Wissenschaftler produzieren gesunde Mäuse aus Spermien, die 6 Jahre lang im Weltraum aufbewahrt wurden

Das Experiment deutet darauf hin, dass es für den Menschen möglich wäre, sich während langer Weltraummissionen zu reproduzieren.

George DvorskyGestern 2: 00PM2SaveAlerts

Weltraumsperma wird in Maus-Oozyten injiziert. Bild: Teruhiko Wakayama, University of Yamanashi

Das längste biologische Experiment, das jemals auf der Internationalen Raumstation durchgeführt wurde, hat die überraschende Haltbarkeit von gefriergetrocknetem Maussperma gezeigt Weltraumstrahlung.

Wir schreiben das Jahr 2189. Mit dem Start von Generation Starship Tycho nur noch wenige Monate entfernt, hatten die Vorbereitungen ein rasantes Tempo angenommen. Die Betriebsleiterin Prisha Tengku beendete gerade die Installation von 10 exosomatischen Gebärmutterkammern, als sie eine seltsame Kiste in der Ecke des Kryogenlabors bemerkte. Neugierig auf den Inhalt untersuchte Tengku die Schachtel und fand 10 Glasampullen, die mit einer weißlichen Substanz gefüllt waren. Etiketten identifizierten die Kanister als gefriergetrocknetes menschliches Sperma, das im Jahr 2038 hergestellt und seitdem an Bord der Raumstation Lagrange2 III aufbewahrt wurde.

Tengku war sofort versucht, die 151 Jahre alten Proben wegzuwerfen. Auf keinen Fall, dachte sie, könnten Spermien, die so lange dem Weltraum ausgesetzt waren, all diese Strahlung überleben. Zudem wurden die gefriergetrockneten Proben bei Raumtemperatur ohne spezielle Schutzhülle gelagert. Klugerweise beschloss sie jedoch, in der Literatur nachzusehen, ob es für solche Dinge ein Verfallsdatum gab. In der neueren wissenschaftlichen Literatur tauchte nichts auf, also erweiterte sie ihre Forschung, was zur Entdeckung eines obskuren Papiers aus dem Jahr 2021 führte, das in Science Advances erschien.

Das Papier, das von Teruhiko Wakayama vom Advanced Biotechnology Center der Universität Yamanashi in Japan mitverfasst wurde, beschreibt ein Experiment, bei dem gefriergetrocknetes Maussperma nach fast sechs Jahren an Bord der Internationalen Raumstation lebensfähig blieb. Es ist bekannt, dass ionisierende Weltraumstrahlung die zelluläre DNA schädigt und potenziell schädliche vererbbare Mutationen auslöst. Die Forscher wollten die langfristigen Auswirkungen der Weltraumstrahlung auf Säugetierspermien, die auf der Internationalen Raumstation gehalten werden, und wie sich diese Exposition auf die normale Fortpflanzung auswirken könnte.

Dies war die gleiche Orbitalstation, erinnerte sich Tengku schaurig, die 2029 von verirrtem Weltraumschrott vernichtet wurde. Sie hielt inne und erkannte, dass Wakayama und seine Kollegen wichtige Arbeit leisteten und die Bühne für langfristige Weltraummissionen zum Mond und zum Mars bereiten – und jetzt der bevorstehende Start von Generation Starship Tycho in den interstellaren Raum. Als er tiefer grub, fand Tengku ein Interview mit Wakayama vom Juni 2021, in dem er in einer E-Mail an den Gizmodo-Wissenschaftsreporter George Dvorsky schrieb.

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„In Hunderten von Jahren, wenn Menschen auf einem anderen Planeten leben, müssen wir domestizierte Tiere wie Hunde und Katzen mitbringen“, schrieb Wakayama. „Um diese Arten oder Stämme zu erhalten, müssen wir viele Tiere mitbringen, um Inzucht zu vermeiden, aber es wird zu teuer. Wenn Sie jedoch gefriergetrocknete Spermien – und wenn möglich Eizellen – mitbringen, können Sie solche Arten ohne Transportkosten erhalten.“

Theoretisch könnte dieselbe Strategie strategy für Menschen gelten, sollten zukünftige Weltraumforscher eine sichere, kostengünstige und bequeme Möglichkeit zur Aufbewahrung von Spermien benötigen.

Mäusesperma wurde in Glasampullen gefriergetrocknet und auf der ISS für 5 Jahre und 10 Monate aufbewahrt.Bild: Teruhiko Wakayama, University of Yamanashi

Es ist nicht einfach, so etwas zu untersuchen, da die ISS einen Mangel an Gefrierschränken hat und der Transport von Tanks mit flüssigem Stickstoff in den Weltraum teuer und mühsam ist. Stattdessen kamen Wakayama und sein Team auf die Idee, Mäusesperma als Ersatz zu gefriertrocknen, da diese Proben leicht bei Raumtemperatur gelagert werden können und nicht die ständige Aufmerksamkeit von Astronauten erfordern würden. Die ungeschützten Proben saßen einfach jahrelang auf der Raumstation und absorbierten langsam Weltraumstrahlung.

Der in der Studie verwendete Gefriertrocknungsprozess „ähnelt Instantkaffee oder gefriergetrockneten Früchten“, erklärte Wakayama. „Man muss nur Wasser hinzufügen“, und es kann „sofort“ verwendet werden. Der Gefriertrocknungsprozess tötet das Sperma, aber wenn es rehydriert und in ein Mausei injiziert wird, kann das Sperma das Ei immer noch befruchten, das sich dann normal entwickelt, sagte er.

Für das Experiment wurden die gefriergetrockneten Spermaproben von 12 Mäusen in kleinen, leichten Kapseln zur ISS transportiert. Identische Proben, die als Kontrollen dienten, wurden im Weltraumzentrum Tsukuba der japanischen Weltraumbehörde unter ähnlichen Bedingungen gelagert, mit Ausnahme der Exposition gegenüber dem Weltraum.

Im Jahr 2014, genau neun Monate später, wurden einige Proben zur Erde zurückgebracht, um festzustellen, ob das Experiment funktionierte, was es war. Eine weitere Charge wurde nach zwei Jahren und neun Monaten zur Erde zurückgebracht und die letzte Charge nach fünf Jahren und 10 Monaten, die 2019 stattfand. Es ist das längste biologische Experiment, das jemals auf der ISS durchgeführt wurde.

Zurück auf der Erde untersuchten Wakayama und seine Kollegen die Spermien und maßen die Strahlungsmenge, die die Proben absorbiert hatten. Sie führten Tests durch, um zu sehen, ob die DNA in den Kernen der Spermien beschädigt war, und stellten fest, dass die Strahlung einen winzigen Effekt hatte. Die von den rehydrierten Samenzellen produzierten Embryonen hatten im Vergleich zu den Kontrollen auf der Erde eine etwas geringere Qualität, aber erstaunlicherweise entwickelten sie sich zu 168 Babymäusen, die alle normal aussahen. Eine weitere Analyse der Babymäuse mit RNA-Sequenzierungswerkzeugen zeigte keine Anomalien in der genetischen Expression. Einige dieser Mäuse wurden bis zur Reife aufgezogen und konnten selbst gesunde Babys zeugen.

Embryonen, die kultiviert wurden, um zu zeigen, ob sich diese Embryonen normal entwickeln können. Dieses Bild zeigt 8-Zellen von guter Qualität Stadiumsembryonen aus dem Weltraumsperma.Bild: Teruhiko Wakayama, University of Yamanashi

Das Team führte auch ein Kontrollexperiment am Boden durch, bei dem die gefriergetrockneten Spermien Röntgenstrahlen ausgesetzt wurden. Dieses Experiment zeigte, dass gefriergetrocknete Spermien „eine starke Toleranz gegenüber Strahlung haben“, sagte Wakayama. Dieses Ergebnis, kombiniert mit den Erkenntnissen des ISS-Experiments, führte das Team zu dem Schluss, dass „Spermien auf der ISS mindestens 200 Jahre lang aufbewahrt werden können“, wie er erklärte.

Nach Abschluss dieses Experiments möchte Wakayama bereits ähnliche Experimente auf der von der NASA geplanten Mond-Raumstation Gateway durchführen, die in eine Umlaufbahn um den Mond gebracht werden soll.

Aus dem Weltraumsperma wurden gesunde Nachkommen und sogar eine nachfolgende Generation von Mäusen abgeleitet. Bild: Teruhiko Wakayama, University of Yamanashi

„Im Weltraum gibt es zwei verschiedene Umgebungen: die eine ist die Weltraumstrahlung und die andere die Schwerelosigkeit … und wir wollen wissen, ob sich Säugetierembryonen unter Schwerelosigkeit entwickeln können oder nicht“, sagte er und fügte hinzu, dass der Vorschlag für dieses Experiment war bereits 2015 von der NASA und JAXA genehmigt. Er stellte fest, dass im August 2021 gefrorene Mausembryonen im Frühstadium zur ISS gebracht werden sollen, die Astronauten unter Schwerelosigkeit auftauen und kultivieren werden. Wakayama sagte, er könne es kaum erwarten, die Ergebnisse dieses Experiments zu sehen.

Ihre Recherchen zu diesem Thema waren abgeschlossen und Tengku betrachtete erneut ihre 151 Jahre alten gefriergetrockneten Spermaproben. Wie das alte Science Advances-Papier nahelegte, sollten sie noch in Ordnung sein und sogar noch weitere 50 Jahre halten. Jahrzehnte später, als G.S. Tycho noch auf dem Weg zum Exoplaneten Kepler-452b war, verwendete Tengku diese Proben, um die Wallace-Population der Besatzung zu produzieren, aber das ist eine andere Geschichte.

Mehr: Die erste detaillierte Studie zum Verhalten von Mäusen im Weltraum zeigt seltsames, koordiniertes Zoomen.

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Leitender Mitarbeiterreporter bei Gizmodo, spezialisiert auf Astronomie, Weltraumforschung, SETI, Archäologie, Bioethik, Tierintelligenz, Human Enhancement und Risiken durch KI und andere fortschrittliche Technologien.