Nach drei Jahren der nächtlichen Besuche hatte er die Nase voll. Aufbauend auf den Arbeiten anderer entwickelte er zusammen mit seiner zukünftigen Frau Ruth Fowler ein Verfahren, mit dem er die Tiere dazu brachte, tagsüber einen Eisprung zu haben. Durch die Verabreichung bestimmter Kombinationen und Dosen von Hormonen konnte er die Anzahl der Eier, die weibliche Mäuse produzieren, sowie den Zeitpunkt des Eisprungs steuern. Darüber hinaus baute er frühere Arbeiten aus, um herauszufinden, wie man schlafende Eizellen, die aus einem Eierstock entnommen wurden, zur Reifung anregen kann – außerhalb des Körpers der Frau. Mit diesen und anderen Experimenten konnte er den Zeitpunkt vieler wichtiger Schritte bei der Befruchtung und den nachfolgenden, für die Fortpflanzung erforderlichen Ereignissen, wie der Einnistung des Embryos in die Gebärmutter, bestimmen.
Die Erfolge gaben einen Vorgeschmack auf seine spätere Arbeit am Menschen und legten den Grundstein dafür. Viele seiner Erkenntnisse über das Fortpflanzungssystem der Maus und seine wachsende Fähigkeit, Ereignisse zu manipulieren, die für die Befruchtung und das Wachstum des Embryos entscheidend sind, verschafften ihm einen Vorsprung vor den Herausforderungen, mit denen er später konfrontiert wurde, als er sich der Aufgabe stellte, die menschliche Unfruchtbarkeit zu überwinden. Schon sehr früh erkannte er, dass er, wenn er seine Arbeit von der Maus auf den Menschen übertragen könnte, vielleicht die Probleme der menschlichen Unfruchtbarkeit angehen und genetische Störungen diagnostizieren könnte, bevor sich ein Embryo überhaupt einnistet.
Er überredete mehrere Gynäkologen, ihm Scheiben menschlicher Eierstöcke von Frauen zu geben, die sich aus medizinischen Gründen einer Operation unterziehen mussten. Aus diesen Gewebeproben entnahm er Eizellen, die noch nicht den Schritt zum Eisprung getan hatten. Zwar war dieses Kunststück Forschern bei einigen Tierarten gelungen, doch die Versuche mit menschlichen Eizellen waren gescheitert. Konventionell wurde angenommen, dass der Prozess 12 Stunden dauern würde, aber nach dieser Zeit lagen die Eier weiterhin untätig herum, ohne dass es Anzeichen dafür gab, dass sie auch nur annähernd reif waren. Er begann sich zu fragen, ob 12 Stunden ausreichend waren, und wartete immer länger, bevor er die scheinbar trägen Eier aufgab. Schließlich wurden die Chromosomen – einer der wichtigsten Schritte der Reifung – nach 25 Stunden sichtbar. Er dokumentierte die Abfolge der Ereignisse während der Reifung menschlicher Eizellen in einem Reagenzglas und fand heraus, dass die Eizellen etwa 37 Stunden brauchten, um zu reifen.
Bald entdeckte er, dass auch andere populäre Vorstellungen fehlerhaft waren. Wissenschaftler glaubten, dass Spermien erst mit Sekreten aus dem weiblichen Fortpflanzungstrakt in Berührung kommen mussten, bevor sie befruchtungsfähig waren. Edwards zeigte jedoch, dass Spermien frisch aus dem Ejakulat eines Mannes funktionieren würden. Damit hatte er die Befruchtung vollständig außerhalb des Körpers der Frau erreicht und veröffentlichte diesen Fortschritt 1969.
Auch wenn er diesen Erfolg feierte, erkannte er, dass es noch ein großes Hindernis gab. Andere Forscher hatten gezeigt, dass befruchtete tierische Eizellen, die in Kulturschalen herangereift waren, sich eine Zeit lang entwickelten, dann aber starben die Embryonen. Edwards brauchte Eizellen, die im Eierstock gereift waren – nicht im Reagenzglas.
Auf der Suche nach Lösungen vertiefte er sich in die Literatur. Er erfuhr von der chirurgischen Arbeit von Patrick Steptoe. Damals war die Laparotomie die Standardmethode, um den Fortpflanzungstrakt einer Frau zu untersuchen. Die Chirurgen öffneten die Bauchhöhle, um die Gewebe und Organe zu betrachten und abzutasten. Auf diese Weise versuchten sie, Diagnosen zu stellen, die durch weniger invasive Tests wie Röntgenaufnahmen und Hormonmessungen nicht gestellt werden konnten.
In den späten 1960er Jahren wurde eine sicherere und weniger invasive Methode entwickelt, um in den Unterleib zu blicken. Diese Methode wurde Laparoskopie genannt und erforderte nur einen kleinen Einschnitt. Bei dieser Technik führten die Chirurgen ein teleskopartiges Gerät ein, um die inneren Organe und Gewebe zu betrachten. Steptoe hatte Flüssigkeiten aus den Geschlechtsorganen von Frauen entnommen – warum also nicht auch Eizellen?
Edwards und Steptoe taten sich 1968 zusammen und beschlossen, dass Steptoe die reifen Eizellen direkt von Frauen per Laparoskopie gewinnen würde. Er musste die Eizellen direkt aus dem Eierstock entnehmen, ohne sie zu beschädigen. Um zu wissen, wann der Eingriff durchgeführt werden sollte, würden sie Hormone einsetzen, um den Menstruationszyklus zu steuern und den Eisprung zu fördern. Zu einem kritischen Zeitpunkt gegen Ende des Reifungsprogramms würde Steptoe die Eizellen entnehmen, und Edwards würde dann versuchen, diese Eizellen in einer Kulturschale mit dem ejakulierten Sperma des potenziellen Vaters zu befruchten. Wenn Edwards‘ Zeitschätzungen richtig waren, befanden sich die Eizellen in einem perfekten Stadium, um die Spermien aufzunehmen.
Dieser Prozess funktionierte, und die befruchteten Eizellen verdoppelten sich mehrmals und entwickelten sich bis zu dem Punkt, an dem die Embryonen aus acht und sechzehn Zellen bestanden. 1971 hatte das Team den Embryo dazu gebracht, sich über diese ersten Zellteilungen hinaus so weit zu entwickeln, dass man zwischen den Zellen, aus denen der Fötus entstehen würde, und den Zellen, aus denen die Plazenta entstehen würde, unterscheiden konnte. Die Erzeugung und das Wachstum von Embryonen im Labor waren zur Routine geworden. Das Team beschloss, dass es an der Zeit war, zu versuchen, sie über den Gebärmutterhalskanal in ihre Mütter zu übertragen.
Die Übertragung von Embryonen in unfruchtbare Mütter begann 1972. In den frühen 1970er Jahren kam es zu mehreren kurzlebigen Schwangerschaften, und Edwards fragte sich, warum diese Embryonen spontan abbrachen. Er erkannte, dass die Hormonbehandlungen fehlerhaft waren. Obwohl die Hormone die Bildung mehrerer Eizellen anregten und die Erfolgschancen erhöhten, indem sie die Wahrscheinlichkeit der Befruchtung und der anschließenden Einnistung steigerten, bewirkten sie auch, dass die Gebärmutter ihre Schleimhaut genau dann abwarf, wenn der Embryo sich einnisten sollte. Edwards und Steptoe änderten das Hormonschema und erzeugten eine Schwangerschaft. Leider nistete sich der Embryo in einem Eileiter ein, und Steptoe musste diese Eileiterschwangerschaft nach 13 Wochen abbrechen. Sie beschlossen, die Manipulation des Menstruationszyklus gänzlich einzustellen. Aber wenn sie keine Fruchtbarkeitsmedikamente verabreichten, würde der Körper der Frau nur eine Eizelle pro Zyklus produzieren.
Trotzdem beschlossen sie, diesen Schritt zu wagen. Wenn sie genau wüssten, wann die Eizelle reifen würde, so ihre Überlegung, könnte Steptoe sie genau zu diesem Zeitpunkt entnehmen. Sie sagten den Zeitpunkt des Eisprungs der Frau voraus, indem sie die Konzentration eines bestimmten Hormons in ihrem Urin, des luteinisierenden Hormons (LH), maßen. Eine bestimmte Zeit später führte Steptoe die Laparoskopie durch und entnahm die Eizelle. Seine Technik war so weit fortgeschritten, dass er in den meisten Fällen erfolgreich war – obwohl er nur noch ein einziges Ziel hatte.
Im Herbst 1976 trafen sich Edwards und Steptoe mit den Browns und vereinbarten, ihr Verfahren an Lesley Brown zu erproben, die keine Eileiter hatte. Am 9. November 1977 stieg der verräterische LH-Wert an, und am nächsten Tag entnahmen sie das Ei und befruchteten es. Am 25. Juli wurde Louise Brown geboren. Das erste „Reagenzglasbaby“ war da.
In den zehn Jahren vor diesem monumentalen Erfolg tobten ethische Kämpfe um die Arbeit von Edwards und Steptoe. Viele Menschen glaubten, dass die Empfängnis heilig sei und dass Embryonen vom Moment der Befruchtung an volle Rechte hätten. Einige Wissenschaftler befürchteten, dass aus den im Reagenzglas erzeugten Embryonen abnorme Kinder hervorgehen könnten, und warfen Edwards und Steptoe vor, ihre Patienten mit falschen Hoffnungen zu täuschen. Edwards beteiligte sich an diesen Diskussionen über seine Arbeit und veröffentlichte 1971 zusammen mit dem Rechtsanwalt David Sharpe die erste Abhandlung über die Ethik der IVF. In diesem Artikel erörterten sie die Möglichkeit der Linderung von Unfruchtbarkeit, den Einsatz der genetischen Präimplantationsdiagnostik zur Vermeidung geschlechtsgebundener medizinischer Störungen, die Möglichkeit der Modifizierung von Embryonen und andere Fragen, die auch heute, 30 Jahre später, noch aktuell sind.
Edwards war 1980 Mitbegründer einer der ersten IVF-Kliniken der Welt in Bourn Hall, Cambridge. Im selben Jahr wurde in den Vereinigten Staaten ein „Retortenbaby“ geboren. Im Jahr 1990 stieg die Zahl auf 4000 in den Vereinigten Staaten, und 1998 erreichte sie 28 500. Der IVF-Baby-Boom explodiert in ähnlicher Weise rund um den Globus.
Die Arbeit von Edwards und Steptoe hat eine Vielzahl neuer Techniken hervorgebracht, die tief in die Welt der Reproduktionswissenschaft vorgedrungen sind. Heute stellt Unfruchtbarkeit die Medizin nur noch selten vor Probleme. Da Ärzte nun ein einziges Spermium in eine Eizelle injizieren können, können sowohl unfruchtbare Männer als auch unfruchtbare Frauen Kinder bekommen. Dank dieses Fortschritts, der so genannten Intrazytoplasmatischen Spermieninjektion (ICSI), können sogar Männer, die nur wenige Spermien beherbergen, Kinder zeugen. Edwards‘ Arbeit legte den Grundstein für die genetische Präimplantationsdiagnostik. Wissenschaftler können testen, ob ein Embryo eine Erbkrankheit trägt, bevor sie ihn in die Mutter einpflanzen.
Robert Edwards sah sich im Laufe seiner Karriere vielen wissenschaftlichen, kulturellen und ethischen Hindernissen gegenüber. Den moralischen Dilemmata begegnete er mit wohlüberlegtem Denken, den wissenschaftlichen mit kreativem Geist und Hingabe. Jedes Mal, wenn er auf ein Hindernis stieß, kratzte er sich am Kopf und überlegte, wie er es umgehen könnte. Durch sorgfältige Beobachtung und klinische Erforschung gelang es ihm und Steptoe, ein ganzes Feld und das Leben von Millionen von Menschen zu verändern.
von Evelyn Strauss
Schlüsselpublikationen von Robert Edwards
Fowler, R.E. und Edwards, R.G. (1957). Induktion von Superovulation und Trächtigkeit bei ausgewachsenen Mäusen durch Gonadotropione. J. Endocrin. 15, 374-384.
Edwards, R.G. (1965). Reifung in vitro von Oozyten der Maus, des Schafes, der Kuh, des Schweins, des Rhesusaffen und des Menschen. Nature. 208, 349-351.
Cole, R.J., Edwards, R.J., and Paul, J. (1966). Zytodifferenzierung und Embryogenese in Zellkolonien und Gewebekulturen aus Eizellen und Blastozysten des Kaninchens. Dev. Biol. 13, 385-407.
Gardner, R.L. und Edward, R.J. (1968). Control of the sex ratio at full term in the rabbit by transferring sexed blastocysts. Nature 218, 346-349.
Edwards, R.G., Bavister, B.D., und Steptoe, P.C. (1969). Frühe Stadien der Befruchtung in vitro von in vitro gereiften menschlichen Eizellen. Nature. 221, 632-635.
Steptoe, P.C. und Edwards, R.G. (1978). Geburt nach der Reimplantation eines menschlichen Embryos. Lancet. 2, 366.
Edwards, R. G., Steptoe, P.C., und Purdy, J. M. (1980). Herstellung von menschlichen Schwangerschaften in voller Länge unter Verwendung von in vitro gezüchteten Spaltungsembryonen. Br. J. Obstet. Gynaecol. 87, 737-756.
Steptoe, P.C., Edwards, R.G., and Purdy, J. M. (1980). Clinical aspects of pregnancies established with cleaving embryos grown in vitro. Br. J. Obstet. Gynaecol. 87, 757-768.
Edwards, R.G. (1981). Test-tube babies, 1981. Nature. 29, 253-256.
Edwards, R.G. (1997). Jüngste wissenschaftliche und medizinische Fortschritte bei der assistierten menschlichen Empfängnis. Int. J. Dev. Biol. 41, 255-262.