mRNAs und kleine nicht-kodierende RNAs in hochaufgereinigten Spermatozoen und im Seminalplasma von Männern mit idiopathischer Infertilität

• Antragsteller: Dr. Andrej-Nikolai Spiess
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 214733733

Die Prognose des Erfolges einer assistierten Reproduktion (ART) kann allein durch Spermiogramm-Parameter nur unzureichend gewährleistet werden. Aus diesem Grund sind in den letzten Jahren Studien durchgeführt worden, bei denen Genexpressions-Muster aus Ejakulaten mit dem Erfolg einer ART korreliert wurden. In dem laufenden DFG-Projekt haben wir Ejakulate aus einem in vitro Fertilisations-Programm verwendet, um die differentielle Genexpression bei unterschiedlichem Erfolg (Schwangerschaft, keine Schwangerschaft, keine Fertilisierung der Oocyte) zu untersuchen. Um die statistische Aussagekraft zu erhöhen, haben wir mittels eines speziellen Daten-Aggregationsverfahrens vier weitere publizierte Datensätze zu unseren eigenen Daten hinzugefügt und re-analysiert. Die so gefilterten Prädiktoren-Gene sollen abschließend validiert werden. Unsere Re-Analyse zeigte, dass sämtliche publizierte Microarray-Daten zu ART-Prognosen mit einem massiven Anteil somatischer Transkripte kontaminiert sind, was wir auf eine unzureichende Elimination von somatischen Zellen des Ejakulates (Leukocyten, Makrophagen, Epithelzellen) zurückführen können. Die Möglichkeit einer fertilitäts-beeinflussenden Bindung/Aufnahme somatischer Transkripte an bzw. in die Spermatozoen soll mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierungen aufgeklärt werden.Eine auf RNA-Sequenzierung basierende Analyse fertiler und idiopathisch infertiler Männer (Normozoospermie) soll durchgeführt werden, um eine differentielle Expression bei normalen Spermiogramm-Parametern und gleichzeitigem Vorliegen einer idiopathischen Infertilität zu identifizieren. Vorergebnisse deuten darauf hin, dass einige wenige und sehr stark exprimierte piRNAs eine Rolle spielen könnten. Zusätzlich werden kleine RNAs des korrespondierenden Seminalplasmas sequenziert, um einen eventuellen Austausch zwischen der zellulären und seminalplasmatischen Fraktion aufzudecken.Es ist durchaus möglich, dass aufgrund der starken Heterogenität der Genexpression in einer Spermatozoen-Population die Identifikation fertilitäts-relevanter Transkripte prinzipiell unmöglich ist. Hier könnte die Genexpressions-Analyse einzelner Spermien im hohen Durchsatz ein deutlich klareres Bild zur Verteilung fertilitäts-relevanter Transkripte in einer Spermatozoen-Population liefern. In Kooperation mit dem Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK, Freiburg) haben wir im laufenden Projekt das Protokoll für einen dort entwickelten Einzelzell-Drucker so optimiert, dass das Deponieren einzelner Spermien in Mikrotiterplatten ("sperm printing") in hohem Durchsatz möglich ist. Quantitative real time-PCRs mit bekannten oder von uns identifizierten differentiellen Transkripten an einzelnen Spermatozoen sollen als proof-of-principle zeigen, ob Transkript-Verteilungen in einer Spermatozoen-Population heterogen vorliegen und ob die unterschiedlichen Verteilungen zwischen verschiedenen Proben für eine zukünftige Fertilitäts-Prognose nutzbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen