Trennung und Kultur zweizelliger Mausembryonen zur Beurteilung der Entwicklungskompetenz anhand molekularer Marker

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr. Michele Boiani; Privatdozentin Dr. Verena Nordhoff
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 160013272

Im Rahmen einer ab 2011 gemeinsam durchgeführten DFG Sachbeihilfe am MPI und am CeRA wurde ein Mausmodell für assistierte reproduktive Techniken (ART) entwickelt, mit dem zahlreiche von Kulturbedingungen beeinflusste Effekte auf Mausembryonen evaluiert werden konnten. Wir wiesen nach, dass Mausembryonen je nach Kulturmedium unterschiedliche Entwicklungswege einschlagen. Medium-spezifische Effekte waren sowohl auf zellulärer Ebene als auch auf Stufe der Geneexpression nachweisbar. Wir wollen in diesem Folgeprojekt die exakten Mechanismen der Embryonalentwicklung unter artifiziellen Bedingungen untersuchen, um potentielle Risiken besser einschätzen und die ART-Methodik dahingehend optimieren zu können, dass sowohl die Generierung von Embryonen als auch die Zahl von ART Behandlungen minimiert werden kann. Primär bleibt unser Fokus auf der Evaluierung von Kulturmedien, da bekannt ist, dass Medien einen Einfluss auf die zelluläre Reprogrammierung haben und dadurch die Embryonalentwicklung beeinflusst wird. Auf molekularer Ebene sind menschliche Embryonen individuell unterscheidbar. Ob diese Heterogenität intrinsisch ist und von der Qualität der den Embryo generierenden Gameten herrührt oder ob die Heterogenität erst nach der Fertilisation erworben wird, ist noch unerforscht. Da es zurzeit unmöglich ist, die embryonale Heterogenität des menschlichen Embryos in Mausembryonen vollständig nachzuahmen, kann als alternativer Ansatz die möglichst vollständige Eliminierung der genetischen Heterogenität dienen. Wir erreichen dies durch Embryosplitting im Zwei-Zell-Stadium, so dass die dabei generierten eineiigen Zwillinge verschiedenen Kulturmedien ausgesetzt und Unterschiede der Embryonalentwicklung bei identischem Genotyp untersucht werden können. Beispielsweise kann ein Zwilling zur Analyse des molekularen Fingerprints verwendet werden, während die Beobachtung des zweiten Zwillings zur Abschätzung der Entwicklungskompetenz dient. Der bioinformatisch unterstützte Vergleich der Genexpressionsmuster von eineiigen Zwillinge wird Hinweise auf extrinische molekulare Signalgeber der Embryoqualität vermitteln. Ein Vergleich der Transkriptome von entwicklungskompetenten versus nicht-kompetenten Blastomeren gibt uns Anhaltspunkte auf Gene, die mehr oder weniger sensitiv auf äußere Einflüsse reagieren.Dieser Fortsetzungsantrag präsentiert mit dem Embryosplitting einen innovativen Forschungsansatz, der das Feld der Embryonenforschung bereichert. Damit kann neben der Analyse des Effekts von Kulturmedien auch ein Durchbruch bei der Erforschung von frühen Stadien der Säugerentwicklung gelingen. Aufbauend auf der vorhergehenden Sachbeihilfe wird unser Projekt maßgeblich zum Verständnis der embryonalen Präimplantationsphase beitragen und Hinweise zur Entstehung erster individueller Eigenschaften eines Säugtierembryos liefern. Es erscheint denkbar, individualisierte ART-Verfahren in Abhängigkeit der Embryocharakteristika zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Stefan Schlatt