De bijdrage van paternaal chromatine aan chromosoom-segregatiefouten in humane pre-implantatie embryo's.

Uit eerder onderzoek is gebleken dat de incidentie van chromosoom segregatie
fouten erg hoog is in de eerste klievingsdelingen van humane embryo*s ontstaan
na in vitro fertilisatie (IVF). Deze fouten kunnen ontstaan als onjuiste
aanhechtingen van de microtubuli aan de kinetochoren in de centromeren niet
goed gesignaleerd en/of gecorrigeerd worden door de eiwitten van het *spindle
assembly checkpoint*. Onderzoek naar de oorzaak van aneuploidie in embryo*s is
tot nu toe vooral gericht op de bijdrage van de eicel. Naar de mogelijke rol
van de zaadcel is nog weinig onderzoek gedaan.
DNA is verpakt in histonen, dat samen het chromatine vormt. Histonen kunnen
gemodificeerd worden door methylatie, acetylatie en andere posttranslationele
modificaties. Dergelijke "marks" leveren epigenetische informatie en delen het
chromosoom in in functionele gebieden, waaronder het pericentrische
heterochromatine.Dit gebied, dat direct naast het centromeergebied ligt, is erg
belangrijk in de context van celdeling. Een juiste samenstelling van de
epigenetische informatie in dit gebied is cruciaal voor een juiste verdeling
van chromosomen over de dochtercellen in somatische cellen.
Op het moment van bevruchting is het grootste deel van het paternale genoom
verpakt in protamines, kleine eiwitten die het mogelijk maken al het DNA in de
compacte spermakop te vouwen. Een uitzondering daarop zijn enkele specifieke
gebieden in het genoom, die verpakt blijven door histonen. Na bevruchting
worden de protamines heel snel vervangen door histonen die door de eicel
geleverd worden. Het is aangetoond dat de reeds aanwezige histonen in de
zaadcellen behouden blijven na bevruchting, in de paternale pronucleus. Wij
hebben verder aanwijzingen dat bepaalde gemodificeerde histonen die door de
zaadcel worden ingebracht, betrokken zijn bij de vorming van pericentrisch
heterochromatine op de paternale chromosomen in het embryo. In dit licht is het
interessant dat ook is aangetoond dat bij subfertiele mannen die een IVF
behandeling ondergaan, een hoger aandeel histonen aanwezig blijven in rijpe
zaadcellen.
Onze hypothese is dat paternale en maternale chromosomen verschillen wat
betreft de epigenetische samenstelling van het pericentrische chromatine. Wij
verwachten dat dit een invloed heeft op het segregatie gedrag van paternale
versus maternale chromosomen, waarbij de paternale chromosomen mogelijk een
hogere kans hebben op foutieve chromosoomsegregatie.

Het doel van het onderzoek is:
1. De epigenetische verschillen tussen pericentrisch heterochromatine op
paternale en maternale chromosomen in het humane embryo verder in kaart brengen;
2. Analyseren in hoeverre deze verschillen invloed hebben op de vorming van het
kinetochore, een gespecialiseerde eiwitstructuur die noodzakelijk is voor
aanhechting van de microtubuli en eiwitten van het zgn. spindle assembly
checkpoint;
3. Om te bepalen of er een verschil is in de snelheid waarmee paternale en
maternale chromosomen verkeerde aanhechting aan de spoelfiguur corrigeren en
geordend worden op de metafase plaat.

In het eerste deel van deze studie zullen observaties worden gedaan d.m.v.
immunofluorescentie en qRT-PCR, op gefixeerd materiaal; humane triploïde
zygoten en restembryo*s. Voor het tweede deel wordt een bekende assay toegepast
op triploide zygoten, die inzicht geeft in het vermogen van chromosomen om
foutieve aanhechtingen te corrigeren. Bij deze assay is bekend dat chromosomen
die vaker vertraagd zijn bij de ordenen van alle chromosomen op de
metafaseplaat, een verhoogde kans hebben op daadwerkelijke foutieve segregatie
van chromosomen.

De eerste fase van de studie zal geen invloed hebben op de standaard IVF
behandeling en er zal alleen gebruik gemaakt worden van restembryo*s. Deze
studie zal de zwangerschapskans niet negatief beïnvloeden en ook zal het geen
negatief effect hebben op gezondheid van moeder en kind. De resultaten van deze
studie kunnen bijdragen aan onze kennis van de factoren die het ontstaan van
embryo aneuploidie beïnvloeden.