КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 20-14-00055

НазваниеДестабилизация развития и фенотипические эффекты искусственного оплодотворения мышей

Руководитель Мошкин Михаил Павлович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук" , Новосибирская обл

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-106 - Биология развития

Ключевые слова экстракорпоральной оплодотворение, условия инкубирования, флуктуирующая асимметрия, эпигенетические изменения, плодово-плацентарный комплекс, амниотическая жидкость, композиция тела, иммунитет, морфология мозга, нейрометаболиты, репродуктивный потенциал

Код ГРНТИ34.01.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Растущее применение вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) в медицине и сельском хозяйстве ставит вопросы: а) о собственном вкладе оплодотворения in vitro в фенотипическую изменчивость потомков; б) о возможности корректирующих воздействий на развитие эмбрионов в период его нахождения вне материнского организма. Опираясь на клинические наблюдения, трудно дифференцировать вклад экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) и генетических особенностей родителей в отклонения морфофункциональных характеристик, наблюдаемых у ЭКО-потомков. Непротиворечивое решение этой задачи возможно только в экспериментах на хорошо стандартизированных лабораторных животных. Первые исследования, констатирующие устойчивые фенотипические эффекты оплодотворения in vitro, были выполнены лишь в самое последнее время (Roy et al., 2017; La Rovere et al., 2019). Это относится и к работам по устойчивой модуляции индивидуального развития путем направленных воздействий на ранние эмбрионы (Rodgers et al., 2015). Но в этих работах не дается сравнительная оценка фенотипических эффектов различных периодов развития эмбрионов вне материнского организма. Исходя из сказанного, мы планируем оценить вклад в фенотипическую изменчивость потомков условий преимплантационного развития in vitro: от зиготы до двух клеток, от двух клеток до бластоцисты, а также стандартное для процедуры ЭКО развитие от фертилизации до бластоцисты. Работы будут выполнены на свободных от видоспецифических патогенов (specific pathogen free – SPF) мышах аутбредной линии CD1, чьи ранние эмбрионы (до имплантации) характеризуются высокой восприимчивостью к вариациям внутриматочной среды. Нами отработаны и апробированы методы оплодотворения in vitro, а также методы вымывания и пересадки эмбрионов на разных стадиях развития (Gerlinskaya et al., 2019). Для оценки фенотипических последствий развития вне материнского организма будут исследованы характеристики первых делений, морфология и метаболизм морулы и бластоцист. Далее, на 16 день беременности, будут исследованы параметры развития фетоплацентарного комплекса и гуморального состава амниотической жидкости. Потомки будут проанализированы в момент отъема от матерей и в возрасте половой зрелости (12-14 недель). В частности, у половозрелых потомков будут определены такие жизненно-важные признаки, как накопление жира, толерантность к глюкозе, реактивность гуморального иммунитета, морфология и метаболизм мозга, репродуктивный потенциал. Особое внимание будет уделено оценкам дисперсии исследуемых признаков. Как следует из предварительных экспериментов процедура ЭКО нарушает стабильность пренатального развития, что проявляется в увеличении флуктуирующей асимметрии паттернов экспрессии генов в билатеральных структурах 16-ти дневных эмбрионов. Генетический шум (gene noise), как проявление дестабилизации онтогенеза, во многом определяется эпигенетическими факторами такими, как метилирование ДНК и пост-трансляционными модификациями гистонов (de Jong et al., 2019). Поэтому в бластоцистах, развивавшихся in vitro и in vivo, методами иммунофлуоресцентной микроскопии будeт исследована межгрупповая и межклеточная вариация в уровнях глобального метилирования ДНК. Для оценки влияния продолжительности преимплантационного культивирования у 16-ти дневных эмбрионов будут исследованы паттерны экспрессии генов в левых и правых лапках. У половозрелых потомков, будут исследованы флуктуирующая асимметрия структур мозга, его кровоснабжения и асимметрия метаболомных паттернов в левой и правой амигдале. Эти данные будут получены методами магнитно-резонансной томографии и прижизненной спектроскопии ядерно-магнитного резонанса. Оценка фенотипической значимости разных стадий доимплантационного развития вне материнского организма, а также отработка подходов к фенотипированию потомков на разных стадиях онтогенеза позволят перейти к следующему этапу работ, а именно, к эпигенетической коррекции индивидуального развития путем направленных воздействий на условия развития пред трансплантацией самкам-реципиентам. В частности, мы планируем во временных рамках проекта исследовать потомков, полученных при инкубировании от зигот до бластоцисты в разных температурных условиях. Очевидно, что температура имеет прямое влияние на кинетику всех клеточных реакций, и мы ожидаем, что ранняя модуляция скорости эмбриогенеза от зиготы до морулы будет так же иметь отложенное влияние на развитие и фенотип ЭКО потомства. Планируемое исследование носит мультидисциплинарный характер. Для его реализации будут привлечены методы ВРТ, микроскопии, микроскопической иммунохимии, иммунологии, эндокринологии, молекулярной генетики, магнитно-резонансной томографии и спектроскопии ядерно-магнитного резонанса (ЯМР). Для анализа результатов будут разработаны оригинальные статистические алгоритмы анализа флуктуирующей асимметрии паттернов экспрессии генов и метаболомных паттернов в билатеральных отделах мозга. Оценивая научно-практическую значимость планируемой работы следует отметить, что эпигенетическое программирование онтогенеза путем направленных воздействия на эмбрион при его развитии вне материнского организма адресовано к решению медицинских задач, где запросы на коррекцию определяются как унаследованными от родителей рисками различных заболеваний, так и влиянием процедур ЭКО, а также направлено на решение задач животноводства, которое формирует требования к фенотипам животных исходя из их хозяйственного назначения.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---