Brasilianerin gewinnt den Sofia-Kovalevskaya-Preis und übernimmt die Leitung einer Forschungsgruppe in Deutschland

Die Ursachen der geringen Erfolgsrate bei der Anwendung der In-vitro-Fertilisationstechnik verstehen – dies ist das Ziele des Forschungsprojekts, das Dr. Marcia de Almeida Monteiro Melo Ferraz, Spezialistin in Zellbiologie, ab 2021 in München leiten wird. Die Wissenschaftlerin mit Diplom in Veterinärmedizin an der Universität São Paulo (USP) und Promotion über Genoptimierung und Tierfortpflanzung an der Universität Utrecht (Niederlande) gewann kürzlich den von der Alexander von Humboldt-Stiftung (AvH) verliehenen Sofia Kovalevskaya Preis und damit einen Betrag von 1,6 Millionen Euro für die Leitung eines Forschungsprojekts. Ferraz ist die erste Brasilianerin, der dieses Kunststück gelungen ist.

„Es gibt heute weltweit Millionen von Paaren mit Fertilitätsproblemen, und seit dem ersten erfolgreichen Fall der In-vitro-Fertilisation (Louise Brown) vor fast 42 Jahren ist die Effizienz dieser Technik immer noch sehr gering”, erklärt die Forscherin. Ihre Forschung habe zum Ziel, Techniken zur Verbesserung der Embryonenqualität für die In-vitro-Fertilisationsproduktion zu untersuchen. „Die Konsequenz wird, so hoffe ich, ein Anwachsen der Schwangerschaftsraten mit dieser Fortpflanzungstechnologie sowohl bei Frauen als auch bei Tieren sein”, bekräftigt Ferraz.

Laut Anvisa – die in Brasilien für die Überwachung von Produktionsdaten aus Zellbanken und Keimgeweben zuständige Institution – gelten als durchgeführte In-Vitro-Fertilisationszyklen diejenigen medizinischen Verfahren, bei denen die Eizellenproduktion bei Frauen stimuliert wird (Eisprung Induktion) und diese Eizellen zur Befruchtung entnommen werden. Laut Ferraz liegt die Schwangerschaftserfolgsrate dieser Technik normalerweise zwischen 30% und 40%. Um nur ein Beispiel zu nennen: Von den 263.577 Zyklen, die mit der Technologie der assistierten Reproduktion in den USA im Jahr 2017 realisiert wurden, führten nur 76.930 zu Geburten, was einer Erfolgsrate von 29,18% entspricht.

Wenn man die weltweiten Daten von 2017 über die Anwendung dieser Technologie vergleicht, führen die USA die Liste von durchgeführten In-vitro-Fertilisationen mit der oben genannten Anzahl an, gefolgt von Spanien mit 119.875 Behandlungszyklen, Russland (110.723), Deutschland (96.512) und Frankreich (93.918). In Brasilien wurden insgesamt 36.307 In-vitro-Fertilisationen realisiert.

Bio-3D-Druck bei der Erforschung der In-vitro-Fertilisation
Marcia Ferraz wird ihre Forschung in Zusammenarbeit mit der Ludwig-Maximilians-Universität in München (LMU) durchführen. Ziel ist zu verstehen, was in diesem IVF-Umfeld fehlt, um zu einer höheren Erfolgsrate zu gelangen. Für die Forscherin ist einer der Gründe die Tatsache, dass keine der heute auf dem Markt existierenden In-vitro-Fertilisationstechniken den gesamten Organkomplex vor der Gebärmutter berücksichtigt, wenn der Embryo eingesetzt wird. Nach Ansicht von Ferraz gibt es zu diesem Thema kaum Fachliteratur. „Wir haben umfassende Kenntnisse, wie die Gebärmutter im Hinblick auf die Plazentabildung funktioniert, aber über das, was vorher geschieht (in der Kommunikation mit den Fortpflanzungsorganen), ist nicht viel bekannt“, betont die Forscherin.

„Mein Vorschlag ist, im Inkubator außerhalb des mütterlichen Körpers einen künstlichen Eileiter zu entwickeln – einen Kanal, auch als Tuba uterina bekannt, der dazu dient, die Eizellen vom Eierstock zu den anderen Organen des weiblichen Fortpflanzungssystems zu transportieren, um die Embryonen dort zu produzieren und zu verstehen, wie die Kommunikation zwischen Mutter und Embryo funktioniert”, erläutert die Wissenschaftlerin.

Um dieses Umfeld des mütterlichen Körpers im Labor zu reproduzieren und ihre Studien voranzutreiben, will Ferraz das Bio-3D-Printing einsetzen, ein Verfahren, das mit der Kontrolle eines Computers die Rekonstruktion menschlicher Gewebe und Organe aus einem Gel ermöglicht.

„Die 3D-Drucker, die Zellen drucken, sind darauf vorbereitet, eine sogenannte extrazelluläre Matrix zu erzeugen, Gele, die diese Zellen mit allen Faktoren versorgen, die sie zum Wachstum benötigen”, erklärt die Wissenschaftlerin.

Die Zellbiologie-Spezialistin berichtet, dass gängige 3D-Drucker bei hohen Temperaturen drucken und im Allgemeinen Polyethylen (Kunststoff) verwenden, um die geplanten Objekte zu bilden. Beim 3D-Druck einer Zelle kann diese Technik nicht angewendet werden, weil die Zellen bei der hohe Temperaturen abgetötet würden. „Das Gel bietet die Voraussetzungen, die Zellen während des Prozesses am Leben zu erhalten”, erläutert die Forscherin.

Im Januar 2021 wird Marcia Ferraz nach Deutschland ziehen und über den Zeitraum von fünf Jahren dieses Forschungsprojekt leiten, das zum Ziel hat, noch unbekannte Charakteristiken des Dialogs zwischen mütterlichem Gewebe und dem sich entwickelnden Embryo zu entdecken.

Mehr über die Sofia-Kovalevskaya-Preisträgerin
Marcia Ferraz, Tierärztin mit Abschluss an der Universität São Paulo und Master in Genetik und Tierreproduktion an der Autonomen Universität Barcelona und der Polytechnischen Universität Valencia (Spanien), promovierte an der Universität Utrecht (Niederlande). Nach ihrer Promotion absolvierte Marcia ein zweijähriges Post-Doktorat im Smithsonian National Zoo (Washington DC, USA) und arbeitete als Gastprofessorin im Toronto Zoo (Kanada).

Über den Sofia-Kovalevskaya-Preis
Der Sofia-Kovalevskaya-Preis wird seit 2002 alle zwei Jahre von der Alexander von Humboldt-Stiftung (AvH) an erfolgreiche junge Wissenschaftler im Ausland vergeben. Eines der Auswahlkriterien für diese Auszeichnung ist, dass die Forscher ihre Promotion maximal sechs Jahre vor der Teilnahme am Wettbewerb abgeschlossen haben. Dabei müssen sie hervorragende Ergebnisse erzielt haben – das Auswahlkomitee, das sich aus etwa 25 Wissenschaftlern aus verschiedenen Fachbereichen zusammensetzt, prüft auch, ob die jungen Forscher ihre Arbeiten in anerkannten internationalen Fachzeitschriften publiziert haben.

Mit dem Preis (ein Forschungsstipendium von bis zu 1,65 Millionen Euro) erhält der Gewinner die Möglichkeit, eine Arbeitsgruppe in einer deutschen Forschungseinrichtung seiner Wahl zu bilden. Dabei liegt es im Ermessen des Gruppenleiters – Gewinner des Sofia-Kovalevskaya-Preises – die personellen und materiellen Ressourcen der Forschung während des Fünfjahreszeitraums zu verwalten.

„Ich denke, es ist sehr wichtig, dass ein Land Forschung und Bildung investiert, so wie Deutschland es tut”, betont die Wissenschaftlerin. Ferraz bedankt sich zum Abschluss für die Gelegenheit und stellt sich anderen jungen brasilianischen Wissenschaftlern zur Verfügung, um ihnen dabei zu helfen, ebenfalls diesen Weg einzuschlagen.