Auswirkungen der Stimulation der Eierstöcke auf Oozyten- und Embryoqualität analysiert mit Hilfe der Tandem-RNA- und Proteinexpression von Oozyten und Präimplantations-Embryonalstadien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Co-PIs Leila Taher, Georg Fuellen und Michele Boiani haben mit Hilfe von Massenspektrometrie, RNA-Sequenzierung und bioinformatischen Analysen die Auswirkungen der „Superovulation“, eine in der medizinisch assistierten Reproduktion üblichen Behandlung, auf die Qualität von Eizellen und Embryonen im Mausmodell untersucht. Bei der Behandlung der Superovulation werden die Eierstöcke mit Hormonen z.B. Gonadotropinen stimuliert, um eine höhere Zahl von Eizellen zu generieren. Unsere veröffentlichten und eingereichten Arbeiten haben gezeigt, dass 1) mRNA-Transkriptprofile in den allermeisten Fällen keine verlässlichen Informationen über die Proteinprofile liefern; 2) Proteinmengen mit Hilfe des riBAQ-Algorithmus ausgedrückt werden können und deren Mengenwerte in der Nähe von „Pikomol“ liegen. Diese Einordnung ermöglicht eine genauere Kalibrierung der Reagenzien zwecks Proteinabbau (z. B. 'Trim-away'); 3) die Superovulation die Menge an spezifischen Proteinen in Eizellen und Embryonen verändert, ohne dass das Transkriptom signifikant verändert wird. Diese Erkenntnis war die überraschendste, da nur das spezifische Studiendesign der parallelen Analyse des Transkriptoms und Proteoms zu diesem Ergebnis führen konnte. Dies wirft die Frage auf, welche weiteren Behandlungen, die in der medizinisch assistierten Reproduktion eingesetzt werden, noch zu Nebenwirkungen führen d. h. Behandlungen, die laut Transkriptanalysen als nebenwirkungsfrei gelten, während diese Wirkungen jedoch in Wirklichkeit vorhanden sind (falsch-negativ). Zusammengenommen zeigen uns diese Ergebnisse, dass, wenn nur das Transkriptom untersucht wird, eine potenzielle Beeinflussung der Eizellenqualität unterschätzt wird, da die superovulierten Eizellen hinsichtlich der Proteinzusammensetzung deutlich von natürlich ovulierten Eizellen abweichen - und diesen wahrscheinlich in ihrer Qualität unterlegen sind. Daher sind Schlussfolgerungen über die Qualität von Eizellen im Zusammenhang mit der klinischen Stimulation der Eierstöcke (beim Menschen) und der Superovulation (bei Mäusen) möglicherweise nicht so zuverlässig, wie wir bisher angenommen haben. Des Weiteren lassen Embryonen aus superovulierten Eizellen möglicherweise nur eine nur teil-gültige Extrapolation zu, wenn man diese mit Prozessen der natürlichen Entwicklung vergleicht. Die Fortschritte, über die wir hier berichtet haben, wären nicht möglich gewesen ohne die Entwicklung von bioinformatischen Ansätzen, die von den Co- PIs Leila Taher und Georg Fuellen ermöglicht wurden und die die Komplexität der biologischen Daten von Co-PI Michele Boiani entschlüsselt haben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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The proteome, not the transcriptome, predicts that oocyte superovulation affects embryonic phenotypes in mice
Taher L, Israel S, Drexler HCA, Makalowski W, Suzuki Y, Fuellen G, Boiani M
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Unexpected protein dynamics during the oocyte-to-embryo transition in mice: a mass spectrometry and RNA sequencing tandem study. Reproduction, Fertility and Development 30:172-172, 2017
Israel S, Ernst M, Psathaki OE, Drexler HC, Casser E, Suzuki Y, Makalowski W, Fuellen G, Boiani M, Taher L
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A framework for TRIM21-mediated protein depletion in early mouse embryos: recapitulation of Tead4 null phenotype over three days. BMC Genomics 20(1):755, 2019
Israel S, Casser E, Drexler HCA, Fuellen G, Boiani M
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An integrated genome-wide multi-omics analysis of gene expression dynamics in the preimplantation mouse embryo. Scientific Reports 9(1):13356, 2019
Israel S, Ernst M, Psathaki OE, Drexler HCA, Casser E, Suzuki Y, Makalowski W, Boiani M, Fuellen G, Taher L
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Totipotency continuity from zygote to early blastomeres: a model under revision. Reproduction 158(2):R49-R65, 2019
Boiani M, Casser E, Fuellen G, Christians ES
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Conventional ovarian stimulation with gonadotropins depletes the developmental proteome of mouse oocytes, reducing their size and compromising their fetal yield. Human Reproduction 36:84-85, 2021 Supplement 1 Meeting Abstract O-169
Boiani M, Drexler HC, Fuellen G, Israel S, Makalowski W, Suzuki Y, Taher L
