Verteilung der zygotischen Totipotenz auf Tochterzellen während der Furchung: Ursprung, Mechanismen und Folgen für die natürliche und assistierte Reproduktion im Mausmodell

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Michele Boiani; Professor Dr. Georg Fuellen; Professor Dr. Wojciech Makalowski, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450038723

Bei Säugetieren gelten die beiden Blastomeren, die sich aus der 1. Zygotenteilung ergeben, als gleichermaßen totipotent und können zwei monozygotische Zwillinge bilden. Die Ausrichtung der ersten Furchungsebene unterscheidet sich jedoch zwischen den Embryonen, wodurch die Bestandteile des Ooplasmas unter den beiden Blastomeren unterschiedlich verteilt werden. In Voruntersuchungen haben wir nach Isolation von frühen Blastomeren eine unterschiedliche Entwicklungspotenz festgestellt und Hinweise darauf erhalten, dass sie auf diese unterschiedliche Ooplasma-Segregation zurückzuführen ist. Wir schlagen vor, die intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) - die häufig bei der assistierten Reproduktion angewendet wird – als experimentellen Ansatz dazu zu verwenden, die Potentialität auf kontrollierte Weise zu untersuchen, indem die Position der Eizellbefruchtung und damit die Ausrichtung der Spaltung eindeutig bestimmt wird. Motiviert durch Xenopus- und Seeigeldaten nehmen wir an, dass die Mausblastomeren einander am ähnlichsten sind, wenn die erste Spaltungsebene entlang der animal-vegetativen Achse verläuft, sie unterscheiden sich jedoch am stärksten voneinander, wenn sie dazu senkrecht verläuft. Die Transkriptome von Blastomeren werden mit denen unserer jüngsten Metaanalyse von konventionellen 2-Zell-Embryonen kombiniert, wobei Transkriptionsmuster von z. B. Tead1 und Cops3 mit der Ähnlichkeit von Blastomeren gemäß unserer Hypothese korrelieren. Zusätzliche Gene X können in der vorgeschlagenen Studie entdeckt werden. Um jenseits von Korrelationen auch Kausalität festzustellen, depletieren wir die Genprodukte in den Eizellen vor der Befruchtung direkt auf Proteinebene. Die Folgen davon für die Entwicklung bewerten wir, und unterziehen TEAD1-, COPS3- und Gen X-depletierte Embryonen der Proteomik, um die Spezifität der Proteindepletierung zu bestätigen. Im Laufe des Projekts werden wir zwei Fragen beantworten: 1) ob und wie die Orientierung der 1. Spaltungsebene funktionelle Variationen unter den Blastomeren hervorruft; und 2) ob und wie mütterliche Proteindepots in Eizellen von Säugetieren für die Potentialität und Entwicklung entscheidend sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen