Etwa 15% aller Paare bleiben ungewollt kinderlos. Männliche Faktoren sind in circa einem Drittel der Fälle als ursächlich anzusehen. Jedoch sind die Erfolgsraten der Therapie männlicher Infertilität durch assistierte Reproduktion auch nach über 30 Jahren seit deren Einführung unbefriedigend. Bestehende Spermienaufbereitungsmethoden wie einfaches Waschen, swim up oder die Dichtegradientenzentrifugation basieren auf makroskopisch-funktionellen Parametern wie Motilität und Morphologie. Spezifische Eigenschaften wie etwa eine aktivierte Apoptosesignalkaskade der Spermien werden dabei nicht berücksichtigt. Die wesentlichen Elemente verschiedener Signalwege der aus somatischen Zellen bekannten Apoptose konnten auch am humanen ejakulierten Spermatozoon nachgewiesen werden. Über die (negativen) Auswirkungen der Apoptose auf die männliche Fruchtbarkeit gibt es einen Konsens. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Selektionsmethoden zu entwickeln, welche auf subzellulärer Ebene intakte Spermien mit dem größtmöglichen Fertilisationspotential aus dem Ejakulat extrahieren. In einem ersten Versuchskomplex konnte gezeigt werden, dass durch die Kombination von Dichtegradientenzentrifugation und swim-up (Standardmethoden in Reproduktionskliniken und andrologischen Laboren) zur Aufbereitung der Spermien von subfertilen Patienten eine akzeptable Reduktion der Spermien mit aktivierter Apoptosesignalkaskade erreicht werden kann. Jedoch gaben die großen interindividuellen Unterschiede im Separationseffekt Anlass zur Entwicklung innovativer Untersuchungs- und Separationsmethoden. So wurden unter anderem fluoreszenzbasierte Tests zur Evaluation von Spermiendefekten, wie beispielsweise einer gestörten Integrität des mitochondrialen Membranpotentials, eingeführt. In den Untersuchungen wurde die Praktikabilität dieser neuen Analyseverfahren im Routineeinsatz unter Standardbedingungen getestet und bestätigt. Die innovative Selektionsmethode der Annexin V-MACS Separation basiert auf der Bindung von Annexin V-MicroBeads an apoptotische Spermien, womit eine Subpopulation reifer, motiler und vitaler Spermien mit inaktivierter Apoptosesignalkaskade gezielt angereichert wird. Das Konzept wurde zudem erfolgreich auf ein (Glaswoll-) Festphasen-Filtersystem ohne frei schwimmende Microbeads übertragen. Dadurch gelang die Minimierung eines potentiellen Transmissionsrisikos der Microbeads bei der Anwendung im Rahmen der künstlichen Befruchtung. Den hohen Stellenwert dieser Verfahren belegen die Ergebnisse zweier in-vitro Modelle, an denen erstmalig gezeigt werden konnte, dass durch die Selektion von Spermien mit inaktivierter Apoptose-Signalkaskade höhere Fertilisationsraten erreichbar sind.

Etwa 15% aller Paare bleiben ungewollt kinderlos. Männliche Faktoren sind in circa einem Drittel der Fälle als ursächlich anzusehen. Jedoch sind die Erfolgsraten der Therapie männlicher Infertilität durch assistierte Reproduktion auch nach über 30 Jahren seit deren Einführung unbefriedigend. Bestehende Spermienaufbereitungsmethoden wie einfaches Waschen, swim up oder die Dichtegradientenzentrifugation basieren auf makroskopisch-funktionellen Parametern wie Motilität und Morphologie. Spezifische Eigenschaften wie etwa eine aktivierte Apoptosesignalkaskade der Spermien werden dabei nicht berücksichtigt. Die wesentlichen Elemente verschiedener Signalwege der aus somatischen Zellen bekannten Apoptose konnten auch am humanen ejakulierten Spermatozoon nachgewiesen werden. Über die (negativen) Auswirkungen der Apoptose auf die männliche Fruchtbarkeit gibt es einen Konsens. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Selektionsmethoden zu entwickeln, welche auf subzellulärer Ebene intakte Spermien mit dem größtmöglichen Fertilisationspotential aus dem Ejakulat extrahieren. In einem ersten Versuchskomplex konnte gezeigt werden, dass durch die Kombination von Dichtegradientenzentrifugation und swim-up (Standardmethoden in Reproduktionskliniken und andrologischen Laboren) zur Aufbereitung der Spermien von subfertilen Patienten eine akzeptable Reduktion der Spermien mit aktivierter Apoptosesignalkaskade erreicht werden kann. Jedoch gaben die großen interindividuellen Unterschiede im Separationseffekt Anlass zur Entwicklung innovativer Untersuchungs- und Separationsmethoden. So wurden unter anderem fluoreszenzbasierte Tests zur Evaluation von Spermiendefekten, wie beispielsweise einer gestörten Integrität des mitochondrialen Membranpotentials, eingeführt. In den Untersuchungen wurde die Praktikabilität dieser neuen Analyseverfahren im Routineeinsatz unter Standardbedingungen getestet und bestätigt. Die innovative Selektionsmethode der Annexin V-MACS Separation basiert auf der Bindung von Annexin V-MicroBeads an apoptotische Spermien, womit eine Subpopulation reifer, motiler und vitaler Spermien mit inaktivierter Apoptosesignalkaskade gezielt angereichert wird. Das Konzept wurde zudem erfolgreich auf ein (Glaswoll-) Festphasen-Filtersystem ohne frei schwimmende Microbeads übertragen. Dadurch gelang die Minimierung eines potentiellen Transmissionsrisikos der Microbeads bei der Anwendung im Rahmen der künstlichen Befruchtung. Den hohen Stellenwert dieser Verfahren belegen die Ergebnisse zweier in-vitro Modelle, an denen erstmalig gezeigt werden konnte, dass durch die Selektion von Spermien mit inaktivierter Apoptose-Signalkaskade höhere Fertilisationsraten erreichbar sind.