre halvparten svømmer i ring, sikksakk eller fram og tilbake og altså ikke har noen sjanse til å befrukte egget.

Rask sædcelle

© claus lunau

Normal sædcelle

HODET inneholder enzymer som oppløser membranen i egget og slipper løs mannens bidrag til barnets gener.

MIDTSTYKKET rommer de kraftverkene, mitokondriene, som gir energi til svømmeturen.

HALEN slår fra side til side for å drive sædcellen fram. Sædceller med lange, rette haler er de beste svømmerne.

Så lenge feilraten ikke er større, er det imidlertid ikke noe problem. En ung mann med normal sædproduksjon produserer 100 millioner sædceller om dagen, og selv om halvparten ikke kan svømme, og halvparten av resten ikke kan navigere, kan han godt gjøre en kvinne gravid med resten.

Men hvis mannen venter noen år med å stifte familie, risikerer han å få problemer med å bli far. Både den daglige produksjonen og kvaliteten på sæden faller nemlig drastisk med årene.

Allerede i en alder av 45 år er sædproduksjonen halvert, og andelen sædceller som ikke kan svømme, har steget med 30 prosent. Enda verre står det til med evnen til å navigere: Bare hver femte kan holde kursen stødig framover.

Alt i alt mener legene at en mann over 35 år bare har halvparten så stor sjanse for å gjøre en kvinne gravid i løpet av et år sammenlignet med en mann under 25 år.

Tendensen i hele den vestlige verden går imidlertid i retning av at vi får barn i høyere alder.

Sædceller er bare 0,05 mm store og må svømme om lag 200 mm gjennom kvinnens kropp for å transportere mannens gener fram til egget. Men omkring halvparten av sædcellene i en utløsning vil typisk være misdannede. De er ikke i stand til å klare den lange svømmeturen.

Sædcellemisdannelse
© claus lunau

Noen sædceller har for avlange, små, store eller ujevne hoder.

Sædcellemisdannelse
© claus lunau

Midtstykket kan være bøyd eller asymmetrisk.

Sædcellemisdannelse
© Claus lunau

Halen kan være krøllete, dobbel eller har en utvekst.

Spiral får fart på sædcellene

Heldigvis er det hjelp i vente for menn med dårlig sædkvalitet. I et forsøk fra 2016 utviklet en gruppe forskere ved forskningsinstitusjonen IFW Dresden i Tyskland en slags påhengsmotor til sædceller som ikke kan holde farten eller kursen selv.

Motoren, en 0,02 mm lang metallspiral, plasseres rundt sædcellens hale, og et roterende magnetfelt får den til å skru seg framover med 6 centimeter i timen.

Forskerne har allerede hatt vellykkede tester i laboratoriet, men ved hjelp av avansert skanningsutstyr vil de nå forsøke å styre den motoriserte sædcellen de om lag 20 centimeterne gjennom en kvinnes underliv.

Dermed vil menn med dårlig sædkvalitet kunne befrukte partneren sin på en mer naturlig og mindre inngripende måte enn ved kunstig befruktning.

Hvis mannens sædceller ikke beveger halen på riktig måte, kan de ikke nå fram til kvinnens eggleder. Men tyske forskere prøver nå å løse problemet ved å utstyre sædcellene med en magnetisk motor.

Sædcelle får motor
© Medina-Sánchez & Ifw Dresden

Ved hjelp av et magnetfelt styres en magnetisk spiral til en sædcelle og ned over halen.

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

Magnetfeltet roterer og får spiralen til å skru seg framover. Sædcellens hode er for stort til å passere gjennom spiralen, og derfor blir sædcellen trukket med.

Sædcelle med motor
© Medina-Sánchez & Ifw Dresden

Sædcellen styres inn i egget, der hodet fester seg. Det roterende magnetfeltet rettes andre veien, slik at spiralen beveger seg bakover og glir av sædcellens hale.

Moderne livsstil skader sæden

En milliliter god sæd skal romme 15 millioner sædceller, men i Vesten har sædprøver fra unge menn bare halvparten av dette antallet. Utviklingen har skjedd innen de siste fire–fem tiårene, og forskerne vet ikke hva som er årsaken til fenomenet.

Det er ikke noen tilsvarende tendens i verdens utviklingsland, og mange forskere mener derfor at en del av forklaringen ligger i livsstilen i den vestlige verden.

Forskerne vet fortsatt ikke nøyaktig hvordan det henger sammen, men i 2018 presenterte legen Alberto Ferlin fra University of Brescia i Italia resultater av en oppsiktsvekkende studie.

Han hadde utført grundige undersøkelser av 5177 unge italienske menn som ikke kunne få barn med partneren sin.

Resultatene viste at omkring halvparten av mennene hadde dårlig sædkvalitet, og nettopp de var i gjennomsnitt tyngre, hadde høyere blodtrykk og kolesterolnivå og var oftere på vei til å utvikle diabetes enn den andre halvparten.

Genterapi starter produksjonen av sædceller

Omkring en prosent av alle menn kan ikke danne sædceller. Årsaken er ofte genfeil i de såkalte sertolicellene i testiklene. Japanske forskere har rettet feilen hos mus ved hjelp av genterapi.

Dermed kunne de ufruktbare hannene begynne å produsere sædceller. Musene ble fedre til helt normale unger. Forskerne spleiset en korrekt utgave av det defekte genet inn i et ufarlig virus og sprøytet det inn i musetestikler.

Viruset overførte det velfungerende genet, slik at produksjonen av sæd startet. Sædcellene hadde imidlertid ikke haler og måtte sprøytes inn i egget.

Steril musetestikel
© Mito Kanatsu-Shinohara/PNAS

Før

Musesædceller
© Mito Kanatsu-Shinohara/PNAS

Etter

Studiene viste også at mange av mennene med dårlig sædkvalitet, også hadde et lavt nivå av det mannlige kjønnshormonet testosteron.

Det er velkjent at testosteron er viktig for produksjonen av sædceller, men det er vanskeligere å forklare sammenhengen mellom sædkvaliteten og disse livsstilssykdommene.

En mulig forklaring kan være hormonforstyrrende stoffer som for eksempel ftalater og bisfenol A, som brukes til å gjøre plast mykere, i for eksempel emballasje og leketøy.

Disse stoffene tilsettes også ofte skjønnhetsprodukter for å gjøre at parfyme lettere løses opp i sjampo og kremer. Mange hormonforstyrrende stoffer minner om det kvinnelige kjønnshormonet
østrogen, og de kan kanskje påvirke hormonbalansen.

I tidligere studier har det vist seg at disse stoffene øker risikoen for overvekt og hjerte-kar-sykdommer, og de reduserer mengden av testosteron hos menn.

Hormonforstyrrende stoffer i miljøet kan altså være årsaken til sammenhengen mellom dårlig sædkvalitet og livsstilssykdommer som den italienske studien tyder på.

Forskere produserer kunstig sæd

Hormonforstyrrende stoffer finnes i mange av de produktene vi er omgitt av i den industrialiserte verden, og det gjør problemet vanskelig å løse på kort sikt.

Mens virkningen av stoffene undersøkes, prøver andre forskere å hjelpe de mennene som er hardest rammet, til å bli fedre.

Mus

Museungenes far er steril. Det sunne kullet ble til med kunstige sædceller.

© XIAO-YANG ZHAO, JIAHAO SHA & QI ZHOU

Haleløse sædceller dyrkes i laboratoriet

Kinesiske forskere klarte i 2016 å gjøre stamceller fra musefostre om til sædceller som fungerte helt fint. De kunstige sædcellene hadde ikke hale, så de måtte sprøytes rett inn i et egg, men resultatet var sunne unger.

Stamcellene ble dyrket i næringsvæske med utvalgte vekstfaktorer og utviklet seg i løpet av sju dager til forløpere for sædceller.

Ved hjelp av celler fra musetestikler og testosteron forvandlet de seg deretter til ekte kjønnsceller. Forskerne håper nå at de samme resultatene kan oppnås på mennesker.

For menn som ikke produserer brukbare sædceller, kan løsningen være å produsere dem kunstig. Legen Qi Zhou fra Det kinesiske vitenskapsakademiet i Beijing har tatt stamceller fra mus og dyrket dem i laboratoriet under betingelser som minner om miljøet i testiklene.

I løpet av tre uker utviklet stamcellene seg til primitive sædceller uten haler, og Qi klarte å befrukte 158 egg med dem.

Forskerne satte de såkalte embryoene inn i livmoren på hunnmus – akkurat som ved vanlig kunstig befruktning – og seks av dem fikk velskapte unger.

Det banebrytende forsøket viser at det er mulig å dyrke velfungerende sædceller utenfor kroppen ved hjelp av stamceller.

Selv om de lovende resultatene fortsatt bare er oppnådd på mus, gir forsøket håp om at det samme er mulig med menneskelige sædceller, slik at menn som i dag er ufruktbare, kan oppleve å bli fedre.