Auswirkungen der Stimulation der Eierstöcke auf Oozyten- und Embryoqualität analysiert mit Hilfe der Tandem-RNA- und Proteinexpression von Oozyten und Präimplantations-Embryonalstadien

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr. Michele Boiani; Professor Dr. Georg Fuellen; Dr. Leila Taher
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279728933

Die Stimulation der Eierstöcke mit Gonadotropinen ist ein essenzieller Bestandteil der assistierten Reproduktionstechniken (ART), um die Zahl der Oozyten und Embryos, und die Chance einer Schwangerschaft, zu erhöhen. Unabhängige Studien deuten jedoch an, dass die Stimulation der Eierstöcke Oozyten- und Embryonenqualität beeinträchtigt. So führt diese zu einem geringeren Anteil an normalen Embryos, sowie zu einer verringerten Implantations- und Entwicklungsrate nach der Implantation. Wir wollen Hochdurchsatztranscriptom und Proteomdaten mit statistischer und computerbasierter Modellierung in einem ganzheitlichen Ansatz kombinieren, um die Präimplantationsentwicklung zu analysieren und im Mausmodell der menschlichen Fortpflanzung die Auswirkungen der Stimulation der Eierstöcke auf die Qualität der Oozyten und Embryos zu verstehen. Die Maus ist das Modell, das die Weiterentwicklung der ARTs vorangetragen hat. Im Experiment werden wir RNA, die Länge der mRNA poly(A)-Enden und Proteine mittels RNA-seq, PAL-seq und SILAC LC-MS/MS quantitativ erfassen, jeweils in den Mäuseoozyten und in den davon abstammenden Embryos in sieben verschiedenen Entwicklungsstufen (1-Zell-, 2-Zell- (früh und spät), 4-Zell-, 8-Zell-, Morula- und Blastozysten-Stadium), mit und ohne vorherige Stimulation der Eierstöcke. Computergestützt werden wir statistische Methoden und netzwerkbasierte Ansätze entwickeln und anwenden, um diese umfassenden Daten zu analysieren, und um die entsprechende Genexpressionskaskaden zu beschreiben. Insbesondere werden wir Regressionsverfahren vorschlagen, um (1) die Proteinexpressionsniveaus als Funktion der vorhergehenden und gleichzeitigen mRNA-Transkriptionsniveaus zu beschreiben, auch unter Berücksichtigung anderer Sequenz- und funktionalen Eigenschaften der Proteine/mRNA; (2) die für die Embryonalentwicklung entscheidenden Transkriptionsfaktoren zu identifizieren; (3) die Zielmoleküle nichtkodierender RNA und deren Beitrag zur Genexpressionskaskade vorherzusagen; und (4) die Allel-spezifische Expression zu beurteilen, um den zeitlichen Ablauf der Aktivierung des embryonalen Genoms zu beschreiben. Darüberhinaus werden wir die Hypothese testen, dass die Kontrollmechanismen, die die Poly(A)-Enden der mRNA steuern, der Hauptgrund für die Unterschiede zwischen den Transkriptom- und Proteom-Expressionsmustern sind, insbesondere während der frühen Entwicklung. Schließlich werden wir netzwerkbiologische Ansätze verwenden, um Gen-Protein-Interaktionen zu identifizieren, die dem Entwicklungsfortschritt zugrunde liegen können, und benutzen vergleichende Genomik, um die Relevanz der Ergebnisse für die humanen ARTs nachzuweisen. Da immer mehr Frauen immer später Kinder bekommen wollen und dazu ARTs nutzen, ist es sehr wichtig, die grundlegenden molekularen und zellulären Aspekte der frühen Embryonalenentwicklung zu verstehen, um die Auswirkungen von ARTs auf die Qualität der Oozyten und Embryos bewerten zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Kooperationspartner: Professor Yutaka Suzuki