Funktion von OCT4 während der Entwicklung boviner Embryonen vor der Implantation

• Antragsteller: Dr. Kilian Simmet
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405453332

Mehrere Berichte aus der Literatur weisen darauf hin, dass bei der Präimplantationsentwicklung erhebliche Unterschiede zwischen dem Rind und dem ausgiebig untersuchten Modelorganismus Maus bestehen. Diese beinhalten die Interaktion zwischen OCT4 und CDX2 im Trophektoderm und die Rolle des FGF/MAPK Signalwegs während der zweiten Zelldifferenzierung. Kenntnis über die Mechanismen, die bei den ersten Zelldifferenzierungen im Rinderembryo beteiligt sind, würde ergänzend zum Wissen über die Maus unser allgemeines Verständnis von konservierten und Spezies-spezifischen Mechanismen der ersten Zelldifferenzierungen und des selektiven Erhalts der Pluripotenz während der Präimplantationsentwicklung der Säugetiere verbessern. Weil OCT4 sowohl Pluripotenz als auch Differenzierung reguliert, ist es von besonderem Interesse seine Funktionsweise im Rinderembryo zu entschlüsseln. Deshalb soll in dieser Studie mit Hilfe von adulten somatischen Zellen, in denen OCT4 mittels CRISPR/Cas9 ausgeschaltet wurde, und somatischem Zellkerntransfer die Funktion von OCT4 im Rinderembryo untersucht werden. Im Einzelnen vermuten wir, dass die Rolle von OCT4 sich während der zweiten Zelldifferenzierung des Hyploblasts fundamental von den veröffentlichten Mechanismen im Mausembryo unterscheidet. Des Weiteren gehen wir davon aus, dass Embryonen aus somatischem Zellkerntransfer sich in den grundlegenden Mechanismen der frühen Entwicklung nicht von fertilisierten Embryonen unterscheiden und dass der Verlust von OCT4 in einem von zwei Aggregationspartnern einer embryonalen Chimäre zu einer Veränderung der Zuordnung zu den verschiedenen Zelllinien bewirkt. Das Arbeitsprogramm beinhaltet Immunfluoreszenz mit Markern, die spezifisch für die jeweiligen Zelllinien im Embryo sind (CDX2 für das Trophektoderm, GATA6 für den Hypoblast und NANOG für den Epiblast) und Transktriptomanalysen durch Sequenzierung der RNA. Um die Ergebnisse mit Embryonen aus Zellkerntransfer zu verifizieren, werden in vitro fertilisierte Zygoten direkt mit CRISPR/Cas9 injiziert um OCT4 auszuschalten. Zusätzlich soll die zweite Zelldifferenzierung und die Rolle von OCT4 dabei durch Übertragen von Embryonen auf Empfängertiere und Wiedergewinnung an Tag 12 untersucht werden. Nach unserer Kenntnis ist das die erste Studie, die durch reverse Genetik die Funktion von OCT4 im präimplantations-Rinderembryo untersucht und zudem auch die erste umfassende Beschreibung der zweiten Zelldifferenzierung in dieser Spezies.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen