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Einleitung
Die intracytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) bezeichnet das Injizieren eines Spermiums in eine Eizelle in vitro.
Bei dieser Methode braucht es im Gegensatz zur IVF nur wenige einzelne Spermien, und ihre Motilität spielt keine Rolle. Somit eignet sich diese Methode für den Einsatz mit gesexten Spermien und auch für die Erforschung der komplexen Vorgänge der Befruchtung.
Verfahren
Die Oozytenreifung und -gewinnung verläuft analog zur oben erläuterten in vitro Fertilisation (siehe Kapitel In vitro Fertilisation). Die Maturation gehört auch bei der ICSI zu den kritischen Schritten. Die Oozyten sollten sich vor dem Einbringen des Spermiums in der Metaphase II der Meiose befinden.
Bei der ICSI können ejakulierte Spermien oder dem Nebenhoden oder Hoden entnommene Spermien verwendet werden. Die Morphologie und die Motilität des Spermiums können verändert sein, ohne den Erfolg der Befruchtung zu gefährden. Entscheidend ist das Vorhandensein eines intakten Genoms im Spermienkern.
Das Spermium wird unter dem Mikroskop in eine Injektionspipette verbracht, der Spermienschwanz wird zuerst aufgenommen. Die Oozyte wird fixiert, die Zona pellucida in einem Winkel von 90° zum sichtbaren Polkörperchen penetriert und das Spermium ins Zytoplasma abgegeben.
Entscheidend ist nun, dass die Oozyte die zweite Reifeteilung abschliesst und das Chromatin des injizierten Spermiums im Zytoplasma dekondensiert. Bei Schafen, Hasen, Ziegen und Pferden reicht die Penetration der Zona pellucida aus, um die Oozyte zu aktivieren. Zur Verstärkung kann das Spermium mittels einer Piezo-Drill Pinzette eingeführt werden, die durch ihre Vibrationen den mechanischen Reiz beim Einführen verstärkt, das Eindringen in die Zona pellucida erleichtert und die Membranen von Spermium und Oozyte aufbricht. Mit dieser Methode konnten die Aktivierung der Oozyte und die Teilungsrate verbessert werden. Beim Rind ist diese Methode für die Aktivierung zwingend notwendig.
Nach der Befruchtung kann die Zygote direkt in einen Eileiter transferiert werden oder in Kokultur mit Eileiterzellen für die in vitro Produktion von einem Embryo verwendet werden. Je nach Tierart werden unterschiedliche Kulturen und Medien verwendet, und die Erfolge variieren stark. Beim Rind entwickeln sich ungefähr 40% zur Blastocyste, bei der Ziege 35% und beim Pferd ungefähr 30%. Nach Erreichen des Blastocystenstadiums können die Embryonen in Empfängertiere transferiert werden.
Bedeutung
Grundsätzlich kann die Intracytoplasmatische Spermieninjektion zur Erzeugung von Embryonen in der Veterinärmedizin erfolgreich angewendet werden. Sie wird sich aber eher nicht als Routineanwendung etablieren. Bedeutend ist und bleibt diese Technik in der Erforschung der Oozyten-Spermium Interaktionen und der Aktivierung der Oozyte.
Beim Pferd allerdings wird in Italien und den USA die intracytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) zur in vitro Befruchtung wissenschaftlich und kommerziell eingesetzt.