De zaadcellen gedroegen zich in alle opzichten normaal. Fanatiek zwiepend met hun zweepstaarten naderden ze de eicel. Eerst hadden ze nog de zona pellucida te overwinnen, een sponsachtige massa die als een stadswal om de eicel ligt. Daar boorde de eerste dappere zwemmer zich er al in. Een flinke worsteling later was hij er doorheen. Nu moest het gebeuren. Hij zwom tegen de eicel op, hechtte zich eraan en toen… gebeurde er niets. De deur bleef gesloten, want de zaadcel had de sleutel niet bij zich. Er gebeurde precies wat Masaru Okabe en zijn collega’s aan de Universiteit van Osaka hadden gehoopt. Aan de muis die deze spermacellen had geleverd, hadden ze één gen veranderd, waardoor de spermacellen een eiwit misten. Zelfs vier maanden naar hartelust paren leverde dit type muizen geen enkele nakomeling op, schrijven de onderzoekers in Nature. Ze hebben een eiwit gevonden dat onmisbaar is bij het versmelten van zaadcel en eicel. ‘Izumo’ noemen ze het, naar een Japanse tempel die is gewijd aan het huwelijk. Het fijne van het samensmelten van een zaad- en eicel snapt nog steeds niemand, ondanks tientallen jaren van onderzoek. Naar sleuteleiwitten op de buitenkant van zaadcellen is vooral in de jaren tachtig van de vorige eeuw driftig gezocht. Er werden veelbelovende eiwitten gevonden, en iedereen was enthousiast. Vervolgexperimenten liepen echter op niets uit. Dat was een grote teleurstelling, schrijven twee Amerikaanse ontwikkelingsbiologen in een commentaar bij het artikel van Okabe. “Deze resultaten deden de eerdere opwinding in rook opgaan en lieten het onderzoeksveld in diepe onzekerheid achter.” Diepe onzekerheid was er ook bij Okabe, laat hij desgevraagd per e-mail weten, maar om een andere reden. Twintig jaar geleden had hij al een antistof in handen die kon voorkomen dat zaad- en eicel samensmolten. Blijkbaar werd een essentieel eiwit op een van de twee cellen erdoor geblokkeerd. Het wilde alleen maar niet lukken om deze antistof te zuiveren. “Na jaren van proberen gaf ik het op. Maar kort geleden werd ons team versterkt met dr. Naokazu Inoue, en die negeerde mijn ervaringen. Met een combinatie van lef en verbeterde technieken lukte het hem wél om de antistof zuiver te krijgen. En vanaf dat moment ging het soepel.” Met de zuivere antistof konden de onderzoekers al snel het bijbehorende eiwit op de spermacellen vinden, en vervolgens het stuk DNA waarop het recept voor dit eiwit ligt. Het uitschakelen van dat gen in muizen gaf nog even problemen, schrijft Okabe: “De eerste keren ging het mis, en ik begon alweer behoorlijk zenuwachtig te worden. Toen we uiteindelijk toch zagen dat het sperma van Izumo-loze muizen geen eicellen kon bevruchten, barstte ik bijna in huilen uit. Het was een van de mooiste momenten van mijn leven.” Voor hun publicatie gingen Inoue en Okabe niet over één nacht ijs. Ze stelden vast dat muizen zonder Izumo volkomen normaal zijn en hun ei- en zaadcellen ook. Alleen op het moment suprème lieten de zaadcellen het dus afweten. Werden ze rechtstreeks in een eicel gespoten, dan kwamen daar weer wel gezonde muizenkindjes van. Izumo is dus de sleutel, of één van de sleutels, waarmee de zaadcel toegang krijgt tot de eicel. Wat het slot is dat bij deze sleutel hoort, is nog niet bekend. Er is wel een kandidaat, want van eicellen is sinds 2000 een eiwit bekend dat een essentiële rol speelt bij de samensmelting. Verder onderzoek moet duidelijk maken of deze twee eiwitten contact maken tijdens de bevruchting. En hoe zit het bij mensen? Ook dat onderzochten de Japanners. Bij onze soort zit Izumo iets anders in elkaar, maar is het net zo onmisbaar. Dat bleek bij een test die veel gebruikt wordt om de vruchtbaarheid van mannen vast te stellen. Hij heet de ‘zona-vrije hamsterei-sperma penetratietest’, en dat vertelt aardig wat er gebeurt: normale menselijke spermacellen willen best samensmelten met een eicel van een hamster, mits de beschermlaag daarvan maar weggehaald is. Doe er een antistof tegen Izumo erbij en het lukt ze niet meer. Zou het falen of ontbreken van Izumo nu een veelvoorkomende oorzaak van mannelijke onvruchtbaarheid zijn? Het is nog onbekend, maar de onderzoekers nemen er in de conclusie van hun artikel alvast een voorschot op: “Deze vondst verschaft niet alleen inzicht in het raadselachtige fusiemechanisme, maar biedt ook goede vooruitzichten voor de behandeling van onvruchtbaarheid en mogelijk de ontwikkeling van nieuwe manieren van anticonceptie.” Dat laatste zou natuurlijk heel elegant zijn, want de rest van het lichaam heeft er geen last van als je Izumo blokkeert. Gedoe met hormonen behoort dan tot het verleden. Opwindend, noemen de Amerikaanse ontwikkelingsbiologen dit perspectief in hun commentaar. Maar ja, opwinding was er al eens eerder. Misschien is het deze keer wel echt raak. Elmar Veerman Naokazu Inoue, Masahito Ikawa, Ayako Isotani en Masaru Okabe: “The immunoglobulin superfamily protein Izumo is required for sperm to fuse with eggs”, Nature, 10 maart 2005