Geenit alkion tiineyttämiskyvyn takana

Authors

• Kati Korhonen MTT Biotekniikka- ja elintarviketutkimus, 31600 Jokioinen
• Nasser Ghanem University of Bonn, Institute of Animal Science, 53115 Bonn
• Dawit Tasfaye University of Bonn, Institute of Animal Science, 53115 Bonn
• Mervi Räty MTT Biotekniikka- ja elintarviketutkimus, 31600 Jokioinen
• Elise Ketoja MTT Biotekniikka- ja elintarviketutkimus, 31600 Jokioinen
• Timo Tiirikka MTT Biotekniikka- ja elintarviketutkimus, 31600 Jokioinen
• Johanna Aro Alkiokeskus Oy, Urheilutie 6, 01301 Vantaa
• Hannu Myllymäki Alkiokeskus Oy, Urheilutie 6, 01301 Vantaa
• Johanna Vilkki MTT Biotekniikka- ja elintarviketutkimus, 31600 Jokioinen
• Jaana Peippo MTT Biotekniikka- ja elintarviketutkimus, 31600 Jokioinen

DOI: https://doi.org/10.33354/smst.75734

Keywords:

in vivo, alkion elinkyky, qPCR, mikrosiru

Abstract

Nykyaikaisessa karjanjalostuksessa huippuemien jälkeläismäärää voidaan lisätä alkiohuuhtelujen avulla. Huuhdeltavan eläimen munasarjat aktivoidaan hormoneilla, jolloin ovulaatiossa irtoaa kerralla jopa kymmeniä munasoluja. Eläin keinosiemennetään, ja hedelmöittyneiden munasolujen annetaan kehittyä seitsemän vuorokautta ennen kuin ne huuhdellaan kohdusta ulos. Heti huuhtelun jälkeen tuoreena siirretyistä alkioista noin 50 % tiineyttää vastaanottajan.
Vastaanottajaeläimen tiinehtymiseen vaikuttaa useita tekijöitä, joista siirrettävän alkion elinkyky on yksi tärkeimmistä. Nykyisin alkion elinkyky arvioidaan ennen vastaanottajaan siirtoa silmämääräisellä mikroskooppitutkimuksella. Menetelmä on kuitenkin vain suuntaa antava. Tässä tutkimuksessa haluttiin selvittää, onko tiineyttävien alkioiden geenitoiminnassa tai aineenvaihduntareiteissä eroa ei-tiineyttäneisiin alkioihin. Jos näin olisi, voitaisiin alkioiden elinkyvyn arviointi tehdä tarkemmin geenitoimintaan perustuen ja näin mahdollisesti parantaa tiineystuloksia.
Tutkimusta varten huuhtelualkioista otettiin pieni näytepala ennen vastaanottajaan siirtoa. Tiineystuloksen selvittyä nämä pakastetut näytepalat ryhmiteltiin tiineyttäneisiin (T) ja ei-tiineyttäneisiin (ET). Koeryhmien geenitoimintaa tutkittiin näytepaloista mikrosirutekniikalla, joka mahdollistaa tuhansien geenien aktiivisuuden mittaamisen samanaikaisesti.
Mikrosirutulosten perusteella löydettiin kymmeniä geenejä joiden aktiivisuus erosi merkittävästi tiineyttäneiden ja ei-tiineyttäneiden alkioiden välillä. Tulosten varmistamiseksi kahdeksan mielenkiintoisimman geenin aktiivisuusero koeryhmien välillä tarkastettiin vielä qPCR-menetelmällä. Sen perusteella varmennettiin kolme geeniä (CKS2, SSPB1 ja H3F3A), joiden aktiivisuus todella oli tiineyttäneissä alkioissa selvästi ei-tiineyttäneitä korkeampi. Näistä geeneistä kaksi, H3F3A ja SSPB1, ovat solun yleisiin toimintoihin liittyviä ylläpitogeenejä. H3F3A tuottaa solunjakautumisesta riippumatonta histoniproteiini joka on osa DNA:n perusrakennetta, ja SSPB1 ylläpitää mitokondrioiden normaalia toimintaa. CKS2 sen sijaan liittyy alkionkehityksen kannalta tärkeään solunjakautumiseen ja voisi näin ollen toimia alkion elinkyvystä kertovana merkkigeeninä.
Yksittäisten geenien lisäksi löydettiin kaksi tiineyttäneille alkioille ominaista aineenvaihduntareittiä; folaattisynteesi ja ribosomien toimintaan liittyvä reitti. B-ryhmän vitamiineihin kuuluva folaatti on tärkeä tekijä normaalissa alkionkehityksessä, ja ribosomien toiminta liittyy alkionkehityksen kannalta välttämättömiin proteiinisynteeseihin. Aineenvaihduntareittien löytyminen antaa yksittäisiä geenejä laajempaa tietoa siitä minkälaiset mekanismit tiineyttävissä alkioissa ovat toiminnassa.
Tämä tutkimus on osa neljävuotista (2006–2009) EU:n rahoittamaa SABRE-projektia.