mtDNA und Embryostoffwechsel

Die Möglichkeit der Analyse von Trophektodermzellen aus humaner Blastozyste im Rahmen von Präimplantationsgentests bietet die Möglichkeit, nicht nur die chromosomale Konstitution der trophoblastischen Zellen zu analysieren, sondern auch nicht mit einem gewissen Unsicherheitsgrad auf den Chromosomengehalt in der inneren Zellmasse zu schließen und der gesamte Embryo; sondern die Analyse anderer interessanter Aspekte im Zusammenhang mit der Zellphysiologie, wie z. B. dem mtDNA-Gehalt.

Die Anzahl der mitochondrialen Kopien variiert stark zwischen Eizellen derselben Kohorte und auch zwischen Eizellen verschiedener Patientinnen. Es wird angenommen, dass diese anfängliche Menge an mtDNA-Gehalt mit der Fähigkeit von Eizellen korreliert, befruchtet zu werden und das Blastozystenstadium zu erreichen. Unabhängig von der anfänglichen mtDNA-Konzentration einer bestimmten Oozyte wird erwartet, dass sie sich während der Embryonalentwicklung gleichmäßig in die Anzahl der Blastomere aufteilt, sodass die Anzahl der mtDNA-Kopien pro Tochterzelle vorübergehend abnimmt und im Blastozystenstadium am kleinsten ist. Studien an verschiedenen Säugetierarten, einschließlich Menschen, haben gezeigt, dass die mtDNA-Replikation nicht vor dem Morula-Stadium stattfindet, sodass der mitochondriale Inhalt der Eizellen ausreichen sollte, um die Embryonalentwicklung vor der Implantation aufrechtzuerhalten.

Die Nettomenge an mitochondrialer DNA wird im Blastozystenstadium exponentiell ansteigen, was mit einem Anstieg des Sauerstoffverbrauchs zusammenfällt. Obwohl die mtDNA-Kopienzahl in ICM höher ist als in TE-Zellen, ist der Anteil an Mitochondrien mit mittlerer und hoher Aktivität in den TE-Zellen höher. Dies stimmt auch mit den mitochondrialen morphologischen Veränderungen in den Trophektodermzellen überein, wo die Mitochondrien viel länger sind, weniger Matrix-Elektroden haben und mehr Cristae haben, bei ICM werden sie abgerundet und mehr Elektroden haben.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es zu analysieren, ob eine Korrelation zwischen der mitochondrialen DNA-Kopienzahl und sowohl der tatsächlichen Anzahl von Mitochondrien in der Blastozyste als auch dem Stoffwechselbedarf der menschlichen Blastozyste und der ATP-Produktion besteht.